【技術實現步驟摘要】
本申請涉及光束整形，具體而言，涉及一種基于平行光束入射反射的積分鏡及平頂光束獲取設備。
技術介紹
1、激光束具有與加工材料的非接觸性、加工速度快與質量優異等優勢，激光加工技術涵蓋了激光切割、焊接、淬火、打孔、微加工等多種激光加工工藝。寬帶光纖激光加工應用，目前在工業激光加工行業十分常見，比如寬帶激光熔覆或寬帶激光淬火，為保證較好的熔覆或淬火表面及深度一致性，通常需要將激光束進行能量分布整形，實現平頂分布。
2、目前實現平頂光斑整形方案有很多，比較常見的有透鏡陣列整形、波導整形、二元光學元件整形、積分鏡整形等，波導整形因光吸收較大，在高功率激光加工上嚴重受限，透鏡陣列、二元光學元件以及積分透鏡等這類透射式鏡片，一般采用熔融石英材料，由于石英材料硬而脆，加工難度較金屬材料大了許多，對應的加工成本也就增加了不少。
3、金屬反射鏡能夠直接水冷且導熱性良好，在保證較小的通光孔徑下，依舊能夠承受極高的激光功率，這是難以替代的優勢，金屬積分鏡作為金屬反射鏡中的一種勻化整形鏡代表，可以實現至少單向光斑平頂化。
4、傳統金屬積分鏡，通常采用垂直于光束傳輸中心面方向進行曲面分割，造成的問題是，等間距分割設計下的光斑能量分布平頂化并不均勻，而非等間距分割設計下雖然能夠實現光斑能量分布較高的均勻性，但是隨著積分光斑尺寸增大，不等間距差異越大，對于焦距相對較短的積分鏡，嚴重限制設計，甚至于無法實現。
技術實現思路
1、本申請實施例的目的在于提供一種基于平行光束入射反射的積
2、本申請實施例提供的一種基于平行光束入射反射的積分鏡，包括：鏡體和反射鏡面；
3、反射鏡面由兩兩相鄰的多個寬帶曲面組成，相鄰寬帶曲面之間構成分割曲線，分割曲線在反射鏡面上的投影為分割投影線，分割投影線與第一連線的夾角在設定角度范圍內；
4、其中，第一連線為以反射鏡面頂端為起點并且以反射鏡面底端為終點的連線，平行入射光以非垂直角度射入反射鏡面，到達反射鏡面頂端的入射光的光程最短，到達反射鏡面底端的入射光的光程最長；設定角度范圍為大于或等于0度且小于45度。
5、上述技術方案中，通過包括了多個寬帶曲面的反射鏡面對平行入射光進行分光反射和組合疊加，可以實現光束的精確控制和聚焦優化，使積分鏡在其聚焦平面形成的光斑具有較高的均勻性，提高了焦點處的光斑質量，從而增強激光加工的精度和效果。并且，本實施例的反射鏡面的寬帶曲面的劃分為沿第一連線的方向進行劃分，即沿光束傳輸中心面方向進行曲面分割，寬帶曲面的中心寬度不會導致光斑能量分布平頂化不均勻的問題，只需要設置好寬帶曲面的曲面參數即可得到平頂化光斑。
6、在一些可選的實施方式中，寬帶曲面的長條方向具有拋物線聚焦特性，多個寬帶曲面的拋物線的焦點均位于第一平面上，第一平面與反射鏡面的聚焦平面平行。
7、上述技術方案中，通過寬帶曲面上拋物線對一個方向的聚焦及離焦特性，可以實現聚焦焦點位置光斑單向勻化，使光斑均勻性得到顯著改善，這種設計對于激光加工至關重要，因為它可以確保加工表面質量的均一性和一致性。
8、在一些可選的實施方式中，多個寬帶曲面按照垂直于反射鏡面且經過第一連線的第一截面對稱分布，所有分割線所在平面相交于第一交線，所有分割投影線的延長線匯聚到第一連線的正向延長線上的第一點。
9、上述技術方案中，多個寬帶曲面按照垂直于反射鏡面且經過第一連線的第一截面對稱分布，所有分割線所在平面相交于第一交線，且第一交線與第一連線的正向延長線相交于第一點，可以確保形成的光斑為矩形，這種矩形光斑可以提供更規則和一致的加工形狀，適用于各種工業和光學應用。并且，還保證了光斑的平頂分布方向均勻性，這意味著在加工表面上，光斑的強度分布是均勻的，從而確保了加工質量的穩定性和一致性。此外，所有分割線所在平面相交于第一交線，所有分割投影線的延長線匯聚到第一連線的正向延長線上的第一點，這種設計簡化了光學系統的結構和制造過程，降低了成本和復雜性。由于對稱分布的設計，系統對環境因素(如溫度變化、濕度等)的影響具有較高的穩定性，這種穩定性對于工業應用中的連續生產和質量控制至關重要。
10、在一些可選的實施方式中，反射鏡面的光束偏轉角為30度至150度。
11、上述技術方案中，反射鏡面的光束偏轉角為30度至150度的設計提供了廣泛的偏轉角度范圍，具有較強的適應性，這意味著該方案可以適應不同的激光加工需求以及不同的環境條件，這使得該方案具有廣泛的應用前景。
12、在一些可選的實施方式中，反射鏡面的聚焦平面設置為垂直于第一截面且經過第一交線的平面；反射鏡面的中心點到上述聚焦平面的距離為積分鏡的焦距。
13、上述技術方案中，通過將聚焦平面設置為垂直于第一截面且經過第一交線的平面，并優化反射鏡面的設計，可以確保形成的光斑為矩形，這種矩形光斑形狀使得激光加工過程中能夠更好地適應各種應用場景，提高加工質量和效率。本實施例還保證了光斑的平頂分布方向均勻性，這意味著在加工表面上，光斑的強度分布是均勻的，從而確保了加工質量的穩定性和一致性。這種均勻分布的光斑形狀有助于降低加工誤差、提高表面質量并減少廢品率。
14、在一些可選的實施方式中，所有寬帶曲面的中心寬度相等。
15、上述技術方案中，采用等間距中心寬度的設計方法對所有寬帶曲面進行設計加工，可以簡化設計和加工過程，這種設計方法使得寬帶積分鏡的制作更加簡便，降低了制造的難度和成本。并且，由于采用等間距中心寬度和特定的曲面參數設計的寬帶曲面，使得積分鏡的結構更加穩定，不易受到環境因素的影響，能夠保證長時間穩定的工作。
16、本申請實施例提供的一種平頂光束獲取設備，包括：平行光發生裝置，以及如以上任一項的積分鏡；
17、平行光發生裝置用于向積分鏡發射平行入射光；積分鏡用于將接收平行入射光，并進行反射，在積分鏡的聚焦平面得到平頂化光斑。
18、上述技術方案中，平行光發生裝置向積分鏡發射平行入射光，通過包括了多個寬帶曲面的反射鏡面對平行入射光進行分光反射和組合疊加，可以實現光束的精確控制和聚焦優化，使積分鏡在其聚焦平面形成的光斑具有較高的均勻性，提高了焦點處的光斑質量，從而增強激光加工的精度和效果。并且，本實施例的反射鏡面的寬帶曲面的劃分為沿第一連線的方向進行劃分，即沿光束傳輸中心面方向進行曲面分割，寬帶曲面的中心寬度不會導致光斑能量分布平頂化不均勻的問題，只需要設置好寬帶曲面的曲面參數即可得到平頂化光斑。
19、在一些可選的實施方式中，平行光發生裝置的出光口為圓形或橢圓形，平行入射光與出光口所在平面垂直，積分鏡的反射鏡面為圓形或橢圓形。
20、上述技術方案中，圓形或橢圓形的出光口、平行入射光以及反射鏡面的設計簡化了制造過程，降低了制造的難度和成本。同時，這種本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于平行光束入射反射的積分鏡，其特征在于，包括：鏡體和反射鏡面；
2.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述寬帶曲面的長條方向具有拋物線聚焦特性，所述多個寬帶曲面的拋物線的焦點均位于第一平面上，所述第一平面與所述反射鏡面的聚焦平面平行。
3.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述多個寬帶曲面按照垂直于所述反射鏡面且經過第一連線的第一截面對稱分布，所有分割線所在平面相交于第一交線，所有分割投影線的延長線匯聚到第一連線的正向延長線上的第一點。
4.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述反射鏡面的光束偏轉角為30度至150度。
5.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述反射鏡面的聚焦平面設置為垂直于第一截面且經過第一交線的平面；所述反射鏡面的中心點到上述聚焦平面的距離為積分鏡的焦距。
6.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所有寬帶曲面的中心寬度相等。
7.一種平頂光束獲取設備，其特征在于，包括：平行光發生裝置，以及如權利要求1-6任一項所述的積分鏡；
8.如權利要求7所述的設
9.如權利要求7所述的設備，其特征在于，所述平行光發生裝置的出光口的中心軸與反射鏡面的中心軸相交。
10.如權利要求7所述的設備，其特征在于，所述積分鏡的反射鏡面投影在所述平行光發生裝置的出光口所在平面上時，所述反射鏡面的投影區域與所述出光口所在區域一致。
...【技術特征摘要】
1.一種基于平行光束入射反射的積分鏡，其特征在于，包括：鏡體和反射鏡面；
2.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述寬帶曲面的長條方向具有拋物線聚焦特性，所述多個寬帶曲面的拋物線的焦點均位于第一平面上，所述第一平面與所述反射鏡面的聚焦平面平行。
3.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述多個寬帶曲面按照垂直于所述反射鏡面且經過第一連線的第一截面對稱分布，所有分割線所在平面相交于第一交線，所有分割投影線的延長線匯聚到第一連線的正向延長線上的第一點。
4.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述反射鏡面的光束偏轉角為30度至150度。
5.如權利要求1所述的積分鏡，其特征在于，所述反射鏡面的聚焦平面設置為垂直于第一截面且經過第一交線的平面；所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邵華江，張忠磊，王征，羅安琪，
申請(專利權)人：嘉強上海智能科技股份公司，
類型：新型
國別省市：
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