阅读说明：本技术 一种动态可控激光分束装置 (dynamic controllable laser beam splitting device ) 是由 曹志良 高峰 武耀霞 张晓宁 宋昶 杨小君 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种动态可控激光分束装置,包括：半波片、偏振分光棱镜、法拉第旋光器、纯相位型液晶空间光调制器、聚焦镜；入射光束依次经过半波片、偏振分光棱镜、法拉第旋光器、纯相位型液晶空间光调制器、法拉第旋光器、偏振分光棱镜以及聚焦镜,最终将分束后的光束聚焦到待加工工件的表面。本发明提供的新型激光分束装置中,所有光学器件的损伤阈值都足够高,满足高能量脉冲激光加工要求,通过引入空间光调制器,对高能量激光进行编码后再加工,实现光束的灵活可控并简化分束装置,从而极大地提高激光加工效率。(The invention discloses dynamically controllable laser beam splitting devices, which comprise a half-wave plate, a polarization beam splitter prism, a Faraday optical rotator, a pure phase type liquid crystal spatial light modulator and a focusing mirror, wherein an incident beam sequentially passes through the half-wave plate, the polarization beam splitter prism, the Faraday optical rotator, the pure phase type liquid crystal spatial light modulator, the Faraday optical rotator, the polarization beam splitter prism and the focusing mirror, and finally focuses the split beam on the surface of a workpiece to be processed.)

一种动态可控激光分束装置

技术领域

本发明属于激光微加工技术领域，尤其涉及一种动态可控激光分束装置。

背景技术

传统的激光微加工技术通常采用单焦点的加工方式，即一束激光聚焦对工件进行打孔、切割、焊接、刻蚀等作业。当加工要求变得复杂，例如加工阵列群孔时，单焦点加工方式需要逐一打孔，加工效率会很低。通过对激光进行分束，实现多束激光并行加工，可以大大缩短工件的加工时间，从而提高激光加工效率。

目前，市场上存在的激光分束加工装置多为静态分束装置，例如采用分束镜、衍射光学元件等对入射光束进行分束。分束镜法，一般采用偏振分光棱镜进行分束，但是实现分束的数量有限，且分束数量越多，系统越复杂，成本也越高。衍射光学元件法，例如采用透射式衍射光栅可以产生多束光束，但是缺乏灵活性，只能加工固定图案，无法单独调节任一光束。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明提供所述的光束动态可控的激光分束装置，解决了激光加工技术领域现有的激光分束固定、灵活性差的技术问题。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种动态可控激光分束装置，包括：半波片、偏振分光棱镜、法拉第旋光器、纯相位型液晶空间光调制器、聚焦镜；

入射光束依次经过半波片、偏振分光棱镜、法拉第旋光器、纯相位型液晶空间光调制器、法拉第旋光器、偏振分光棱镜以及聚焦镜，最终将分束后的光束聚焦到待加工工件的表面；

其中，所述半波片使入射光束经过半波片透射出第一水平偏振光束；所述偏振分光棱镜将第一水平偏振光束全部透射出第二水平偏振光束；所述法拉第旋光器将第二水平偏振光束在旋光器中磁光晶体的作用下透射出振动方向旋转了45°的第一45°偏振光束；所述纯相位型液晶空间光调制器对第一45°偏振光束进相位调制并反射出调制后的第二45°偏振光束，且所述第二45°偏振光束与第一偏45°振光束的振动方向一致；所述第二45°偏振光束在法拉第旋光器的作用下形成第一垂直偏振光束，所述第一垂直偏振光束经偏振分光棱镜透射出第二垂直偏振光束；所述聚焦镜将第二垂直偏振光束分束为多个光束。

优选的是，所述法拉第旋光器采用45°法拉第旋光器。

优选的是，所述入射光束采用波长为1030nm的飞秒激光。

优选的是，所述半波片采用波长为1030nm、损伤阈值10J/cm²@10ns的半波片。

优选的是，所述偏振分光棱镜采用波长位1030nm、损伤阈值7J/cm²@10ns的偏振分光棱镜。

优选的是，所述法拉第旋光器采用波长范围1030±10nm、损伤阈值10J/cm²@10ns的旋光器。

优选的是，纯相位型液晶空间光调制器为适用波段1000nm～1100nm、具有高损伤阈值的反射式硅基液晶空间光调制器，与传统的透射式空间光调制器相比，利用纯相位型反射式硅基液晶空间光调制器调制光场，具有能量利用率高、衍射效率高、填充因子高等优点。

优选的是，所述聚焦镜采用表面镀有近红外光增透膜、高损伤阈值的场镜。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的基于纯相位型空间光调制器的激光分束装置，通过给空间光调制器加载不同分束情况(分束后的数量、能量分布、位置等)对应的相位分布图，对入射光束的相位进行调制，实现分束后任一光束的灵活可控。

2、通过引入空间光调制器，对高能量激光进行编码后再加工，实现光束的灵活可控并简化分束装置，从而极大地提高激光加工效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中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是本发明其中一个实施例的动态可控激光分束装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

在其中一个实施例中，如图1所示，本发明所述的一种动态可控激光分束装置，包括：半波片2、偏振分光棱镜4、法拉第旋光器6、空间光调制器8、聚焦镜12；入射光束1依次经过半波片2、偏振分光棱镜4、法拉第旋光器6、空间光调制器8、法拉第旋光器6、偏振分光棱镜4以及聚焦镜12，最终将分束后的光束聚焦到待加工工件14的表面。

所述法拉第旋光器6采用45°法拉第旋光器，所述入射光束1采用波长为1030nm的飞秒激光，所述半波片2采用波长为1030nm、损伤阈值10J/cm²@10ns的半波片2，所述偏振分光棱镜4采用波长位1030nm、损伤阈值7J/cm²@10ns的偏振分光棱镜4，所述法拉第旋光器6采用波长范围1030±10nm、损伤阈值10J/cm²@10ns的旋光器，空间光调制器8为适用波段1000nm～1100nm、具有高损伤阈值的反射式硅基液晶空间光调制器8，所述聚焦镜12采用表面镀有近红外光增透膜、高损伤阈值的场镜。

在其中一个实施例中，如图1所示，本发明所述的一种动态可控激光分束装置，其工作原理如下：

入射光束1入射到半波片2，通过手动旋转半波片2使透射光束输出为第一水平偏振光束3；

所述第一水平偏振光束3入射到偏振分光棱镜4全部透射，输出第二水平偏振光束5；

所述第二水平偏振光束5入射到法拉第旋光器6，在旋光器中磁光晶体的作用下，透射出振动方向旋转了45°的第一45°偏振光束7；

所述第一45°偏振光束7垂直入射到硅基液晶空间光调制器8的液晶面板，经过空间光调制器8的相位调制作用后，反射出第二45°偏振光束9，第二45°偏振光束9和第一45°偏振光束7的振动方向一致；

所述第二45°偏振光束9入射到法拉第旋光器6，其振动方向再次被旋转45°，透射出第一垂直偏振光束10；

所述第一垂直偏振光束10入射到偏振分光棱镜4被全部反射，反射出第二垂直偏振光束11；

所述垂直偏振光束11入射到聚焦镜12，在聚焦镜作用下，出射为分束后的光束13，所述分束后的光束13聚焦到待加工工件14的表面，对工件进行加工。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。