一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，涉及激光領域。所述整形棱鏡結構包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。本實用新型保證光束經過整形棱鏡結構時所產生的損耗遠低于當前其他同類整形方式，且降低器件損傷的風險。
【專利說明】
一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及激光領域，尤其涉及一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構。
【背景技術】
[0002]光束整形鏡是激光應用的輔助元器件，其作用是通過折射、反射途徑改變入射激光光束的圓形邊緣部分的傳輸方向，使其在某個位置與中心的方形部分重合，這樣就可以將圓光斑在該位置變?yōu)榉焦獍摺Ｔ诩す鈶妙I域，例如激光沖級強化，現有的光斑整形鏡存在三個問題，I)激光能量損耗大;2)加工成本高;3)在入射激光能量較大時容易出現損傷。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，從而解決現有技術中存在的前述問題。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。
[0005]優(yōu)選地，所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，所述整形棱鏡結構包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設置且與下底面呈45°夾角的側面，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)。
[0006]優(yōu)選地，四個所述棱鏡的結構相同。
[0007]優(yōu)選地，相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側面均與所屬棱鏡的下底面呈45°夾角。
[0008]優(yōu)選地，所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。
[0009]優(yōu)選地，所述棱鏡的每個側面均為等腰梯形。
[0010]優(yōu)選地，每個棱鏡中除相對設置且與下底面呈45°夾角的兩個側面外，剩余的兩個側面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角Q1的側面作為所述整形棱鏡結構的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角92的側面作為所述整形棱鏡結構的出射面。
[0011]更優(yōu)選地，所述棱鏡包括第一側面、第二側面、第三側面和第四側面；
[0012]所述第一側面與所述第三側面相對設置，且所述第一側面和所述第三側面與棱鏡下底面的夾角均為45° ；
[0013]所述第二側面與所述第四側面相對設置，所述第二側面與棱鏡下底面的夾角為θ1;所述第四偵_與棱鏡下底面的夾角為θ2;所述01>33.5°，且01小于等于02。
[0014]更優(yōu)選地，在所述整形棱鏡結構的入射面上鍍增透膜。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、相對于其他全部經過整形器件的結構，使用本實用新型所述整形棱鏡結構，激光光束直接穿過所述整形棱鏡結構的中心正方形中空區(qū)域，不經過任何器件，從這部分區(qū)域傳輸的激光沒有損耗，所以即使不鍍增透膜，也可以保證激光能量損耗在3%以下，而棱鏡所用的玻璃的入射面和出射面都會各有2%的反射損耗，另有吸收損耗，因此可保證光束經過整形棱鏡結構時所產生的損耗低于當前其他同類整形方式；
[0017]2、相對于傳統(tǒng)的使用整形鏡或積分鏡的整形方法，由于這些器件結構復雜，加工困難，價格都比較都在3000歐元以上，本實用新型所述的整形棱鏡結構，其成本不高于5000元人民幣；
[0018]3、這是因為大多數激光光斑中心區(qū)域的能量較強，而本實用新型所述整形棱鏡結構，激光光束中心能量較強的部分直接穿過所述整形棱鏡結構的中心正方形中空區(qū)域，不經過任何器件，因此可以降低器件損傷的風險。
【附圖說明】
[0019]圖1是可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構的光束入射端不意圖；
[0020]1、2、3、4表示四個棱鏡，5表示中空區(qū)；
[0021 ]圖2是圖1中任意一個四棱臺棱鏡的俯視不意圖；
[0022]圖3是圖1中所述整形棱鏡結構的入射光原理圖；
[0023]LI表示棱鏡上底面上與入射激光光軸平行的邊，L2表示棱鏡下底面上與入射激光光軸平行的邊，h表示棱鏡的高，d表示激光從出射面到激光與水平面交點的水平距離；
[0024]圖4是圓形光斑通過所述整形棱鏡結構后形成的方形光斑；
[0025]其中，入射到整形棱鏡結構的圓形光斑可以劃分為5個區(qū)域，A，B，C，D表示會入射到整形棱鏡結構中的光斑區(qū)域，E表示從中空區(qū)入射的光斑區(qū)域。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]實施例1
[0028]參照圖1和圖2，本實施例所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，所述整形棱鏡結構包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設置且與下底面呈45°夾角的側面，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)。
[0029](一)四個所述棱鏡的結構相同。相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側面均與所屬棱鏡的下底面呈45°夾角。所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。所述棱鏡的每個側面均為等腰梯形。
[0030](二)每個棱鏡中除相對設置且與下底面呈45°夾角的兩個側面外，剩余的兩個側面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角的側面作為所述整形棱鏡結構的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角θ2的側面作為所述整形棱鏡結構的出射面。在所述整形棱鏡結構的入射面上鍍增透膜。更詳細的解釋說明:
[0031]所述棱鏡包括第一側面、第二側面、第三側面和第四側面；
[0032]所述第一側面與所述第三側面相對設置，且所述第一側面和所述第三側面與棱鏡下底面的夾角均為45° ；
[0033]所述第二側面與所述第四側面相對設置，所述第二側面與棱鏡下底面的夾角為θ1;所述第四偵_與棱鏡下底面的夾角為θ2;所述01>33.5°，且01小于等于02。
[0034](三)所述Q1、所述θ2以及所述棱鏡的尺寸根據入射激光的光斑直徑和需整形成的方光斑的邊長大小設定。在本實施例中，所述θι = 45°，所述02 = 46°，所述棱鏡下底面與入射激光光軸平行的那條邊的長度為44mm，所述棱鏡上底面與入射激光光軸平行的那條邊的長度為23mm，所述棱鏡的高為10mm。出射光束與水平線夾角為0.86°，在距離光束出射點530mm處，光斑呈正方形。
[0035]實施例2
[0036]本實施例與實施例1的區(qū)別在于:θ1= 45°，θ2 = 45.5°。出射光束與水平線夾角為
0.43°，在距離光束出射點1120mm處，光斑呈正方形。
[0037]結合圖1和圖4，光斑區(qū)域A的激光入射到編號為I的棱鏡上，光斑區(qū)域B的激光入射到編號為4的棱鏡上，光斑區(qū)域C的激光入射到編號為3的棱鏡上，光斑區(qū)域D的激光入射到編號為2的棱鏡上。
[0038]本實用新型所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其實現光斑整形的原理如如圖3和圖4所示，這里先以區(qū)域A部分的光束行進路徑舉例說明。區(qū)域A部分的光束進入整形棱鏡結構后會發(fā)生折射，在進入整形棱鏡結構后，區(qū)域A部分光束向上偏折，在棱鏡的上底面(與入射激光光軸平行的邊的長度為LI)的時候由于全反射效應，光束會產生鏡面反射，變成向下偏折，從整形棱鏡結構出射的時候會再次發(fā)生折射，由于入射面的傾斜角度θ?小于出射面的傾斜角度Θ2，該光束在經過整形棱鏡結構后傳播方向會向整形棱鏡結構短邊方向靠攏，當光束傳播一段距離后就可以使區(qū)域A部分的光與區(qū)域E完全重合，在設計整形棱鏡結構時，通過改變入射面及出射面傾斜的角度Θ4ΡΘ2，即可調節(jié)出射光與水平線的夾角，由于入射激光一般都是線偏振光，因此需要保證0i>33.5°。如:要將棱鏡表面的反射損耗最小，可以在入射面鍍O(T-Q1)入射的增透膜，但在調整同時，LI和L2也會相應的改變，根據實際應用，在從整形棱鏡結構出射后，光束與水平線之間的夾角一般為
0.57°?1.145°，在這個角度變化過程中，方形光斑距離整形鏡的距離從Im變?yōu)?.5m。
[0039]通過采用本實用新型公開的上述技術方案，得到了如下有益的效果:
[0040]1、相對于其他全部經過整形器件的結構，使用本實用新型所述整形棱鏡結構，激光光束直接穿過所述整形棱鏡結構的中心正方形中空區(qū)域，不經過任何器件，從這部分區(qū)域傳輸的激光沒有損耗，所以即使不鍍增透膜，也可以保證激光能量損耗在3%以下，而棱鏡所用的玻璃的入射面和出射面都會各有2%的反射損耗，另有吸收損耗，因此可保證光束經過整形棱鏡結構時所產生的損耗低于當前其他同類整形方式；
[0041]2、相對于傳統(tǒng)的使用整形鏡或積分鏡的整形方法，由于這些器件結構復雜，加工困難，價格都比較都在3000歐元以上，本實用新型所述的整形棱鏡結構，其成本不高于5000元人民幣；
[0042]3、這是因為大多數激光光斑中心區(qū)域的能量較強，而本實用新型所述整形棱鏡結構，激光光束中心能量較強的部分直接穿過所述整形棱鏡結構的中心正方形中空區(qū)域，不經過任何器件，因此可以降低器件損傷的風險。
[0043]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，所述整形棱鏡結構包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。2.根據權利要求1所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，所述整形棱鏡結構包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設置且與下底面呈45°夾角的側面，相鄰兩個棱鏡的側面緊密貼合組成整形棱鏡結構的中空區(qū)。3.根據權利要求2所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，四個所述棱鏡的結構相同。4.根據權利要求2所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側面均與所屬棱鏡的下底面呈45°夾角。5.根據權利要求2所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，所述中空區(qū)的內壁為每個棱鏡的上底面。6.根據權利要求2所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，所述棱鏡的每個側面均為等腰梯形。7.根據權利要求2所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，每個棱鏡中除相對設置且與下底面呈45°夾角的兩個側面外，剩余的兩個側面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角Q1的側面作為所述整形棱鏡結構的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角02的側面作為所述整形棱鏡結構的出射面。8.根據權利要求7所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，所述棱鏡包括第一側面、第二側面、第三側面和第四側面； 所述第一側面與所述第三側面相對設置，且所述第一側面和所述第三側面與棱鏡下底面的夾角均為45° ； 所述第二側面與所述第四側面相對設置，所述第二側面與棱鏡下底面的夾角為θ1;所述第四偵_與棱鏡下底面的夾角為θ2;所述01>33.5°，且01小于等于02。9.根據權利要求7所述可以改變入射激光光斑形狀的整形棱鏡結構，其特征在于，在所述整形棱鏡結構的入射面上鍍增透膜。
【文檔編號】G02B5/04GK205581336SQ201620339115
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】王歆天
【申請人】北京鐳寶光電技術有限公司