CN107971630A - 一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光加工技术领域,具体公开了一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统,所述方法包括:获取目标光斑的光强分布参数;根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,所述N为正整数;对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。本发明提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统,在不需其他辅助设计的情况下能够获得具有特殊光强分布的光斑,成本低廉,且,可以根据要求形成任意具有特殊光强分布的光斑,灵活性强,适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域,尤其涉及一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统。
背景技术
激光加工技术是一种利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的加工技术,是激光系统最常见的应用。在激光加工技术领域中,为了达到特殊的或更好的加工效果,需要对激光光斑的光强分布进行调整,即,光斑整形。现有的光斑整形技术包括:
1.基于传统分立光学元件,通过选择合适的透镜组合,对光的相位和强度进行控制,从而达到光斑整形的目的。该方法的缺点在于,需要对每个光学透镜进行特殊的设计,设计过程复杂且造价高昂;且,采用了多片透镜的方式进行组合,结构体积庞大。
2.基于光的衍射的方法,通过对二元光学的模板进行设计,对输入光束的相位和光强进行调制,得到目标光斑。该的方法的缺点在于,设计复杂,造价高昂,对输入光束的光学质量有较高要求,且,存在光功率损耗的问题。
3.通过使用特殊的光纤,如方形光纤,使得输入光束进入光纤后产生多种高阶模式,通过模式之间的充分混合,从而实现光斑整形的目的。该的方法的缺点在于,特殊光纤的制作过程复杂,制作工艺难以控制,造价成本高,与其他光纤熔接困难,且,得到的光斑形状单一。
在实现本发明过程中,发明人发现相关技术存在以下问题:现有技术中,透镜组合法、二元光学设计法或特殊光纤法都存在造价成本高昂,设计过程复杂的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统,能够解决现有光斑整形技术造价成本高昂,设计过程复杂的问题。
一方面,本发明实施例提供一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法,包括:
获取目标光斑的光强分布参数;
根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,所述N为正整数;
对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
可选地,所述根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,包括:
将N束非相干光束分别耦合入N个光纤,所述N个光纤的输出端为所述N束非相干光束的出射端;
根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数。
可选地,所述位置参数包括所述N束非相干光束的出射端之间的相对位置和所述N束非相干光束的出射端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
可选地,所述根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数的步骤具体为:
根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,根据所述输出特性确定所述N个光纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;
根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整所述N个光纤的输出端之间的相对位置;
根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定所述N个光纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
可选地,所述根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数的步骤之后,还包括:
根据所述N个光纤的输出端的位置参数在仿真程序中对所述N束非相干光束进行光学模拟仿真,获得模拟仿真的光斑的光强分布;
根据所述模拟仿真的光斑的光强分布调整所述位置参数,直至所述模拟仿真的光斑的光强分布与所述目标光斑的光强分布参数适配。
可选地,所述对所述N束非相干光束进行叠加,获得具有特殊光强分布的特殊光斑的步骤之后,还包括:
对所述特殊光斑进行准直和聚焦处理。
另一方面,本发明实施例还提供一种激光加工系统,所述激光加工系统包括:
激光器,用于产生N束非相干光束,所述N为正整数;
仿真装置,用于获取目标光斑的光强分布参数,根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数;
激光合束器,用于对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
可选地,所述激光器为带尾纤的激光器,所述尾纤的输出端为所述非相干光束的出射端。
可选地,所述仿真装置包括:
获取单元,用于获取目标光斑的光强分布参数;
定位单元,用于根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数;
可选地,所述定位单元,包括:
选择模块,用于根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,根据所述输出特性确定N个所述尾纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;
光纤定位模块,用于根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整N个所述尾纤的输出端之间的相对位置;
工作距离模块,用于根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定N个所述尾纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
本发明实施例的有益效果在于,本发明实施例提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法和激光加工系统,通过根据目标光斑的光强分布参数对N束非相干光束的出射端的位置进行合理的排布,再对所述N束非相干光束进行叠加,即可获得具有特殊光强分布的特殊光斑,不需其他辅助设计,成本低廉,且,可以根据不同要求形成任意具有特殊光强分布的光斑,灵活性强,适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法的流程示意图;
图2是将4束非相干光束耦合入4个光纤的示意图;
图3-1是4束非相干光束叠加前的光强分布图和叠加后产生的方形平顶光斑的光强分布图;
图3-2是6束非相干光束叠加前的光强分布图和叠加后产生的中空凹陷的环形光斑的光强分布图;
图3-3是6束非相干光束叠加前的光强分布图和叠加后产生的矩形光斑的光强分布图;
图4是本发明实施例三提供的一种激光加工系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,如果不冲突,本发明实施例中的各个特征可以相互结合,均在本发明的保护范围之内。另外,虽然在系统示意图中进行了功能模块划分,在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于系统中的模块划分,或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法利用光强的叠加原理,可以产生具有任意光强分布特性的光斑,例如:线形光斑、方形光斑、平顶光斑、矩形光斑、中空凹陷的环形光斑等。本发明实施例提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法可以应用于如特殊照明、激光打标和激光加工等多种技术领域,尤其适用于激光加工技术领域,能够满足各种类型的加工需求。以下实施例以应用于激光加工技术领域为例,但并不用于限定本发明的应用范围。
下面结合附图,对本发明实施例作进一步阐述。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法的流程示意图,请参阅图1,该方法包括:
110、获取目标光斑的光强分布参数。
在本实施例中,所述“目标光斑”是指为了实现某种功能而设定的特殊光斑,该光斑的具体形状、大小、光强度分布等特性可以根据不同的应用场景来确定。例如:在激光加工的过程中,若需要对一个环形的工件进行加热处理,则该目标光斑可以设置为与该环形工件匹配的环形光斑;或者,若需要在物件的表面打标出一个均匀的方形凹槽,则该目标光斑可以设置为方形平顶光斑。此外,所述“光强分布参数”是指为了实现某种特定的加工功能,对所述目标光斑的光强分布要求,所述光强分布参数可以包括:目标光斑的形状、大小和光斑中各区域内光的强度分布等,其中,该光强分布参数可以以配光图的形式来表现。
在本实施例中,首先根据所需实现的加工功能,获取目标光斑的光强分布参数。其中,获取目标光斑的光强分布参数的途径可以是首先针对多个常用的加工功能,预设多个不同目标光斑的光强分布参数,并将所述目标光斑的光强分布参数存储在系统中,当需要实现其中某一加工功能时,直接在系统中调取与该加工功能匹配的目标光斑及其光强分布参数;或者,也可以是在需要使用时,用户直接在系统中手动输入目标光斑的光强分布参数。
120、根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,所述N为正整数。
在本实施例中,所述“N束非相干光束”是指不会产生光的干涉现象的N束光,这些光束具有互不相关的振动方向、振动频率或者相位差。该N束光可以是由N个不同的激光器输出的N束激光,也可以是对同一个激光器输出的激光进行分束和非相干调整后产生的N束非相干激光,或者,当将本发明实施例应用于特殊照明技术领域时,该N束光还可以是N束自然光。其中,所述“N”是根据目标光斑的光强分布参数确定的所需光束的数量,为正整数。此外,所述“出射端”是指所述N束非相干光在系统中的出射口;所述“位置参数”包括:所述N束非相干光束的出射端之间的相对位置和所述N束非相干光束的出射端与产生特殊光斑的位置的距离。
在一些实施例中,可以首先将所述N束非相干光束耦合入N个光纤,则,该N个光纤的输出端即所述N束非相干光束的出射端;然后根据目标光斑的光强分布参数确定所述N个光纤的位置参数。其中,所述N个光纤的位置参数包括:N个光纤的输出端之间的相对位置和N个光纤的输出端与产生特殊光斑的位置的距离。进一步地,所述相对位置可以包括相对位移和相对角度。例如:如图2所示,可以将4束非相干光束a1、a2、a3和a4分别耦合入4个光纤b1、b2、b3和b4中,光纤b1、b2、b3和b4的输出端c1、c2、c3和c4即该4束非相干光束a1、a2、a3和a4的出射端。由于光纤具有柔软的特性,因此先将N束非相干光束耦合入N个光纤可以便于调整所述N束非相干光束的出射端之间的相对位置。
在一些实施例中,将N束非相干光束耦合入N个光纤后,可以通过以下步骤来确定N个光纤的输出端的位置参数:
首先,根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的输出特性和数量N,根据所述输出特性确定所述N个光纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径。其中,所述“输出特性”是指从光纤输出端出射后的非相干光束的特性,包括:发散角、束腰直径和光斑形状等参数。一般地,从普通光纤输出端出射的激光为高斯光束,因此,此处以输出的光束为高斯光束为例作进一步说明,但并不用于限定本发明。例如,若目标光斑为方形的平顶光斑,则根据其光强分布参数,可以确定光纤的数量N=4,选择远场模场直径为170μm,数值孔径为0.15,光纤直径为125μm的光纤;若目标光斑为中空凹陷的环形光斑,则根据其光强分布参数,可以确定光纤的数量N=6,选择远场模场直径为100μm,数值孔径为0.15,光纤直径为125μm的光纤;或者,若目标光斑为矩形光斑,则根据其光强分布参数,可以确定光纤的数量N=6,选择远场模场直径为190μm,数值孔径为0.15,光纤直径为125μm的光纤。
然后,根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整所述N个光纤的输出端之间的相对位置。例如,若目标光斑为方形的平顶光斑,可以根据该光斑的光强分布参数以及光纤的上述特征参数,确定4个光纤以2X2的阵列紧密排列,纤芯间距可以设置为125μm;若目标光斑为中空的环形光斑,可以根据该光斑的光强分布参数以及光纤的上述特征参数,确定6个光纤以环形排列,纤芯间距可以设置为150μm;目标光斑为矩形光斑,可以根据该光斑的光强分布参数以及光纤的上述特征参数,确定6个光纤以2X3的阵列紧密排列,纤芯间距可以设置为125μm。
最后,根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定所述N个光纤的输出端与产生特殊光斑的位置的距离。由于N束非相干光束在不同的位置进行叠加,可以产生不同的叠加效果,因此为了产生与目标光斑匹配的特殊光斑,需要确定N个光纤的输出端与产生特殊光斑的位置的距离。而该距离可以通过公式:所述距离=光纤的远场模场直径/光纤的数值孔径来确定,例如:为了产生方形平顶光斑选择的光纤的远场模场直径为170μm,数值孔径为0.15,则光纤的输出端与产生特殊光斑的位置的距离为:170/0.15=567μm;同理可得,产生中空的环形光斑和矩形光斑对应的所述距离分别为:333μm和633μm。
进一步地,为了提高所产生的特殊光斑与目标光斑的匹配程度,可以对上述光纤的输出端的位置参数作进一步的优化。优化的方法可以根据所述N个光纤的输出端的位置参数在仿真程序中对所述N束非相干光束进行光学模拟仿真,获得模拟仿真的光斑的光强分布;然后根据所述模拟仿真的光斑的光强分布调整所述位置参数,直至所述模拟仿真的光斑的光强分布与所述目标光斑的光强分布参数适配。其中,该过程可以在任意能够进行光学/数学计算仿真的软件或程序中实现,包括但不限于:Matlab、Zemax、TracePro、Comsol等。
130、对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
在本实施例中,根据光强的叠加原理对所述N束非相干光束在合适的位置进行叠加,由于本实施例中的光束具有非相干的特性,因此N束光束的叠加实质上是N束光束的强度的叠加,不会产生干涉现象。不同的N束非相干光束的出射端的位置参数可以获得不同的具有特殊光强分布的特殊光斑。例如,如图3-1至图3-3所示,根据不同的非相干光束组合及其位置参数,对所述非相干光束进行叠加后可以获得方形平顶光斑31b、中空凹陷的环形光斑32b和矩形光斑33b。图3-1至3-3中,31a为4束2X2排列的非相干光束叠加前的光斑的光强分布图,31b为所述非相干光束叠加后的光斑的光强分布图;32a为6束环形排列的非相干光束叠加前的光斑的光强分布图,32b为所述非相干光束叠加后的光斑的光强分布图;以及,33a为6束2X3排列的非相干光束叠加前的光斑的光强分布图,33b为所述非相干光束叠加后的光斑的光强分布图。需说明的是,图31a、32a和33a中,圆圈的直径越小,对应的光强越大。
通过上述技术方案可知,本发明实施例的有益效果在于:通过根据目标光斑的光强分布参数对N束非相干光束的出射端的位置进行合理的排布,再对所述N束非相干光束进行叠加,即可获得具有特殊光强分布的特殊光斑,不需其他辅助设计,成本低廉,且,可以根据不同要求形成任意具有特殊光强分布的光斑,灵活性强,适用范围广。此外,通过将N束非相干光束耦合入N个光纤,可以便于调整非相干光束的出射端的位置;通过进行光学仿真模拟和相应的微调,可以进一步提高产生的特殊光斑与目标光斑的匹配程度。
实施例二
本实施例与实施例一的不同点在于,在本实施例中,对所述N束非相干光束进行叠加,获得具有特殊光强分布的特殊光斑的步骤之后,还可以对所述特殊光斑进行准直和聚焦处理。
在本实施例中,对所述特殊光斑进行准直处理,将所述特殊光斑转变成准直光/平行光,然后对该准直光进行聚焦处理,根据准直和聚焦透镜选择的焦距不同,可形成较大或较小的特殊光斑。在准直聚焦处理的过程中,原特殊光斑的特性不会受到改变。
在本实施例的有益效果在于:通过对获得的特殊光斑进行准直和聚焦处理,可以获得与原特殊光斑特性一致的较大或较小的光斑,能够适应更多的加工需求。
实施例三
图4是本发明实施例三提供的一种激光加工系统的结构示意图,请参阅图4,该激光加工系统4包括:
激光器41,用于产生N束非相干光束,所述N为正整数;
仿真装置42,用于获取目标光斑的光强分布参数,根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数;
激光合束器43,用于对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
在本实施例中,激光器41可以是各种类型的激光器,如:半导体激光器、固态激光器、光纤激光器、气体激光器等,其数量可以是一个或者多个。在一些实施例中,激光器41为带尾纤的激光器,所述尾纤的输出端即所述非相干光束的出射端。使用带尾纤的激光器能够利用光纤的柔软特性使得N束非相干光束的出射端的位置便于调节,因此,以下以带尾纤的激光器为例进行进一步的阐述。
在本实施例中,仿真装置42可以是任意能够实现获取目标光斑的光强分布参数,根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数的功能的设备,包括但不限于:智能终端、控制终端和超级计算机等。其中,所述仿真装置42包括:
获取单元421,用于获取目标光斑的光强分布参数;
定位单元422,用于根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数。其中,所述定位单元422,包括:
选择模块422a,用于根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,根据所述输出特性确定N个所述尾纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;
光纤定位模块422b,用于根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整N个所述尾纤的输出端之间的相对位置;
工作距离模块422c,用于根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定N个所述尾纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
在本实施例中,首先通过仿真装置42获取N束非相干光束的出射端的位置参数,其具体过程可以是:(1)通过获取单元421获取目标光斑的光强分布参数;(2)通过定位单元422中的选择模块422a根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,并,根据所述输出特性确定N个所述尾纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;(3)利用定位单元422中的光纤定位模块422b,根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整N个所述尾纤的输出端之间的相对位置;(4)在定位单元422中的工作距离模块422c中,根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定N个所述尾纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。然后,根据所确定的位置参数,调整激光器41中的N束非相干光束的出射端的位置,并通过激光器41产生N束非相干光束。最后,通过激光合束器43对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
在一些实施例中,进一步地,定位单元422还可以包括有仿真模块和调整模块。所述仿真模块用于根据所述N个尾纤的输出端的位置参数在仿真程序中对所述N束非相干光束进行光学模拟仿真,获得模拟仿真的光斑的光强分布;所述调整模块用于根据所述模拟仿真的光斑的光强分布调整所述位置参数,直至所述模拟仿真的光斑的光强分布与所述目标光斑的光强分布参数适配。加入仿真模块和调整模块可以使得N束非相干光束的出射端的位置参数更加精确,进一步提高产生的特殊光斑与目标光斑的匹配程度。
在一些实施例中,所述激光加工系统4还包括准直器和聚焦器,用于对产生的特殊光斑进行准直和聚焦处理,以得到较大或较小的与所述特殊光斑的特性一致的光斑。通过在所述激光加工系统中加入准直器和聚焦器,能够获取合适的光斑大小,扩大所述特殊光斑的应用范围,满足更多加工的需求。
通过上述技术方案可知,本发明实施例的有益效果在于:通过利用仿真装置,根据目标光斑的光强分布参数对N束非相干光束的出射端的位置进行合理的排布,再利用激光合束器对所述N束非相干光束进行叠加,即可获得具有特殊光强分布的特殊光斑,不需其他辅助设计,成本低廉,且,可以根据不同要求形成任意具有特殊光强分布的光斑,灵活性强,适用范围广。此外,通过使用带尾纤的激光器,可以便于调整非相干光的出射端的位置;通过仿真模块和调整模块进行光学仿真模拟和相应的微调,可以进一步提高产生的特殊光斑与目标光斑的匹配程度;通过加入准直器和聚焦器,能够扩大所述特殊光斑的应用范围。
需要说明的是,由于所述激光加工系统与实施例一和二中的产生具有特殊光强分布的光斑的方法基于相同的发明构思,因此,方法实施例一和二中的相应内容同样适用于实施例三,此处不再详述。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种产生具有特殊光强分布的光斑的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标光斑的光强分布参数;
根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,所述N为正整数;
对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述光强分布参数确定N束非相干光束的出射端的位置参数,包括:
将N束非相干光束分别耦合入N个光纤,所述N个光纤的输出端为所述N束非相干光束的出射端;
根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述位置参数包括所述N束非相干光束的出射端之间的相对位置和所述N束非相干光束的出射端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数的步骤具体为:
根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,根据所述输出特性确定所述N个光纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;
根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整所述N个光纤的输出端之间的相对位置;
根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定所述N个光纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
5.根据权利要求2或4所述的方法,其特征在于,所述根据所述光强分布参数确定所述N个光纤的输出端的位置参数的步骤之后,还包括:
根据所述N个光纤的输出端的位置参数在仿真程序中对所述N束非相干光束进行光学模拟仿真,获得模拟仿真的光斑的光强分布;
根据所述模拟仿真的光斑的光强分布调整所述位置参数,直至所述模拟仿真的光斑的光强分布与所述目标光斑的光强分布参数适配。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述N束非相干光束进行叠加,获得具有特殊光强分布的特殊光斑的步骤之后,还包括:
对所述特殊光斑进行准直和聚焦处理。
7.一种激光加工系统,其特征在于,所述激光加工系统包括:
激光器,用于产生N束非相干光束,所述N为正整数;
仿真装置,用于获取目标光斑的光强分布参数,根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数;
激光合束器,用于对所述N束非相干光束进行叠加,获得叠加后的具有特殊光强分布的特殊光斑。
8.根据权利要求7所述的激光加工系统,其特征在于,所述激光器为带尾纤的激光器,所述尾纤的输出端为所述非相干光束的出射端。
9.根据权利要求7或8所述的激光加工系统,其特征在于,所述仿真装置包括:
获取单元,用于获取目标光斑的光强分布参数;
定位单元,用于根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的出射端的位置参数。
10.根据权利要求9所述的激光加工系统,其特征在于,所述定位单元,包括:
选择模块,用于根据所述光强分布参数确定所述N束非相干光束的数量N和输出特性,根据所述输出特性确定N个所述尾纤的特征参数,所述特征参数包括:纤芯直径、包层直径、远场模场直径和数值孔径;
光纤定位模块,用于根据所述光强分布参数、所述数量N、所述纤芯直径、所述包层直径和所述远场模场直径调整N个所述尾纤的输出端之间的相对位置;
工作距离模块,用于根据所述远场模场直径和所述数值孔径确定N个所述尾纤的输出端与产生所述特殊光斑的位置的距离。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
CN109687271A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 深圳市杰普特光电股份有限公司 | 光纤激光器及激光材料加工系统 |
DE102022126964A1 (de) | 2022-10-14 | 2024-04-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Optisches System zur Erzeugung von Licht hoher Leistung |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04142030A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-05-15 | Ricoh Co Ltd | 半導体膜の製造方法 |
US5430816A (en) * | 1992-10-27 | 1995-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multiple split-beam laser processing apparatus generating an array of focused beams |
JP2004291031A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Nippon Steel Corp | レーザ切断方法および装置 |
CN1584644A (zh) * | 2004-06-02 | 2005-02-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光束整形光纤 |
CN1692005A (zh) * | 2002-03-12 | 2005-11-02 | 三星钻石工业股份有限公司 | 脆性材料的加工方法与加工装置 |
US7342947B1 (en) * | 2004-07-15 | 2008-03-11 | Hrl Laboratories, Llc | Dark fiber laser array coupler |
JP2011062714A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Nisshinbo Mechatronics Inc | レーザー加工装置および太陽電池パネルの製造方法 |
CN102742100A (zh) * | 2009-08-20 | 2012-10-17 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有可配置强度分布的激光器装置 |
-
2016
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04142030A (ja) * | 1990-09-12 | 1992-05-15 | Ricoh Co Ltd | 半導体膜の製造方法 |
US5430816A (en) * | 1992-10-27 | 1995-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Multiple split-beam laser processing apparatus generating an array of focused beams |
CN1692005A (zh) * | 2002-03-12 | 2005-11-02 | 三星钻石工业股份有限公司 | 脆性材料的加工方法与加工装置 |
JP2004291031A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Nippon Steel Corp | レーザ切断方法および装置 |
CN1584644A (zh) * | 2004-06-02 | 2005-02-23 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光束整形光纤 |
US7342947B1 (en) * | 2004-07-15 | 2008-03-11 | Hrl Laboratories, Llc | Dark fiber laser array coupler |
CN102742100A (zh) * | 2009-08-20 | 2012-10-17 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 具有可配置强度分布的激光器装置 |
JP2011062714A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Nisshinbo Mechatronics Inc | レーザー加工装置および太陽電池パネルの製造方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109687271A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-04-26 | 深圳市杰普特光电股份有限公司 | 光纤激光器及激光材料加工系统 |
DE102022126964A1 (de) | 2022-10-14 | 2024-04-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Optisches System zur Erzeugung von Licht hoher Leistung |
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