【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，属于光学整形。
技术介绍
1、自激光器问世以来，激光技术飞速发展，然而激光光束的一些特性限制住了它的应用范围。例如，其光束强度分布不是平顶分布而是高斯分布，其光路不是直线而是双曲线。为了适应多种光束应用环境，通过搭建光束整形系统，对光束的光斑尺寸、发散角以及光强分布进行调控尤为重要。
2、其中，通过匀光管可以满足入射光光斑匀化的要求。匀光管通常为多边形玻璃体构造，利用固体或空心光波导内的多次全反射来使入射光的光强重新分布从而产生光斑匀化的效果，入射光束光强分布从高斯分布整形为平顶分布。
3、然而，目前的匀光管匀光装置多采用中空设计，通过棱柱镀膜组装成带有通孔的匀光管工艺较复杂，制造难度较高。通孔截面形状多为矩形或正多边形，出射光斑多为矩形或多边形，而通常来说圆形具有对光束具备汇聚作用，通常不利于匀化，因此目前的匀光管工艺不能满足对于输出圆形匀化光斑的需求。例如中国专利cn215297839u，通过矩形通光孔输出矩形光斑。同时，现阶段的基于匀光管的简单匀化装置仍有匀化光束耦合效率的提升空间。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本技术提供一种输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，能够规避传统匀光管工艺的缺陷，保证入射高斯光输出为平顶分布的匀化光斑。基于入射ld光源的准直装置、入射光斑整形装置、聚焦系统、矩形匀光管和圆形整形石英管一体化的光束匀化整形系统，根据不同的实际要求选择满足不同匀化度要求的匀化整形装置各部分尺寸，
2、本技术的技术方案如下：
3、一种输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，按光路上分布有：入射光源、快慢轴准直装置、入射光斑整形装置、聚焦透镜、矩形匀光管、圆形整形管，矩形匀光管的横截面为矩形，按光路方向上矩形匀光管的横截面逐渐变大，圆形整形管内采用不同折射率分布设置。
4、优选的，入射光斑快慢轴准直装置包括以下任一方案：
5、a、两个焦距不同的偶次非球面透镜，按光路方向分布为小焦距偶次非球面透镜、大焦距偶次非球面透镜，分别对入射光进行快慢轴准直；
6、b、两个焦距不同的平凸柱面镜，按光路分布为小焦距平凸柱面镜、大焦距平凸柱面镜，分别对入射光进行快慢轴准直。
7、优选的，入射光斑整形装置包括以下任一方案：
8、a、两个焦距不同的平凸柱面镜，凸面朝向光源入射方向，按光路方向分布为大焦距平凸柱面镜、小焦距平凸柱面镜，大焦距平凸柱面镜的焦距为f1，小焦距平凸柱面镜的焦距为f2，f1：f2＝2:1；
9、b、两个焦距不同的平凸柱面镜，凸面朝向光源入射方向，按光路方向分布为小焦距平凸柱面镜、大焦距平凸柱面镜，大焦距平凸柱面镜的焦距为f1，小焦距平凸柱面镜的焦距为f2，f1：f2＝2:1；
10、c、一个平凸柱面镜一个平凹柱面镜，凸面凹面朝向光源入射方向，平凸柱面镜的焦距为f3，平凹柱面镜的焦距为f4，f3：f4＝2:1；
11、d、一个平凸柱面镜一个平凹柱面镜，凸面凹面朝向光源出射方向，平凸柱面镜的焦距为f3，平凹柱面镜的焦距为f4，其中f3：f4＝2:1。
12、同时光束整形可通过调整整形透镜位置、焦距，进行快轴扩束或慢轴缩束实现圆形高斯光斑的整形。
13、优选的，圆形整形管为折射率呈下凹型分布的石英管，折射率满足n＝n1×sqrt(1+2delta×(r/d)2)，其中n为圆形整形管内的折射率分布，n1为折射率最小值，r为圆形整形管极坐标下径向变量，d为圆形整形管半径，delta为相对折射率差，相对折射率差满足delta＝(n22-n12)/2n12，其中n2为折射率最大值。由此可以根据不同匀化圆形光斑场景选择不同相对折射率下的圆形整形石英管尺寸。
14、通过矩形匀光管和圆柱整形管的耦合实现入射圆形光斑的匀化和整形，矩形匀光管设计为横截面渐变的构造，保证入射角θ大于临界角θc，入射光在匀光管内进行足够多的全反射，每一次反射都会将输入光束的部分光分割出来，形成虚拟的子点光源，原角度域被划分为多个角度通道，虚拟点光源与子通道相对应。每经过一次反射，相应通道原本自由传播的分布将反向折叠一次，最后在矩形匀光管后各通道的分布在出口处叠加成均匀的矩形光强分布。
15、优选的，矩形匀光管和圆形整形管连接在一起，耦合漏光处设置吸收面。
16、优选的，入射光源为ld光源、点光源或线光源。
17、为满足匀光管内全反射条件，同时保证匀化系统的耦合效率，入射高斯光需经过快慢轴准直装置在快慢轴方向先后准直得到快慢轴发散角较小的入射高斯光束，通过入射光斑整形装置对光斑进行缩束整形，将光斑从椭圆形整形成利于耦合的圆形光斑，入射高斯光经由聚焦透镜聚焦后耦合进矩形匀化管进行全反射得到匀化的矩形光斑，匀化后的光束入射进折射率符合下凹型分布的圆形整形石英管中进行全反射及对光束匀化度的保护，最后输出可调节尺寸的圆形匀化光斑。
18、入射光的快慢轴发散角较大，通过快慢轴准直装置得到光斑慢轴较宽剩余发散角较小的椭圆形光斑。为保证系统耦合效率，通过入射光斑整形装置将光斑慢轴进行缩束，光斑整形系统包括两个焦距不同的平凸柱面镜，入管前通过聚焦得到便于耦合的圆形光斑。
19、本技术的有益效果在于：
20、本技术提供的匀光系统搭建便捷，入射光可采用透镜组进行调节，入射光耦合进矩形匀光管和圆形整形石英管，能够实现入射高斯椭圆形光束整形为平顶分布的圆形光斑，并且匀化光斑尺寸可根据入射光源参数进行调整。
21、本技术矩形匀光管与圆形整形石英管为一整体，通过入射光在匀光管内的全反射实现入射高斯光束在快慢轴方向的光强平顶化再分布。再经过圆形石英管光斑整形装置，匀化光束在特定尺寸的石英管内进行全反射，实现出射端矩形光斑到圆形光斑的整形，光斑的匀化度可以通过调整各部分的尺寸进行调控。能够满足对匀光管输出圆形匀化光斑的需求。
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1.一种输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，按光路上分布有：入射光源、快慢轴准直装置、入射光斑整形装置、聚焦透镜、矩形匀光管、圆形整形管，矩形匀光管的横截面为矩形，按光路方向上矩形匀光管的横截面逐渐变大，圆形整形管内采用不同折射率分布设置。
2.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，入射光斑快慢轴准直装置包括以下任一方案：
3.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，入射光斑整形装置包括以下任一方案：
4.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，圆形整形管为折射率呈下凹型分布的石英管，折射率满足n＝n1×sqrt(1+2delta×(r/d)2)，其中n为圆形整形管内的折射率分布，n1为折射率最小值，r为圆形整形管极坐标下径向变量，d为圆形整形管半径，delta为相对折射率差，相对折射率差满足delta＝(n22-n12)/2n12，其中n2为折射率最大值。
5.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，矩形匀光管和圆形整形管连接
6.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，入射光源为LD光源、点光源或线光源。
...【技术特征摘要】
1.一种输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，按光路上分布有：入射光源、快慢轴准直装置、入射光斑整形装置、聚焦透镜、矩形匀光管、圆形整形管，矩形匀光管的横截面为矩形，按光路方向上矩形匀光管的横截面逐渐变大，圆形整形管内采用不同折射率分布设置。
2.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，入射光斑快慢轴准直装置包括以下任一方案：
3.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，入射光斑整形装置包括以下任一方案：
4.根据权利要求1所述的输出圆形匀化光斑的匀化整形系统，其特征在于，圆形...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁昊，秦华兵，闫志豪，郭浩正，聂超男，卢焕强，
申请(专利权)人：潍坊华光光电子有限公司，
类型：新型
国别省市：
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