光学系统技术方案

光学系统包括：相位延迟片，控制输入激光束的偏振；轴锥透镜，在相位延迟片的发射表面侧上与相位延迟片间隔开，以将输入激光束转换为具有单个锥角的单个第一贝塞尔光束；准直透镜，在轴锥透镜的发射表面侧上与轴锥透镜间隔开，将单个第一贝塞尔光束准直为具有环形能量分布的单个第二贝塞尔光束的形式；偏振分束器，在准直透镜的发射表面侧上与准直透镜间隔开，以将单个第二贝塞尔光束分成具有不同偏振方向的第三贝塞尔光束；以及聚焦透镜，在偏振分束器的发射表面侧上与偏振分束器间隔开，聚焦多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。焦多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。焦多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。

【技术实现步骤摘要】
光学系统


[0001]本专利技术的实施例总体涉及光学系统。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于产生非相干贝塞尔(Bessel)光束组合的光学系统。

技术介绍

[0002]激光处理设备可以通过光学系统聚焦连续波激光或脉冲波激光以切割材料或形成孔。近来，激光处理设备主要使用脉冲波激光，该脉冲波激光可能在诸如玻璃的透明材料中引起成丝现象。

技术实现思路

[0003]实施例提供了一种能够产生均匀输出激光束的光学系统。
[0004]光学系统的实施例包括：相位延迟片，控制输入激光束的偏振；轴锥透镜，设置成在相位延迟片的发射表面侧上与相位延迟片间隔开，其中，轴锥透镜将输入激光束转换成具有单个锥角的单个第一贝塞尔光束；准直透镜，设置成在轴锥透镜的发射表面侧上与轴锥透镜间隔开，其中，准直透镜将单个第一贝塞尔光束准直为具有环形能量分布的单个第二贝塞尔光束的形式；偏振分束器，设置成在准直透镜的发射表面侧上与准直透镜间隔开，其中，偏振分束器将单个第二贝塞尔光束分成具有彼此不同的偏振方向的多个第三贝塞尔光束；以及聚焦透镜，设置成在偏振分束器的发射表面侧上与偏振分束器间隔开，其中，聚焦透镜聚焦多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。
[0005]在实施例中，准直透镜和聚焦透镜可以以4f光学设置排列。
[0006]在实施例中，傅立叶平面可以形成在准直透镜和聚焦透镜之间，并且偏振分束器可以设置在傅立叶平面上。
[0007]在实施例中，输入激光束可以是高斯光束。
[0008]在实施例中，相位延迟片可以控制输入激光束处于选自线性偏振、圆偏振和椭圆偏振中的一种偏振。
[0009]在实施例中，包括在输出激光束中的多个子贝塞尔光束可以彼此平行，并且多个子贝塞尔光束可以彼此间隔开约1微米(μm)到约100μm范围内的距离。
[0010]在实施例中，偏振分束器可以是包括双折射区域的衍射光栅。
[0011]在实施例中，衍射光栅可以将线性偏振的单个第二贝塞尔光束分成具有彼此不同的偏振方向的多个第三贝塞尔光束。
[0012]在实施例中，偏振分束器可以是Pancharatnam
‑
Berry光学元件。
[0013]在实施例中，Pancharatnam
‑
Berry光学元件可以将椭圆偏振的单个第二贝塞尔光束分成圆偏振的并且具有彼此不同的旋转方向的多个第三贝塞尔光束。
[0014]在实施例中，偏振分束器可以被设计成具有基于Gerchberg
‑
Saxton算法计算的相位分布。
[0015]光学系统的实施例包括：相位延迟片，控制输入激光束的偏振；光束转换元件，设
置成在相位延迟片的发射表面侧上与相位延迟片间隔开，其中，光束转换元件通过对输入激光束的选自振幅和相位中的至少一个进行转换，将输入激光束分成具有彼此不同的锥角的多个第一贝塞尔光束；准直透镜，设置成在光束转换元件的发射表面侧上与光束转换元件间隔开，其中，准直透镜将多个第一贝塞尔光束准直为具有环形能量分布的多个第二贝塞尔光束的形式；波片，具有圆形或环形的形状并且设置成在准直透镜的发射表面侧上与准直透镜间隔开，其中，波片通过控制多个第二贝塞尔光束的偏振形成具有彼此不同的偏振方向的多个第三贝塞尔光束；以及聚焦透镜，设置成在波片的发射表面侧上与波片间隔开，其中，聚焦透镜聚焦多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。
[0016]在实施例中，准直透镜和聚焦透镜可以以4f光学设置排列。
[0017]在实施例中，傅立叶平面可以形成在准直透镜和聚焦透镜之间，并且波片可以设置在傅立叶平面上。
[0018]在实施例中，输入激光束可以是高斯光束。
[0019]在实施例中，相位延迟片可以控制输入激光束处于选自线性偏振、圆偏振和椭圆偏振中的一种偏振。
[0020]在实施例中，包括在输出激光束中的多个子贝塞尔光束可以彼此平行，并且多个子贝塞尔光束可以彼此间隔开约1μm至约100μm范围内的距离。
[0021]在实施例中，波片可以是半波片，并且包括有效区域和非有效区域。
[0022]在实施例中，波片可以将通过有效区域的贝塞尔光束的偏振方向改变90
°
。
[0023]在实施例中，光束转换元件可以是选自振幅转换掩模、相位转换掩模、振幅转换全息图和相位转换全息图中的至少一个。
[0024]在本专利技术的实施例中，由光学系统产生的输出激光束可以是作为多个子贝塞尔光束的组合的复合贝塞尔光束，并且不引起子贝塞尔光束之间的相消干涉，并且子贝塞尔光束的强度和排列可以灵活地调整。
附图说明
[0025]通过下面结合附图的详细描述，说明性的、非限制性的实施例将被更清楚地理解。
[0026]图1是示出根据实施例的光学系统的视图。
[0027]图2是示出包括双折射区域的衍射光栅的视图，该衍射光栅是图1的光学系统的偏振分束器的实施例。
[0028]图3是示出构成Pancharatnam
‑
Berry光学元件的最小重复单元的视图，该Pancharatnam
‑
Berry光学元件是图1的光学系统的偏振分束器的实施例。
[0029]图4A是示出其中图1的光学系统的偏振分束器设置在傅立叶平面上的光学系统的配置的视图，以及图4B是示出根据所述配置的输出激光束的排列的视图。
[0030]图5A是示出其中图1的光学系统的偏振分束器设置在傅立叶平面的前面的光学系统的配置的视图，以及图5B是示出根据所述配置的输出激光束的排列的视图。
[0031]图6A是示出其中图1的光学系统的偏振分束器设置在傅立叶平面的后面的光学系统的配置的视图，以及图6B是示出根据所述配置的输出激光束的排列的视图。
[0032]图7是示出设计图1的光学系统的偏振分束器的过程的流程图。
[0033]图8是示出根据可选实施例的光学系统的视图。
[0034]图9A和图9B是示出设置在图8的光学系统中的具有圆形形状或环形形状的波片的视图。
[0035]图10A是示出其中图8的光学系统的波片设置在傅立叶平面上的光学系统的配置的视图，以及图10B是示出根据所述配置的通过波片的多个第二贝塞尔光束的外观的视图。
[0036]图11A是示出其中图8的光学系统的波片设置在傅立叶平面的前面的光学系统的配置的视图，以及图11B是示出根据所述配置的通过波片的多个第二贝塞尔光束的外观的视图。
[0037]图12A是示出其中图8的光学系统的波片设置在傅立叶平面的后面的光学系统的配置的视图，以及图12B是示出根据所述配置的通过波片的多个第二贝塞尔光束的外观的视图。
具体实施方式
[0038]现在将在下面参考附图更全面地描述本专利技术，在附图中示出了多种实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为使得本公开将是彻底和完整的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光学系统，包括：相位延迟片，控制输入激光束的偏振；轴锥透镜，设置成在所述相位延迟片的发射表面侧上与所述相位延迟片间隔开，其中，所述轴锥透镜将所述输入激光束转换为具有单个锥角的单个第一贝塞尔光束；准直透镜，设置成在所述轴锥透镜的发射表面侧上与所述轴锥透镜间隔开，其中，所述准直透镜将所述单个第一贝塞尔光束准直为具有环形能量分布的单个第二贝塞尔光束的形式；偏振分束器，设置成在所述准直透镜的发射表面侧上与所述准直透镜间隔开，其中，所述偏振分束器将所述单个第二贝塞尔光束分成具有彼此不同的偏振方向的多个第三贝塞尔光束；以及聚焦透镜，设置成在所述偏振分束器的发射表面侧上与所述偏振分束器间隔开，其中，所述聚焦透镜聚焦所述多个第三贝塞尔光束以形成输出激光束。2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述准直透镜和所述聚焦透镜以4f光学设置排列。3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，傅立叶平面形成在所述准直透镜和所述聚焦透镜之间，以及所述偏振分束器设置在所述傅立叶平面上。4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述输入激光束是高斯光束。5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述相位延迟片控制所述输入激光束处于选自线性偏振、圆偏振和椭圆偏振中的一种偏振。6.根据权利要求1所述的光学系统，其中，包括在所述输出激光束中的多个子贝塞尔光束彼此平...

【专利技术属性】
技术研发人员：康斯坦丁，
申请(专利权)人：三星显示有限公司，
类型：发明
国别省市：