一种光学元件、衍射抑制模组及激光应用终端的制作方法

本申请涉及激光，具体涉及一种光学元件、衍射抑制模组及激光应用终端。

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，常常需要通过光阑或类似结构界定出所需的光斑轮廓，并且需要出射的光斑具有较佳的强度分布均匀性，例如，通过光学成像系统进行调节或调制。

3、现有技术中，通过光阑一类边缘尖锐的反射罩界定出的光斑形态，在光斑边缘会呈现尖锐的光强度落差，这样光强度分布的光束在经过光学成像系统后，在靶面接收到的光斑，光斑的光强度分布会呈现出光强度边缘的衍射振荡。如图1所示，激光束沿箭头所示的方向经过光阑01后，其光斑接近方波形的尖锐落差，这样的光束继续经过光学成像系统02后在靶面接收的光斑的光强度分布即呈现两端的光强度衍射震荡，这种光强度边缘的衍射振荡，在成像应用中，会导致成像的图像边缘发生畸变导致图像失真，在其他光学应用中，也由于光斑的光强度分布不均匀导致功能实现的局限性或者不稳定性。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种光学元件、衍射抑制模组及激光应用终端，光学元件能够对由光源输出的光束进行变迹调节，从而得到均匀光场的光斑图案。

2、本申请实施例的一方面，提供了一种光学元件，包括光学透镜，光学透镜包括相对的透过面和结构面，结构面包括过主光轴的平面，以及在平面外围衔接的传输面，传输面为向远离透过面凸出的曲面。

3、在本申请的一种可实现的实施方式中，光源发出的光束由光学透镜的透过面入射，并由结构面出射；入射光学透镜内的光束经传输面全反射后由平面出射。

4、在本申请的一种可实现的实施方式中，光源发出的光束由光学透镜的结构面入射，并由透过面出射；入射传输面的光束经传输面朝向主光轴方向折射。

5、在本申请的一种可实现的实施方式中，光学透镜中，传输面的表面轮廓z(x)满足：

6、

7、其中，x为传输面上的当前位置到结构面中心的距离，d为平面的半径，a为常数。

8、在本申请的一种可实现的实施方式中，传输面的传输系数t(x)满足：

9、

10、其中，d为传输面上的当前位置的斜率。

11、在本申请的一种可实现的实施方式中，传输面的光束偏转角线性依赖函数θ(x)满足：

12、

13、在本申请的一种可实现的实施方式中，光学元件还包括设置在光学透镜的入光侧的吸收罩，经吸收罩界定光型的光束入射光学透镜。

14、在本申请的一种可实现的实施方式中，光学透镜的横截面呈正方形、矩形或圆形。

15、本申请实施例的另一方面，提供了一种衍射抑制模组，包括前述任意一项的光学元件，还包括在光学元件的出光侧设置的光学成像模组，在光学成像模组的出光侧接收远射光斑。

16、在本申请的一种可实现的实施方式中，光学成像模组的传输函数在|x|＞d的条件下，与光学透镜的传输面的光束偏转角线性依赖函数θ(x)之间线性依赖，光学成像模组的传输函数满足：

17、

18、其中，θ为光束在光学成像模组的光束偏转角。

19、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光学元件，或，包括前述任意一项的衍射抑制模组。

20、本申请实施例提供的光学元件，包括光学透镜，光学透镜包括相对的透过面和结构面，结构面包括过主光轴的平面，以及在平面外围衔接的传输面，传输面为向远离透过面凸出的曲面。光束包括过主光轴的中心部分光束，以及外围部分的光束，过主光轴中心部分的光束经过透过面和结构面中的平面出射，而外围部分的光束同样经过透过面的边缘部分，并且经过结构面的传输面，由于传输面是凸出的曲面，光束在经过传输面时朝向主光轴的方向偏转，改变轨迹，抑制光斑边缘部分的衍射振荡，将导致衍射振荡的光束向中心引导，从而使得出射光斑的光强度得到匀化。

21、本申请实施例提供的衍射抑制模组，包括前述的光学元件，还包括在光学元件的出光侧设置的光学成像模组，在光学成像模组的出光侧接收远射光斑。由于光学元件能够有效的抑制光斑边缘部分的衍射振荡，在对光束进行变迹实现光强度匀化和边缘调整后，再经过光学成像模组成像，降低了图像的畸变和失真，使得成像效果较佳。

22、本申请实施例提供的激光应用终端，包括前述的光学元件，或者，包括前述的衍射抑制模组，由于光学元件或者衍射抑制模组对光束的边缘抑制，使得出射光斑的光强度光滑均匀，在具体的激光应用中，能够实现较佳的工作稳定性和工作要求。

技术特征：

1.一种光学元件，其特征在于，包括光学透镜，所述光学透镜包括相对的透过面和结构面，所述结构面包括过主光轴的平面，以及在所述平面外围衔接的传输面，所述传输面为向远离所述透过面凸出的曲面。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，光源发出的光束由所述光学透镜的透过面入射，并由所述结构面出射；入射所述光学透镜内的光束经所述传输面全反射后由所述平面出射。

3.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，光源发出的光束由所述光学透镜的结构面入射，并由所述透过面出射；入射所述传输面的光束经所述传输面朝向所述主光轴的方向折射。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的光学元件，其特征在于，所述光学透镜中，所述传输面的表面轮廓z(x)满足：

5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，所述传输面的传输系数t(x)满足：

6.根据权利要求5所述的光学元件，其特征在于，所述传输面的光束偏转角线性依赖函数θ(x)满足：

7.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，还包括设置在所述光学透镜的入光侧的吸收罩，经所述吸收罩界定光型的光束入射所述光学透镜。

8.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述光学透镜的横截面呈正方形、矩形或圆形。

9.一种衍射抑制模组，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的光学元件，还包括在所述光学元件的出光侧设置的光学成像模组，在所述光学成像模组的出光侧接收远射光斑。

10.根据权利要求9所述的衍射抑制模组，其特征在于，所述光学成像模组的传输函数在|x|＞d的条件下，与光学透镜的传输面的光束偏转角线性依赖函数θ(x)之间线性依赖，所述光学成像模组的传输函数满足：

11.一种激光应用终端，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的光学元件，或，包括如权利要求9或10所述的衍射抑制模组。

技术总结本申请提供一种光学元件、衍射抑制模组及激光应用终端，涉及激光技术领域，光学元件包括光学透镜，光学透镜包括相对的透过面和结构面，结构面包括过主光轴的平面，以及在平面外围衔接的传输面，传输面为向远离透过面凸出的曲面。光学元件能够对由光源输出的光束进行变迹调节，从而得到均匀光场的光斑图案。技术研发人员：尤里·米克拉耶夫,马克西姆·布沙科夫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：2024/5/16