CN113924522A - 用于形成具有较亮边缘或较暗边缘的均匀强度分布的设备 - Google Patents

Abstract

用于将激光辐射束转换成具有较亮或较暗边缘的平顶强度分布的光束均化器(30)，包括第一透镜阵列(32)、第二透镜阵列(14)和正透镜(16)。第一透镜阵列(32)包括由没有光焦度的间隙(34)隔开的多个透镜元件(20)。通过选择小于或大于第二透镜阵列中透镜元件的焦距的第一透镜阵列和第二透镜阵列之间的距离来产生较亮边缘或较暗边缘。

Description

用于形成具有较亮边缘或较暗边缘的均匀强度分布的设备

优先权

本申请要求于2019年3月12日提交的美国临时申请序列号62/817,331的优先权，其公开内容整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及对来自激光器的光进行整形。它特别涉及将来自一个或多个激光器的光整形为具有带较亮边缘或较暗边缘的均匀横截面的辐射束。

背景技术

激光已成为广泛应用中均匀照明的重要来源，包括半导体材料的表面检测、显示屏玻璃的热退火、金属硬化和生物医学流体的快速测定。一个常见的要求是细长的激光辐射束均匀地照亮透明材料体积中平坦表面或平面上的线。这种细长的激光辐射束通常被称为“线束”。

二极管激光器是将电功率转换为相干光功率的有效装置。对于高功率应用，具有多个二极管激光器发射器的二极管激光器棒提供了一种方便的方法来缩放单个二极管激光器发射器的可用光功率。二极管激光器发射器间隔开并排列成其线性阵列。尽管二极管激光棒固有地具有细长的发射截面，但是必须克服由于来自多个空间分布的二极管激光器发射器的发射而导致的非均匀强度分布。

用于转换激光束以使其在转换光束的横截面上强度均匀的光学装置通常被称为“光束均化器”。光束均化器通常包括一个或两个“微透镜阵列”，包括多个微小透镜，每个都比入射光束小得多。每个微透镜成为对转换光束有贡献的照明源。光束均化器的“间距”是相邻微透镜中心之间的距离。需要额外的光学器件来收集和整形从拦截入射光束的所有微透镜发出的多个光束。微透镜的线性阵列可用作用于由二极管激光棒发射的细长激光辐射束的光束均化器。美国专利第7,265,908号中描述了这种光束均化器的一个示例。

二极管泵浦固态激光器，包括光纤激光器，通常会产生高斯强度分布。高斯激光束可以通过鲍威尔透镜或等效光学器件转换为近似均匀的强度分布，然后使用透镜阵列进行均匀化。来自多个这种二极管泵浦固态激光器的准直激光束可以使用透镜阵列进行组合和均匀化。

板条激光器包括二极管泵浦固态激光器、气体放电二氧化碳激光器和准分子激光器。板条激光器固有地产生线束。然而，线束横截面可能不均匀并且横截面强度分布可能不稳定。透镜阵列用于使来自板条激光器的线束均匀化并组合来自多个板条激光器的线束。

在涉及通过激光照射加热工件的一部分的过程中，完美均匀的横截面强度分布可能不会产生均匀的激光加工，这是由于远离被照射部分的热传输引起的。为了确保均匀加热，通过在强度分布边缘具有较高强度的激光束照射将是优选的。在需要多次通过线束照射工件上的大面积区域的其他工艺中，稍微重叠的相邻通道可确保完全曝光，但可能会导致一次和两次照射部分的处理差异。通过在强度分布的边缘具有较低强度的激光束照射将是优选的，以防止过度曝光。

需要光束整形设备来形成具有较亮边缘或较暗边缘的其他具有均匀横截面强度分布的激光束。优选地，光学设备将具有透镜阵列均化器的优雅、简单和紧凑。

发明概述

在一个方面，根据本发明的光束均化器包括具有多个相同透镜元件的第一透镜阵列。第一透镜阵列的每个透镜元件具有焦距F₁。第一透镜阵列的相邻透镜元件被间隙隔开且每个间隙具有共同的宽度。提供第二透镜阵列。第二透镜阵列的每个透镜元件具有焦距F₂。第一透镜阵列与第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离。提供正透镜，并且正透镜位于光轴上。正透镜的焦距为F₃。第一透镜阵列、第二透镜阵列和正透镜沿光轴依次排列。

在另一方面，根据本发明的光束均化器包括具有多个相同透镜元件的第一透镜阵列。第一透镜阵列的每个透镜元件具有平坦的中心部分和弯曲的外部。中心部分没有光焦度，外部的焦距为F₁。提供第二透镜阵列。第二透镜阵列的每个透镜元件具有焦距F₂。第一透镜阵列与第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离。提供正透镜，其位于光轴上，焦距为F₃。第一透镜阵列、第二透镜阵列和正透镜沿光轴依次排列。

在又一方面，激光辐射依次传播穿过透镜元件和第一透镜阵列的间隙、穿过第二透镜阵列、穿过正透镜并且到达照明平面。照明平面位于距正透镜的距离F₃处。传播通过第一透镜阵列的透镜元件的激光辐射与传播通过第一透镜阵列的间隙的激光辐射在照明平面中具有不同的放大率。

在又一方面，激光辐射以该顺序传播通过第一透镜阵列、通过第二透镜阵列、通过正透镜并且到达照明平面上。照明平面位于距正透镜的距离F₃处。照明平面上的激光辐射被转换成在原本均匀的强度分布中具有较亮边缘或较暗边缘的均匀化的强度分布。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施方案，并且与上面给出的一般描述和下面给出的优选实施方案的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1A是示意性地示出具有第一透镜阵列、第二透镜阵列和正透镜的现有技术光束均化器的平面图。平行于光轴传播的准直激光辐射入射在第一透镜阵列上并传播通过光束均化器。

图1B和1C是示意性地示出通过图1A的光束均化器成像的平面图。1A。第一透镜阵列中的每个透镜元件的倒置放大图像形成并重叠在照明平面中。

图2A-2C是示意性地示出了根据本发明的光束均化器的一个优选实施方案的平面图。本发明的光束均化器包括第一透镜阵列、第二透镜阵列和正透镜。第一透镜阵列的每个透镜元件被没有光焦度的间隙隔开。第一透镜阵列与第二透镜阵列之间的距离略大于第二透镜阵列的每个透镜元件的焦距。

图3A和3B是示意性地示出了根据本发明的光束均化器的另一个优选实施方案的平面图，类似于图2A-2C的实施方案，但是第一透镜阵列和第二透镜阵列之间的距离略小于第二透镜阵列的每个透镜元件的焦距。

图4A示意性地示出了通过图2A-2C的光束均化器传播的激光辐射光束在照明平面中的强度分布。

图4B示意性地示出了通过图3A和3B的光束均化器传播的激光辐射光束在照明平面中的强度分布。

图5A和5B是平面图，示意性地示出了传播通过图2A-2C的光束均化器的激光辐射束的衍射效应。

图6A示意性地示出了通过图3A和3B的光束均化器的实施例传播的激光辐射束在照明平面中的强度分布的相机图像。

图6B是示意性地示出沿图6A中的线A-A的强度分布的曲线图。

发明详述

现在参考附图，其中相同的部件用相同的数字表示。图1A示意性地图示了具有第一线性透镜阵列12、第二线性透镜阵列14、正透镜16和光轴18的现有技术光束均化器10。透镜阵列12的每个相同的透镜元件20具有焦距F₁，透镜阵列14的每个相同的透镜元件22具有焦距F₂，并且透镜16具有焦距F₃。每个透镜元件20和22具有共同的宽度d。透镜阵列12和14相隔距离F₂。该图描绘了通过光束均化器10传播的激光辐射的光线24。在该实施例中，入射到透镜阵列12上的激光辐射被准直并平行于光轴18传播。

图1B和1C示意性地示出了通过光束均化器10的成像。入射到每个透镜元件20上的激光辐射的倒置放大图像26形成在照明平面28中，该照明平面位于距透镜16的距离F₃处。所有照明透镜元件20的倒置放大图像26重叠在照明平面28中并且具有宽度D。图1B描绘了源自每个透镜元件20的中心的光线的成像。图1C描绘了源自距每个透镜元件20的中心位移距离X₁的位置的光线的成像。这些光线被投影到照明平面28中的位置，该位置距光轴18位移距离X₂。成像放大率是比率

透镜阵列12不直接影响均匀化，焦距F₁不决定放大率。透镜阵列12的目的是增加入射到光束均化器10上的光线24的接受角。虽然入射光线24被描绘为平行于光轴18，但它们可以入射到相对于光轴的最大角度，同时仍投影到照明平面28中的重叠图像。在最大接受角下，由每个透镜元件20聚焦的***光线将入射到相应透镜元件22的边缘上。这最大接受角和每个透镜元件22被照射的面积之间存在折衷。相对于F₂减小F₁增加了该面积，从而减小了透镜元件22对光学损坏的脆弱性，同时还减小了最大接受角。

图2A-2C示意性地示出了根据本发明的光束均化器30的一个优选实施方案。光束均化器30类似于光束均化器10，不同的是第一透镜阵列32的相邻透镜元件20被相同的间隙34隔开并且第一透镜阵列32和第二透镜阵列14之间的间隔为距离F₂+δ。每个透镜元件20具有共同的宽度d₁，每个间隙34具有共同的宽度d₂，并且每个透镜元件22具有共同的宽度d＝d₁+d₂。与焦距F₂相比，距离δ很小。例如，δ最好小于F₂的20％。更优选地，δ小于F₂的10％，最优选小于F₂的5％。

间隙34被描绘为空间隙或“气隙”。间隙34也可以由透明玻璃或聚合物制成。间隙34最优选地由与透镜元件20相同的材料制成，具有平面平行表面，因此没有光焦度。通常，从单件材料研磨或模制透镜阵列32是实用的，每个间隙固定地连接相邻的透镜元件。图2A描绘了通过透镜元件20传播的激光辐射的光线24。图2B描绘了通过间隙34传播的激光辐射的光线36。图2C具有围绕照明平面28和围绕透镜阵列32的光线24(实线)和光线36(虚线)的放大视图。

为了描述通过本发明的光束均化器30的成像，考虑光学领域中已知的光线传递矩阵分析或ABCD矩阵分析是有用的。首先参考图图1C，用于由透镜16聚焦以及透镜16和照明平面28之间的传播的光线传递矩阵是：

因此，光线在照明平面28中从光轴18的位移X₂仅取决于它在透镜16上的入射角θ：

X₂＝F₃θ (2)

返回到图2A和2B，用于由每个透镜元件20聚焦、透镜阵列32和透镜阵列14之间的传播以及由相应透镜元件22聚焦的光线传递矩阵是：

在描述的准直激光辐射入射到透镜阵列32的实施例中，光线在透镜16上的入射角θ因此取决于光线从透镜元件20中心的位移X₁和距离δ：

因此，光线在照明平面28中从光轴18的位移X₂为：

当δ＝0时，对应于光束均化器10的“理想成像”，方程5变得简单：

需要注意的是，在这种理想的成像条件下，光束均化器的整体放大率与焦距F₁无关。然而，当δ≠0时，放大系数因方程5中的项

而改变。对于具有δ>0的本发明光束均化器30，对于入射在具有焦距F1的透镜元件20上的光线24和入射在焦距基本上无穷大的间隙34上的光线36，放大系数是不同的。对于入射在间隙上的光线，

项为零，绝对放大率变为

这与理想成像的绝对放大率相同。对于入射到透镜元件上的光线，绝对放大率为

较小。应当注意，仅具有气隙或光学惰性间隙是不够的。条件δ≠0是入射在间隙上的光线和入射到透镜元件上的光线具有不同放大率所必需的。

参考图2A，所有照明透镜元件20的倒像26重叠在照明平面28中。图像26被放大

并且因此具有宽度

现在参考图2B，所有照明间隙34的倒像40a和40b也重叠在照明平面28中。这两个间隙图像根据各自光线入射到的透镜阵列14的透镜元件22被划分。间隙图像40a和40b均被放大

因此，每个间隙图像的宽度为

现在参考图2C，图像26的较小绝对放大率在图像26与间隙图像40a和40b之间产生暗间隙。

根据上述理想成像来考虑光束均化器30是有见地的。在光束均化器30内，距透镜阵列14距离为F₂的像平面38被透镜阵列14和透镜16精确地成像到照明平面28上。像平面38被透镜元件20聚焦的会聚光线24和传播通过间隙34的平行光线36照亮。像平面38的照明是较宽带和较窄带的重复图案，如图2C所示。像平面38的照明被透镜阵列14和透镜16投影并覆盖在照明平面28上，放大率为

光束均化器30的两种描述，一种使用光线传递矩阵，另一种使用理想成像，是等效的。均化器在照明平面中产生均匀或“平顶”的强度分布，该分布朝向原本均匀的强度分布的边缘降低强度。通过选择焦距F₁、间隙宽度d₂和距离δ来控制强度分布内暗间隙的相对位置和宽度。

图3A和3B示意性地示出了根据本发明的光束均化器50的另一个优选实施方案。光束均化器50与光束均化器30相似，不同之处在于透镜阵列32和14之间的间隔是较小的距离F₂-δ。光束均化器50的光线传递矩阵分析与光束均化器30相同。图像26被放大

并且具有宽度

而宽度

因此，对于入射到透镜元件20上的光线24，绝对放大率大于入射到间隙34上的光线36。这种较大的放大率在图像26与间隙图像40a和40b之间产生重叠。重叠会在原本均匀的强度分布的边缘产生两个明亮的峰值。在图3B中描绘了在照明平面28上的成像，为了便于说明，通过传播通过透镜元件20和间隙34的光线进行照明，由各自的左偏移和右偏移来区分。

就理想成像而言，像平面38位于透镜阵列32之前入射到透镜元件20上的光线24和入射到间隙34上的光线36的路径中。同样，为了便于说明，通过光线24和光线36照射像平面38通过各自的左偏移和右偏移来区分。虽然像平面38被均匀照亮，但被光线36(右偏移)照亮的平面的部分通过透镜元件20和间隙34成像。例如，在透镜元件20上描绘的虚光线52源自像平面的被光线36照亮的部分。当投射到照明平面28上时，通过透镜元件和间隙成像的部分将显得更亮。光束均化器50从而在照明平面中产生均匀的强度分布，该分布具有朝向边缘增加的强度。

图4A示意性地示出了具有朝向由光束均化器30产生的强度分布的边缘的暗间隙的照明平面28中标称均匀的强度分布。整体强度分布被描绘为粗线并且由通过透镜元件20和间隙34传播的光线产生的底层强度分布被描绘为较轻的线。类似地，图4B示意性地示出了照明平面28中标称均匀的强度分布，其具有朝向由光束均化器50产生的强度分布的边缘的亮峰。应当注意，强度分布的总宽度D与间隙宽度d₂和距离δ无关。暗间隙出现在图4A的强度分布中，因为D>D₁+2D₂。亮峰出现在图4B的强度分布中，因为D<D₁+2D₂。

具有被配置和布置成平行于光轴18纵向平移的透镜阵列32的光束均化器可以被调整以产生连续的强度分布：具有较暗的边缘(如图4A中)或较亮的边缘(如图4B中)或完全均匀的强度。这些强度分布将具有恒定的总宽度D，在边缘处的大部分距离D₂上的强度也是恒定的。用于光学器件的精确线性平移的机械装置是可商购的，并且对于理解本发明的原理不需要对这些装置的详细描述。具有较暗边缘的强度分布将在暗间隙之间的距离D₁上具有稍高的强度。具有较亮边缘的强度分布在亮峰之间的距离D₁上会具有略低的强度。当透镜阵列32具有与透镜元件20的宽度d₁相比较小的宽度d₂的间隙34时，这些强度差异将相对较小。举例来说，小于0.12的比率

或小于0.06的比率

图5A和5B示意性地示出了图2A-2C的光束均化器30的一些衍射效应。衍射将发生在透镜阵列32的每个透镜元件20的边缘处，这是所描绘的实施例。传播通过间隙34并靠近相邻透镜元件20的光线变得有角度分布。非常接近透镜元件20穿过的光线在全角φ上分布。需要说明的是，边缘衍射引起的强度分布并不均匀，而是随着角度的增加衍射强度减弱。此处区分全角φ以解释这种衍射的影响。还应当注意，衍射光线可以被导向两个透镜元件22中的一个；对应于衍射透镜元件20的透镜元件22或作为对应透镜元件的邻居的另一个透镜元件22。这两个透镜元件22都位于全角φ内。

图5A仅描绘了通过透镜阵列14的相应透镜元件22传播的衍射光线。这些光线投射到照明平面28中与没有衍射的情况下相同范围的位置上。图5B仅描绘了通过相邻透镜元件22传播的衍射光线。这些光线被投射到照明平面28中在没有衍射的情况下标称均匀强度分布之外的位置范围。总的来说，衍射在名义上均匀的强度分布的每个边缘内部的距离D₂上略微降低了照明度，并且在强度分布的每个边缘外部的距离D₂上的照明度较弱。因此，边缘对比度因衍射而减弱。

图6A示意性地示出了使用实验光束均化器50获得的强度分布的相机图像。该图像已经相对于水平维度在垂直维度上展开。光束均化器被准分子激光器的准直光束部分照射。透镜阵列32具有二十五个透镜元件20并且这些透镜元件中的大部分被照亮。透镜阵列32的比率

宽度d＝d₁+d₂为几毫米。图6B是示意性地示出沿重叠在图6A上的线A-A测量的强度分布的曲线图。图6A和6B以相同的水平比例示出。测得的强度分布在每个边缘都有亮峰，亮峰之间的强度相对均匀。通过纵向平移透镜阵列32，改变距离δ，发明人展示了从当δ大约0mm时完全均匀的强度分布到当δ大约9mm时描绘的具有亮边缘的强度分布的连续演变。

尽管在本文中示出和描述了没有光焦度的第一透镜阵列中的间隙，但产生具有暗间隙或亮峰的强度分布的要求是第一透镜阵列中的“间隙”34，其光焦度显着小于第一透镜阵列32中的透镜元件20的光焦度。例如，间隙34可以被较弱的透镜元件占据，较弱的透镜元件具有比透镜元件20的焦距F₁长至少五倍的焦距。增加较弱的透镜元件的焦距增加了暗间隙或亮峰与强度分布的均匀部分之间的对比度。

没有光焦度的第一透镜阵列中的间隙34可以具有具有平面平行面的平板形式。这样的平板不会改变通过其传播的光线的角度。或者，间隙34可以具有楔形件的形式，其具有平面但不平行的面。楔角将是另一个变量，可以选择该变量来定位原本均匀的强度分布内的暗间隙或亮峰，朝向光轴或远离光轴。

产生图4A和4B所示强度分布的光束均化器设备的又一优选实施方案将类似于图3A和2A的光束均化器，但第一透镜阵列32由不同的创造性透镜阵列代替。这种不同的创造性透镜阵列可以由现有技术的透镜阵列12通过加工平坦每个透镜元件的中心部分来制造。所得透镜阵列将具有多个相同的透镜元件，每个透镜元件具有平坦的中心部分和弯曲的外部。中心部分将没有光焦度，而外部将具有焦距F₁。通过平坦部分的光线将以与通过弯曲部分的光线不同的放大率成像到照明平面上。光束均化器的该实施方案的优点是第一透镜阵列可以通过简单地研磨和抛光市售的现有技术透镜阵列来制造。例如，来自新泽西州Thorlabs of Newton。该实施方案的缺点在于它对于入射在光束均化器上的光线具有较小的接受角。

上文提出的光线传递矩阵分析假设薄透镜并使用近轴近似。使用这些假设的分析足以描述本发明的原理和操作。本领域技术人员将认识到精确计算需要适当地考虑光学元件的形状并且将认识到何时包括这些附加参数。

总之，使用本发明的光束均化器，可以将激光辐射束转换成原本均一的强度分布中具有较亮或较暗边缘的均化强度分布。光束均化器包括第一透镜阵列，该第一透镜阵列具有由具有共同宽度的间隙隔开的多个相同的透镜元件。第二透镜阵列具有多个具有焦距F₂的相同透镜元件。第一和第二透镜阵列相隔的距离接近但不等于F₂。小于F₂的分隔距离会产生亮峰，而大于F₂的分隔距离会产生暗间隙，这些间隙朝向强度分布的边缘定位。

上面根据优选实施方案和其他实施方案描述了本发明。然而，本发明不限于在此描述和描绘的实施方案。相反，本发明仅受所附权利要求的限制。

Claims (21)

1.光束均化器，包括：

第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有多个相同的透镜元件，所述第一透镜阵列的每个透镜元件具有焦距F₁，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件相隔间隙，每个间隙具有共同的宽度；

第二透镜阵列，所述第二透镜阵列的每一透镜元件具有焦距F₂，所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离；以及

正透镜，位于具有焦距F₃的光轴上，所述第一透镜阵列、所述第二透镜阵列和所述正透镜沿所述光轴依次排列。

2.如权利要求1所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列相隔大于F₂的距离。

3.如权利要求1所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列相隔小于F₂的距离。

4.如权利要求1所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列相隔距离F₂±δ且δ小于F₂的10％。

5.如权利要求4所述的光束均化器，其中，δ小于F₂的5％。

6.如前述权利要求中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙是空间隙或气隙。

7.如权利要求1至5中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙由与所述第一透镜阵列的透镜元件相同的材料制成。

8.如权利要求7所述的光束均化器，其中，所述第一阵列的所述间隙和所述透镜元件的制造材料是透明玻璃或聚合物。

9.如前述权利要求中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙固定连接所述相邻透镜元件。

10.如前述权利要求中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙没有光焦度。

11.如权利要求10所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙是具有平面平行面的平板形式。

12.如权利要求10所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙为具有平面但不平行的面的楔形件的形式。

13.如权利要求1至5中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件之间的间隙被具有焦距比F₁长至少五倍的光学元件占据。

14.如前述权利要求中任一项所述的光束均化器，其中，具有位于距所述第二透镜阵列的距离F₂处的像平面中的较宽带和较窄带的重复图案的图像被成像到位于距正透镜距离F₃处的照明平面上。

15.如前述权利要求中任一项所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列被配置和布置为平行于所述光轴纵向平移。

16.光束均化器，包括：

第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有多个相同的透镜元件，所述第一透镜阵列的每个透镜元件具有平坦的中心部分和弯曲的外部，所述中心部分没有光焦度并且所述外部具有焦距F₁；

第二透镜阵列，所述第二透镜阵列的每一透镜元件具有焦距F₂，所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离；以及

正透镜，位于具有焦距F₃的光轴上，所述第一透镜阵列、所述第二透镜阵列和所述正透镜沿所述光轴依次排列。

17.如权利要求16所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列被配置和布置成平行于所述光轴纵向平移。

18.用于激光辐射的光束均化器，包括：

第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有多个相同的透镜元件，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件相隔间隙，每个间隙具有共同的宽度；

第二透镜阵列，所述第二透镜阵列的每一透镜元件具有焦距F₂，所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离；以及

具有焦距F₃的正透镜，激光辐射以该顺序传播通过所述透镜元件和所述第一透镜阵列的间隙，通过所述第二透镜阵列，通过所述正透镜，并到达照明平面上，所述照明平面位于距所述正透镜的距离F₃处；

其中传播通过所述第一透镜阵列的透镜元件的激光辐射在所述照明平面中具有与传播通过所述第一透镜阵列的间隙的激光辐射不同的放大率。

19.如权利要求18所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列相隔大于F₂的距离，所述激光辐射传播通过所述第一透镜阵列的所述透镜元件，从而比通过所述第一透镜阵列的间隙传播的激光辐射具有更小的放大率。

20.如权利要求18所述的光束均化器，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列相隔小于F₂的距离，所述激光辐射传播通过所述第一透镜阵列的透镜元件，从而比通过所述第一透镜阵列的间隙传播的激光辐射具有更大的放大率。

21.用于激光辐射的光束均化器，包括：

第一透镜阵列，所述第一透镜阵列具有多个相同的透镜元件，所述第一透镜阵列的相邻透镜元件相隔间隙，每个间隙具有共同的宽度；

第二透镜阵列，所述第二透镜阵列的每个透镜元件具有焦距F₂，所述第一透镜阵列与所述第二透镜阵列相隔不等于F₂的距离；以及

焦距为F₃的正透镜，激光辐射以该顺序传播通过第一透镜阵列、第二透镜阵列、正透镜并到达照明平面上，所述照明平面位于与正透镜的距离F₃处，所述照明平面上的激光辐射转变成在原本均匀的强度分布中具有较亮边缘或较暗边缘的均匀化的强度分布。

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