一种激光整形模组、点阵光学系统及激光应用终端的制作方法

本申请涉及激光，具体涉及一种激光整形模组、点阵光学系统及激光应用终端。

背景技术：

1、随着激光技术的发展，激光越来越广泛的应用于人们的生产生活中。激光以其较好的单向性和穿透性，已较为成熟的应用于激光雷达、光电滑环等相关工作领域，足够能量强度的激光应用于激光加工，能够提供为准确高精度的切割、刻蚀或其他激光加工，在医学上，激光也已经广泛应用于治疗和保健理疗中。

2、在一些激光的应用场景中，例如激光美容、激光嫩肤等领域，常常需要激光束在接收平面上出射为一维线性点阵光斑或二维点阵光斑，但是现有技术中通过光学模组实现的投射在目标平面的点阵光斑，往往在光斑的大小、能量一致性等方面的参数性能都不佳，若应用于具体的激光美容工作中，就容易由于出射的光斑的大小尺寸和能量强度达不到预设要求而导致效果不佳，更有甚者，能量强度不一致的状况下，若局部能量强度过高，还可能造成对皮肤的永久性损伤。

3、目前现有技术中也存在一些高端设计能够一定程度满足光斑的大小和能量一致性要求的光学模组，但往往光学元件数量众多，组装和调试难度大，器件成本高，且不利于应用设备的小型化。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种激光整形模组、点阵光学系统及激光应用终端，能够提供形状大小以及能量密度都具有高度一致性的点阵光斑，提高光斑质量。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种激光整形模组，包括沿激光束的出光方向依次设置的整形光学元件、准直光学组件以及平场聚焦透镜阵列，激光束经过整形光学元件对快轴方向的角空间的光束分束重组，平场聚焦透镜阵列包括多个沿快轴方向依次排列设置的平场聚焦透镜，每一个平场聚焦透镜形成一个光通道，由准直光学组件准直出射的激光束经过平场聚焦透镜阵列聚焦后在目标平面接收为与多个光通道相对应的一维阵列光斑。

3、在本申请的一种可实现的实施方式中，整形光学元件的入光侧沿快轴方向包括有多个依次连接的通光面，相邻两个通光面之间具有夹角，且整形光学元件的通光面以主光轴为中心对称。

4、在本申请的一种可实现的实施方式中，整形光学元件为整形棱镜，整形棱镜的入光侧包括相互连接的第一通光面和第二通光面，第一通光面与第二通光面之间具有夹角，第一通光面与第二通光面以主光轴为中心对称，整形棱镜的出光面为平面。

5、在本申请的一种可实现的实施方式中，夹角的角度设置为激光束快轴发散角角度的一半。

6、在本申请的一种可实现的实施方式中，组成平场聚焦透镜阵列的多个平场聚焦透镜在快轴方向的宽度相等。

7、在本申请的一种可实现的实施方式中，组成平场聚焦透镜阵列的多个平场聚焦透镜在快轴方向以主光轴为中心对称设置。

8、在本申请的一种可实现的实施方式中，准直光学组件包括慢轴准直镜和快轴准直镜。

9、在本申请的一种可实现的实施方式中，在慢轴准直镜和/或快轴准直镜的表面设置有漫反射微结构。

10、本申请实施例的另一方面，提供了一种点阵光学系统，包括前述任意一项的激光整形模组。

11、在本申请的一种可实现的实施方式中，点阵光学系统还包括驱动机构，驱动机构与激光整形模组的平场聚焦透镜阵列连接，平场聚焦透镜阵列在驱动机构的驱动作用下沿慢轴方向往复移动，以在目标平面40接收为二维阵列扫描光斑。

12、在本申请的一种可实现的实施方式中，点阵光学系统还包括控制器和激光源，控制器与激光源电连接，用于控制激光源出射激光束，当点阵光学系统还包括有与平场聚焦透镜阵列连接的驱动机构，控制器还与驱动机构电连接。

13、在本申请的一种可实现的实施方式中，所述激光源为脉冲激光源。

14、本申请实施例的又一方面，提供了一种激光应用终端，包括前述任意一项的激光整形模组，或者，前述任意一项的点阵光学系统。

15、本申请实施例提供的激光整形模组，包括沿激光束的出光方向依次设置的整形光学元件、准直光学组件以及平场聚焦透镜阵列，激光束经过整形光学元件对快轴方向的角空间的光束分束重组，平场聚焦透镜阵列包括多个沿快轴方向依次排列设置的平场聚焦透镜，每一个平场聚焦透镜形成一个光通道，由准直光学组件准直出射的激光束经过平场聚焦透镜阵列后在目标平面接收为与多个光通道相对应的一维阵列光斑。首先通过整形光学元件对激光束快轴方向的角空间的光束分束重组，使快轴方向角空间的光束能量分布均匀，再通过准直光学组件的准直整形后，激光束出射为准直的能量分布均匀的光斑，再经过平场聚焦透镜阵列中多个平场聚焦透镜所形成的光通道，能量分布均匀的光斑对应经过多个光通道后聚焦在目标平面上，形成与多个光通道相对应的一维方向的阵列光斑，阵列光斑中的子光斑的能量均相等，从而获得形状大小以及能量密度都具有高度一致性的高质量光斑点阵。

技术特征：

1.一种激光整形模组，其特征在于，包括沿激光束的出光方向依次设置的整形光学元件、准直光学组件以及平场聚焦透镜阵列，激光束经过所述整形光学元件对快轴方向的角空间的光束分束重组，所述平场聚焦透镜阵列包括多个沿快轴方向依次排列设置的平场聚焦透镜，每一个所述平场聚焦透镜形成一个光通道，由所述准直光学组件准直出射的激光束经过所述平场聚焦透镜阵列聚焦后在目标平面接收为与多个所述光通道相对应的一维阵列光斑。

2.根据权利要求1所述的激光整形模组，其特征在于，所述整形光学元件的入光侧沿所述快轴方向包括有多个依次连接的通光面，相邻两个所述通光面之间具有夹角，且所述整形光学元件的通光面以主光轴为中心对称。

3.根据权利要求1所述的激光整形模组，其特征在于，所述整形光学元件为整形棱镜，所述整形棱镜的入光侧包括相互连接的第一通光面和第二通光面，所述第一通光面与所述第二通光面之间具有夹角，所述第一通光面与所述第二通光面以主光轴为中心对称，所述整形棱镜的出光面为平面。

4.根据权利要求3所述的激光整形模组，其特征在于，所述夹角的角度设置为所述激光束的快轴发散角角度的一半。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的激光整形模组，其特征在于，组成所述平场聚焦透镜阵列的多个平场聚焦透镜在快轴方向的宽度相等。

6.根据权利要求5所述的激光整形模组，其特征在于，组成所述平场聚焦透镜阵列的多个平场聚焦透镜在快轴方向以主光轴为中心对称设置。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的激光整形模组，其特征在于，所述准直光学组件包括慢轴准直镜和快轴准直镜。

8.根据权利要求7所述的激光整形模组，其特征在于，在所述慢轴准直镜和/或所述快轴准直镜的表面设置有漫反射微结构。

9.一种点阵光学系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的激光整形模组。

10.根据权利要求9所述的点阵光学系统，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述激光整形模组的平场聚焦透镜阵列连接，所述平场聚焦透镜阵列在所述驱动机构的驱动作用下沿慢轴方向往复移动，以在目标平面接收为二维阵列扫描光斑。

11.根据权利要求9或10所述的点阵光学系统，其特征在于，还包括控制器和激光源，所述控制器与所述激光源电连接，用于控制所述激光源出射激光束，当所述点阵光学系统还包括有与所述平场聚焦透镜阵列连接的驱动机构，所述控制器还与所述驱动机构电连接。

12.一种激光应用终端，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的激光整形模组，或者，包括如权利要求9-11任意一项所述的点阵光学系统。

技术总结本申请提供一种激光整形模组、点阵光学系统及激光应用终端，涉及激光技术领域，能够提供形状大小以及能量密度都具有高度一致性的点阵光斑，并且结构紧凑，有效的减少光学元件的设置数量。激光整形模组，包括沿激光束的出光方向依次设置的整形光学元件、准直光学组件以及平场聚焦透镜阵列，激光束经过整形光学元件对快轴方向的角空间的光束分束重组，平场聚焦透镜阵列包括多个沿快轴方向依次排列设置的平场聚焦透镜，每一个平场聚焦透镜形成一个光通道，由准直光学组件准直出射的激光束经过平场聚焦透镜阵列聚焦后在目标平面接收为与多个光通道相对应的一维阵列光斑。技术研发人员：种洪涛受保护的技术使用者：西安炬光科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12