一種可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，涉及激光領(lǐng)域。所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。本實用新型保證光束經(jīng)過整形棱鏡結(jié)構(gòu)時所產(chǎn)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?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及一種可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光束整形鏡是激光應(yīng)用的輔助元器件，其作用是通過折射、反射途徑改變?nèi)肷浼す夤馐膱A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?。在激光?yīng)用領(lǐng)域，例如激光沖級強化，現(xiàn)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(xiàn)損傷。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。
[0005]優(yōu)選地，所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的側(cè)面，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)。
[0006]優(yōu)選地，四個所述棱鏡的結(jié)構(gòu)相同。
[0007]優(yōu)選地，相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側(cè)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(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。
[0009]優(yōu)選地，所述棱鏡的每個側(cè)面均為等腰梯形。
[0010]優(yōu)選地，每個棱鏡中除相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的兩個側(cè)面外，剩余的兩個側(cè)面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角Q1的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角92的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的出射面。
[0011]更優(yōu)選地，所述棱鏡包括第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面；
[0012]所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面相對設(shè)置，且所述第一側(cè)面和所述第三側(cè)面與棱鏡下底面的夾角均為45° ；
[0013]所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面相對設(shè)置，所述第二側(cè)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(jié)構(gòu)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(jīng)過整形器件的結(jié)構(gòu)，使用本實用新型所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)，激光光束直接穿過所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中心正方形中空區(qū)域，不經(jīng)過任何器件，從這部分區(qū)域傳輸?shù)募す鉀]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(jīng)過整形棱鏡結(jié)構(gòu)時所產(chǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)，其成本不高于5000元人民幣；
[0018]3、這是因為大多數(shù)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(jié)構(gòu)，激光光束中心能量較強的部分直接穿過所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中心正方形中空區(qū)域，不經(jīng)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?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)后形成的方形光斑；
[0025]其中，入射到整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)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?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的側(cè)面，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)。
[0029](一)四個所述棱鏡的結(jié)構(gòu)相同。相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側(cè)面均與所屬棱鏡的下底面呈45°夾角。所述中空區(qū)的內(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。所述棱鏡的每個側(cè)面均為等腰梯形。
[0030](二)每個棱鏡中除相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的兩個側(cè)面外，剩余的兩個側(cè)面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角θ2的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的出射面。在所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面；
[0032]所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面相對設(shè)置，且所述第一側(cè)面和所述第三側(cè)面與棱鏡下底面的夾角均為45° ；
[0033]所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面相對設(shè)置，所述第二側(cè)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(jù)入射激光的光斑直徑和需整形成的方光斑的邊長大小設(shè)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(jié)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?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其實現(xiàn)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(jié)構(gòu)后會發(fā)生折射，在進入整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(yīng)，光束會產(chǎn)生鏡面反射，變成向下偏折，從整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(jīng)過整形棱鏡結(jié)構(gòu)后傳播方向會向整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(shè)計整形棱鏡結(jié)構(gòu)時，通過改變?nèi)肷涿婕俺錾涿鎯A斜的角度Θ4ΡΘ2，即可調(diào)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(diào)整同時，LI和L2也會相應(yīng)的改變，根據(jù)實際應(yīng)用，在從整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(shù)方案，得到了如下有益的效果:
[0040]1、相對于其他全部經(jīng)過整形器件的結(jié)構(gòu)，使用本實用新型所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)，激光光束直接穿過所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中心正方形中空區(qū)域，不經(jīng)過任何器件，從這部分區(qū)域傳輸?shù)募す鉀]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(jīng)過整形棱鏡結(jié)構(gòu)時所產(chǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)，其成本不高于5000元人民幣；
[0042]3、這是因為大多數(shù)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(jié)構(gòu)，激光光束中心能量較強的部分直接穿過所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中心正方形中空區(qū)域，不經(jīng)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(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)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(yīng)視本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)包括多個棱臺型的棱鏡，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)，所述中空區(qū)的內(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)包括四個四棱臺型的棱鏡，每個棱鏡存在兩個相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的側(cè)面，相鄰兩個棱鏡的側(cè)面緊密貼合組成整形棱鏡結(jié)構(gòu)的中空區(qū)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，四個所述棱鏡的結(jié)構(gòu)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩個棱鏡緊密貼合的側(cè)面均與所屬棱鏡的下底面呈45°夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述中空區(qū)的內(nèi)壁為每個棱鏡的上底面。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述棱鏡的每個側(cè)面均為等腰梯形。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個棱鏡中除相對設(shè)置且與下底面呈45°夾角的兩個側(cè)面外，剩余的兩個側(cè)面中與所屬棱鏡的下底面呈夾角Q1的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的入射面;與所屬棱鏡的下底面呈夾角02的側(cè)面作為所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)的出射面。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述棱鏡包括第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面； 所述第一側(cè)面與所述第三側(cè)面相對設(shè)置，且所述第一側(cè)面和所述第三側(cè)面與棱鏡下底面的夾角均為45° ； 所述第二側(cè)面與所述第四側(cè)面相對設(shè)置，所述第二側(cè)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(jù)權(quán)利要求7所述可以改變?nèi)肷浼す夤獍咝螤畹恼卫忡R結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述整形棱鏡結(jié)構(gòu)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(shù)有限公司