CN113922203A - 线式激光器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种线式激光器，包括光源以及沿光源的光路方向依次设置的准直元件、柱面镜以及鲍威尔棱镜。其中，光源用于发出光线。准直元件用于对光线进行准直以形成准直光束。柱面镜用于对准直光束的慢轴尺寸进行调整以形成线性光束，且鲍威尔棱镜可相对于柱面镜移动以改变柱面镜与鲍威尔棱镜之间的间距，以控制经鲍威尔棱镜输出的线性光束的张角以及均匀度。也就是说，本公开的线式激光器可以通过改变柱面镜和鲍威尔棱镜之间的间距从而使得经鲍威尔棱镜输出的线性光束的张角以及均匀度可调，从而可以根据实际需要改变间距以获得所需要的具有设定张角以及均匀度的线性光束，使得线性光束的张角和均匀度易于调整。

Description

线式激光器

技术领域

本公开涉及激光技术领域，尤其涉及一种线式激光器。

背景技术

目前，线式激光器通常包括光源、准直元件以及鲍威尔棱镜等。准直元件用于对光源发出的光束进行准直形成输入光束并经鲍威尔棱镜上输出形成线性光束。然而，当输入光束和鲍威尔棱镜的型号确定后，经鲍威尔棱镜输出的线性光束的张角和均匀度是固定不可变的。

因此，如何根据实际需要改变线性光束的张角和均匀度是本申请所要解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种线式激光器。

本公开提供了一种线式激光器，包括光源以及沿所述光源的光路方向依次设置的准直元件、柱面镜以及鲍威尔棱镜；

所述光源用于发出光线；

所述准直元件用于对所述光线进行准直以形成准直光束；

所述柱面镜用于对所述准直光束的慢轴尺寸进行调整以形成线性光束，且所述鲍威尔棱镜可相对于所述柱面镜移动以改变所述柱面镜与所述鲍威尔棱镜之间的间距，以控制经所述鲍威尔棱镜输出的所述线性光束的张角以及均匀度。

根据本公开的一种实施例，所述柱面镜的轴向与所述鲍威尔棱镜的脊向平行。

根据本公开的一种实施例，所述线性光束的张角与所述间距满足以下关系：

若d<f1+f2，所述间距与所述张角呈反比；

若d>f1+f2，所述间距与所述张角呈正比；

若d＝f1+f2，所述张角处于最小阈值；

其中，d为所述柱面镜与所述鲍威尔棱镜之间的间距，f1为所述柱面镜的焦距，f2为所述鲍威尔棱镜的焦距。

根据本公开的一种实施例，所述间距与所述线性光束的中心能量呈反比，所述间距与所述线性光束的边缘能量呈正比。

根据本公开的一种实施例，还包括柱面镜筒和设于所述柱面镜筒内部的柱面镜座，所述柱面镜座设于所述柱面镜的外周。

根据本公开的一种实施例，所述柱面镜的外周套设有第一套筒，所述第一套筒可用于带动所述柱面镜相对于所述柱面镜座沿所述光路方向移动，以改变所述间距。

根据本公开的一种实施例，还包括棱镜筒以及设于所述棱镜筒内的棱镜座，所述鲍威尔棱镜设于所述棱镜座内。

根据本公开的一种实施例，所述鲍威尔棱镜的外周套设有第二套筒，所述第二套筒可用于带动所述鲍威尔棱镜可相对于所述棱镜座沿所述光路方向移动，以改变所述间距。

根据本公开的一种实施例，还包括光源座、所述光源固定在所述光源座上。

根据本公开的一种实施例，还包括前筒以及与所述前筒套接的后封；所述光源、所述准直元件、所述柱面镜以及所述鲍威尔棱镜均设于所述前筒内。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开提供了一种线式激光器，包括光源以及沿光源的光路方向依次设置的准直元件、柱面镜以及鲍威尔棱镜。其中，光源用于发出光线。准直元件用于对光线进行准直以形成准直光束。柱面镜用于对准直光束的慢轴尺寸进行调整以形成线性光束，且鲍威尔棱镜可相对于柱面镜移动以改变柱面镜与鲍威尔棱镜之间的间距，以控制经鲍威尔棱镜输出的线性光束的张角以及均匀度。也就是说，本公开的线式激光器可以通过改变柱面镜和鲍威尔棱镜之间的间距从而使得经鲍威尔棱镜输出的线性光束的张角以及均匀度可调，从而可以根据实际需要改变间距以获得所需要的具有设定张角以及均匀度的线性光束，使得线性光束的张角和均匀度易于调整。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述线式激光器的剖视图；

图2为本公开实施例所述线式激光器的局部***图；

图3至图5为本公开实施例所述线式激光器的柱面镜与棱镜之间具有不同间距的光路示意图。

其中，1、光源；2、准直元件；3、柱面镜；31、柱面镜筒；32、柱面镜座；4、鲍威尔棱镜；41、棱镜筒；42、棱镜座；5、光源座；6、前筒；7、后封；8、保护玻璃。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至图5所示，本实施例提供一种线式激光器，包括光源1以及沿光源1的光路方向依次设置的准直元件2、柱面镜3以及鲍威尔棱镜4。

其中，光源1用于发出光线。具体实现时，光源1可以为激光发射器或者LD光源。

其中，准直元件2用于对光源1发出的光线进行准直以形成准直光束。准直元件2具体可以为准直透镜。

其中，柱面镜3用于对准直光束的慢轴尺寸进行调整以形成线性光束。具体实现时，柱面镜3可以对准直光束在某一维度方向上的尺寸进行扩大。比如，柱面镜3可以将准直光束的慢轴方向进行展开，即将准直光束的投线长度增大。由于准直光束在慢轴方向上的光束质量不高，因此本实施例中仅对慢轴尺寸进行展开。示例性的，柱面镜3可以为任何可以改变光束某一维度方向的柱面镜，比如为平凹柱面镜、非球面柱面镜灯。

鲍威尔棱镜4可相对于柱面镜3移动以改变柱面镜3与鲍威尔棱镜4之间的间距d，以控制经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的张角以及均匀度。也就是说，柱面镜3输出的输出的光束为发散光束，可以通过改变柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距从而使得经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的张角以及均匀度可调，通过控制张角进而控制特定距离的线性光束的线长，从而可以根据实际需要改变间距以获得所需要的具有设定张角以及均匀度的线性光束。也就是说，可以通过改变间距来调整经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的能量分布，从而可以减小因鲍威尔棱镜4的个体参数差异导致的线性光束的投线能量均匀性不一致的问题，以提高产品成品率以及生产效率。

具体实现时，柱面镜3相对于鲍威尔棱镜4移动的具体实现方式可以为：柱面镜3不动，鲍威尔棱镜4朝向柱面镜3移动以减小二者的间距或者远离柱面镜3移动以增大二者的间距；或者，鲍威尔棱镜4不动，柱面镜3朝向鲍威尔棱镜4移动以减小二者的间距或者远离鲍威尔棱镜4移动以增大二者的间距；或者，柱面镜3和鲍威尔棱镜4均可朝向靠近彼此或者远离彼此的方向移动以增大或者减小二者之间的间距，具体的间距的改变方式以及相应的结构可以参照上述示例，本实施例对此不做具体限定。

示例性的，鲍威尔棱镜4可以为能够改变光束某一维度方向的棱镜，比如为平凹柱面镜、月牙柱面镜。

具体实现时，柱面镜3的轴向与鲍威尔棱镜4的脊向平行，从而能够在脊向上没有曲面度，不影响光束方向，避免快轴被展开。

具体实现时，线性光束的张角与间距满足以下关系：若d<f1+f2，间距与张角呈反比；若d>f1+f2，间距与张角呈正比；若d＝f1+f2，张角处于最小阈值；其中，d为柱面镜3与鲍威尔棱镜4之间的间距，f1为柱面镜3的焦距，f2为鲍威尔棱镜4的焦距。

也就是说，当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距小于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和时，此时当需要增大张角时，可以使得柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距减小，当需要减小张角时，可以使得柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距增大。当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距大于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和时，此时当需要增大张角时，可以使得柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距增大，当需要减小张角时，可以使得柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距减小。且当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距等于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和，此时的张角最小。

具体操作时，当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距小于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和时，当需要增大增大张角时，可以柱面镜3不动，鲍威尔棱镜4朝向柱面镜3移动以减小二者的间距，或者也可以为鲍威尔棱镜4不动，柱面镜3朝向鲍威尔棱镜4移动以减小二者的间距，或者还可以为柱面镜3和鲍威尔棱镜4均可朝向靠近彼此移动以减小二者的间距。而当需要减小增大张角时，可以柱面镜3不动，鲍威尔棱镜4远离柱面镜3移动以增大二者的间距，或者也可以为鲍威尔棱镜4不动，柱面镜3远离鲍威尔棱镜4移动以增大二者的间距，或者还可以为柱面镜3和鲍威尔棱镜4均可朝向远离彼此移动以增大二者的间距。

或者，当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距大于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和时，当需要增大增大张角时，可以柱面镜3不动，鲍威尔棱镜4远离柱面镜3移动以增大二者的间距，或者也可以为鲍威尔棱镜4不动，柱面镜3远离鲍威尔棱镜4移动以增大二者的间距，或者还可以为柱面镜3和鲍威尔棱镜4均可朝向远离彼此移动以增大二者的间距。而当需要减小增大张角时，可以柱面镜3不动，鲍威尔棱镜4靠近柱面镜3移动以减小二者的间距，或者也可以为鲍威尔棱镜4不动，柱面镜3靠近鲍威尔棱镜4移动以减小二者的间距，或者还可以为柱面镜3和鲍威尔棱镜4均可朝向靠近彼此移动以减小二者的间距。

下文将对于当柱面镜3和鲍威尔棱镜4之间的间距小于柱面镜3的焦距和鲍威尔棱镜4的焦距之和的情况进行示例说明。

参照图3所示，当柱面镜3与鲍威尔棱镜4之间的间距最大时，经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的张角较小。参照图4所示，当柱面镜3朝向鲍威尔棱镜4移动使得二者之间的间距进一步缩小时，经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的张角有所增大。参照图5所示，当柱面镜3继续朝向鲍威尔棱镜4移动使得二者之间的间距进一步缩小时，经鲍威尔棱镜4输出的线性光束的张角进一步增大。

具体实现时，间距与线性光束的中心能量呈反比，间距与线性光束的边缘能量呈正比。也就是说间距越大，线性光束的中心能量越小，边缘能量越大；反之，间距越小，线性光束的中心能量越大，边缘能量越小。通过上述过程，可以通过控制间距的大小控制线性光束的中心能量以及边缘能量的强度，从而实现均匀度可调。

本实施例的一种实现方式中，可以设置该线式激光器包括柱面镜筒31和设于柱面镜筒31内部的柱面镜座32，柱面镜座设于柱面镜3的外周，且柱面镜3的外周套设有第一套筒，第一套筒可带动柱面镜3相对于柱面镜座32沿光路方向移动，以改变间距。

具体实现时，柱面镜座32的内壁上设置有第一滑动部，第一套筒上与第一滑动部对应的位置形成有与第一滑动部配合的第二滑动部，以使得柱面镜3可以通过第一滑动部和第二滑动部的配合相对于鲍威尔棱镜4移动。

示例性的，第一滑动部为滑槽，第二滑动部为滑块；滑槽的延伸方向与光路方向平行或者相对于光路方向倾斜设置。或者，也可以是第一滑动部为滑块，第二滑动部为滑槽。

本实施例的另一种实现方式中，可以设置该线式激光器还包括棱镜筒41以及设于棱镜筒41内的棱镜座42，鲍威尔棱镜4设于棱镜座42内，且鲍威尔棱镜4的外周套设有第二套筒，第二套筒用于带动鲍威尔棱镜4相对于棱镜座42沿光路方向移动，以改变所间距。

具体实现时，棱镜座42的内壁上设置有第三滑动部，第二套筒上与第三滑动部对应的位置形成有与第三滑动部配合的第四滑动部，以使得鲍威尔棱镜4可以通过第三滑动部和第四滑动部的配合相对于柱面镜移动。

示例性的，第三滑动部为滑槽，第四滑动部为滑块；滑槽的延伸方向与光路方向平行或者相对于光路方向倾斜设置。或者，也可以是第三滑动部为滑块，第四滑动部为滑槽。

参照图1所示，还包括光源座5、前筒6以及与前筒6套接的后封7。光源1固定在光源座5上。光源1、准直元件2、柱面镜3以及鲍威尔棱镜4均设于前筒6内，前筒6远离后封7的一端还设置有保护玻璃8。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种线式激光器，其特征在于，包括光源(1)以及沿所述光源(1)的光路方向依次设置的准直元件(2)、柱面镜(3)以及鲍威尔棱镜(4)；

所述光源(1)用于发出光线；

所述准直元件(2)用于对所述光线进行准直以形成准直光束；

所述柱面镜(3)用于对所述准直光束的慢轴尺寸进行调整以形成线性光束，且所述鲍威尔棱镜(4)可相对于所述柱面镜(3)移动以改变所述柱面镜(3)与所述鲍威尔棱镜(4)之间的间距，以控制经所述鲍威尔棱镜(4)输出的所述线性光束的张角以及均匀度。

2.根据权利要求1所述的线式激光器，其特征在于，所述柱面镜(3)的轴向与所述鲍威尔棱镜(4)的脊向平行。

3.根据权利要求1所述的线式激光器，其特征在于，所述线性光束的张角与所述间距满足以下关系：

若d<f1+f2，所述间距与所述张角呈反比；

若d>f1+f2，所述间距与所述张角呈正比；

若d＝f1+f2，所述张角处于最小阈值；

其中，d为所述柱面镜(3)与所述鲍威尔棱镜(4)之间的间距，f1为所述柱面镜(3)的焦距，f2为所述鲍威尔棱镜(4)的焦距。

4.根据权利要求1所述的线式激光器，其特征在于，所述间距与所述线性光束的中心能量呈反比，所述间距与所述线性光束的边缘能量呈正比。

5.根据权利要求1至4任一项所述的线式激光器，其特征在于，还包括柱面镜筒(31)和设于所述柱面镜筒(31)内部的柱面镜座(32)，所述柱面镜座(32)设于所述柱面镜(3)的外周。

6.根据权利要求5所述的线式激光器，其特征在于，所述柱面镜(3)的外周套设有第一套筒，所述第一套筒可用于带动所述柱面镜(3)相对于所述柱面镜座(32)沿所述光路方向移动，以改变所述间距。

7.根据权利要求1至4任一项所述的线式激光器，其特征在于，还包括棱镜筒(41)以及设于所述棱镜筒(41)内的棱镜座(42)，所述鲍威尔棱镜(4)设于所述棱镜座(42)内。

8.根据权利要求7所述的线式激光器，其特征在于，所述鲍威尔棱镜(4)的外周套设有第二套筒，所述第二套筒可用于带动所述鲍威尔棱镜(4)可相对于所述棱镜座(42)沿所述光路方向移动，以改变所述间距。

9.根据权利要求1至4任一项所述的线式激光器，其特征在于，还包括光源座(5)、所述光源(1)固定在所述光源座(5)上。

10.根据权利要求1至4任一项所述的线式激光器，其特征在于，还包括前筒(6)以及与所述前筒(6)套接的后封(7)；

所述光源(1)、所述准直元件(2)、所述柱面镜(3)以及所述鲍威尔棱镜(4)均设于所述前筒(6)内。

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