本實(shí)用新型屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置。

背景技術(shù)：

目前市場上面實(shí)現(xiàn)激光整形勻化技術(shù)方案主要有二元衍射鏡片、激光勻化片、非球面鏡片和矩形光纖等。但是以上幾種方案均存在一定的限制因素，如二元衍射鏡片對激光光束質(zhì)量要求較高，即激光模式需要接近單模輸出才能實(shí)現(xiàn)激光的整形及勻化的目的，但是現(xiàn)階段實(shí)際加工需要較高的激光功率，激光輸出模式很多時候并不是單模輸出，另外此方案加工成本較高，所以并不是理想技術(shù)方案。激光勻化片雖然不受輸出激光模式的限制，但是其對于多模激光往往只能實(shí)現(xiàn)勻化的目的，激光光斑整形效果不是很理想。非球面鏡片對激光功率密度分布和鏡片調(diào)試裝置精確度要求較高，對于后續(xù)調(diào)試及加工均存在一定技術(shù)難度。矩形光纖由于其只在焦點(diǎn)處才可以實(shí)現(xiàn)激光整形及勻化效果，其對光斑大小有一定限制，再加上光纖纖芯尺寸受限制因素較大，如果定制需要較高的研發(fā)成本及周期。

因此，有必要提供一種新的具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn)圓形到任意矩形光斑的轉(zhuǎn)化、激光功率密度由近高斯分布到平頂分布的轉(zhuǎn)化，且可以實(shí)現(xiàn)激光均勻熱處理的效果。

本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置，其按照入射光線走向依次包括準(zhǔn)直透鏡、由若干微小透鏡單元矩形陣列而成的復(fù)眼透鏡、聚焦透鏡以及工作面，所述準(zhǔn)直透鏡的凸出面背對入射光線設(shè)置，所述聚焦透鏡的凸出面面對入射光線設(shè)置，所述微小透鏡單元的凸出面背對入射光線設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述復(fù)眼透鏡與所述準(zhǔn)直透鏡、所述聚焦透鏡平行設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述復(fù)眼透鏡采用玻璃或石英材質(zhì)制作而成，且在其凸出面上鍍有一層減反膜。

進(jìn)一步的，所述準(zhǔn)直透鏡與所述聚焦透鏡垂直設(shè)置，且所述復(fù)眼透鏡呈45°角設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述復(fù)眼透鏡采用銅或硅材質(zhì)制作而成，且在其凸出面上鍍有一層高反膜。

進(jìn)一步的，所述工作面與所述聚焦透鏡平行設(shè)置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置的有益效果在于：系統(tǒng)中只需要通過一個復(fù)眼透鏡實(shí)現(xiàn)對光線的分配，其結(jié)構(gòu)簡單且成本較低；不僅可實(shí)現(xiàn)激光勻化作用，還可以通過復(fù)眼透鏡與聚焦透鏡對勻化光斑的小大進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，使得激光加工應(yīng)用更為廣泛；對半導(dǎo)體激光器光纖輸出的光斑進(jìn)行整形及勻化效果，使得工作面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)一個矩形且均勻的激光光斑，有利于激光對工件進(jìn)行熱處理。

【附圖說明】

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一中光束經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡處理后的激光功率密度分布圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一中光束經(jīng)過復(fù)眼透鏡和聚焦透鏡處理后的激光功率密度分布圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一中復(fù)眼透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中數(shù)字表示：

100具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置；1準(zhǔn)直透鏡；2復(fù)眼透鏡，21微小透鏡單元；3聚焦透鏡；4工作面。

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例一：

請參照圖1-圖4，本實(shí)施例為具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置100，其按照入射光線走向依次包括準(zhǔn)直透鏡1、由若干微小透鏡單元21矩形陣列而成的復(fù)眼透鏡2、聚焦透鏡3以及工作面4。準(zhǔn)直透鏡1的凸出面背對入射光線設(shè)置。聚焦透鏡3的凸出面面對入射光線設(shè)置。微小透鏡單元21的凸出面背對入射光線設(shè)置。在本實(shí)施例中，復(fù)眼透鏡2與準(zhǔn)直透鏡1、聚焦透鏡3平行設(shè)置，復(fù)眼透鏡2采用玻璃或石英材質(zhì)制作而成，且在其凸出面上鍍有一層減反膜。工作面4與聚焦透鏡3平行設(shè)置。

微小透鏡單元21的形狀可根據(jù)工作面4中所需激光光斑的形狀靈活設(shè)計(jì)，其凸出面的面形及曲率參數(shù)可根據(jù)工作面4中所需激光光斑的大小及相應(yīng)的工作距離靈活設(shè)計(jì)。

本實(shí)施例具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置100的工作原理為：激光器光纖輸出具有一定發(fā)散角且激光功率密度呈現(xiàn)高斯分布的激光光束；通過準(zhǔn)直透鏡1對激光光束進(jìn)行準(zhǔn)直，激光光束變成近似準(zhǔn)直光束；準(zhǔn)直光束經(jīng)過復(fù)眼透鏡2中的具有一定規(guī)則排列的若干微小透鏡單元21進(jìn)行整形與勻化，即微小透鏡單元21將準(zhǔn)直光束分割成與微小透鏡單元21陣列相對應(yīng)的微小光束；再經(jīng)過聚焦透鏡3進(jìn)行聚焦，在工作面4上形成所需尺寸的光斑，從而實(shí)現(xiàn)了功率密度分布不均勻的圓形光斑向矩形均勻光斑轉(zhuǎn)化的光學(xué)轉(zhuǎn)變；工作面4上的激光光斑的長寬比例由微小透鏡單元21的長寬比例決定，激光光斑的大小由微小透鏡單元21和聚焦透鏡3的焦距共同決定。

本實(shí)施例具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置100的有益效果在于：系統(tǒng)中只需要通過一個復(fù)眼透鏡實(shí)現(xiàn)對光線的分配，其結(jié)構(gòu)簡單且成本較低；不僅可實(shí)現(xiàn)激光勻化作用，還可以通過復(fù)眼透鏡與聚焦透鏡對勻化光斑的小大進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，使得激光加工應(yīng)用更為廣泛；對半導(dǎo)體激光器光纖輸出的光斑進(jìn)行整形及勻化效果，使得工作面區(qū)域?qū)崿F(xiàn)一個矩形且均勻的激光光斑，有利于激光對工件進(jìn)行熱處理。

實(shí)施例二：

請參照圖5，本實(shí)施例為具有激光整形及勻化功能的激光加工裝置100，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中基本相同，其區(qū)別在于：在本實(shí)施例中，準(zhǔn)直透鏡1與聚焦透鏡3垂直設(shè)置，且復(fù)眼透鏡2呈45°角設(shè)置，復(fù)眼透鏡2采用銅或硅材質(zhì)制作而成，且在其凸出面上鍍有一層高反膜。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。