高斯光束的匀化扩束处理装置的制作方法

本申请属于光学，尤其涉及一种高斯光束的匀化扩束处理装置。

背景技术：

1、在激光应用领域，常需要使用光强分布均匀的激光，特殊需求下，需要大面积的光强分布均匀的激光，激光光束为高斯光束，光斑中间能量强，周围能量弱，在激光应用时，需要对光束进行匀化。由于激光的光斑一般较小，在使用激光对6寸、8寸或更大样品进行检测时，除需要对激光光束进行匀化外，还需要同时对激光光束进行扩束处理。

2、相关技术中，过往的高斯光束处理装置在对激光光束进行反射式处理时，部分光线未经充分的匀化调和便会直接从出光口穿出，光线从进光口传播至出光口的过程中未经足够次数的反射来调和光束能量的分布，使得匀光后的光斑均匀性较差，难以提供稳定的均匀光束来满足实际的应用需求。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种高斯光束的匀化扩束处理装置，能够解决目前的光束处理装置难以提供稳定的均匀光束来满足实际的应用需求的技术问题。

2、本申请实施例提供一种高斯光束的匀化扩束处理装置，包括：反射匀光组件和透射匀光组件，反射匀光组件包括匀光积分结构体和散光结构体，所述匀光积分结构体为具有腔体的中空结构体，所述匀光积分结构体包括沿第一方向相对的进光口和出光口，所述匀光积分结构体朝向所述腔体的内表面涂设有满足高朗伯特性的漫反射层，所述散光结构体在所述腔体内与所述进光口相邻设置；透射匀光组件包括至少一个透射结构体，所述透射结构体沿所述第一方向层叠于所述出光口形成的二维结构面；所述散光结构体径向尺寸沿所述第一方向呈减缩趋势，且具有预设扩束比k，所述出光口的面积d3与所述预设扩束比k具有预设映射关系。

3、在一些实施例中，匀化扩束处理装置还包括分束单元，分束单元层叠设置于所述透射结构体，所述分束单元包括测试部和至少一个对照部，所述测试部的面积d1和所述对照部的面积d2均可调节，所述散光结构体为锥形结构体，所述锥形结构体具有光滑的外表面，以使激光器发射的高斯光束在接触所述锥形结构体时发散扩束。

4、在一些实施例中，所述锥形结构体具有沿所述第一方向相对的第一端和第二端，所述第一端朝向所述透射结构体，所述第一端的面积d4和所述第二端的面积d5的比值对应所述预设扩束比k，所述d5的取值范围满足：0≤d5≤0.5d4，所述锥形结构体为圆锥体、圆台体及棱锥体中的一种。

5、在一些实施例中，所述匀光积分结构体的所述腔体设于所述透射结构体的光路上游；所述腔体和所述透射结构体构成第一匀光部和第二匀光部，并分别对扩束后的所述高斯光束进行一级匀化和二级匀化。

6、在一些实施例中，在所述匀光积分结构体的三维空间范围内，所述中空结构体的内周面与垂直于所述第一方向的第一截平面具有交线；所述交线为光滑封闭的弧线，并具有曲率中心，所述曲率中心沿所述第一方向与所述高斯光束的光源中心共线。

7、在一些实施例中，所述匀光积分结构体为曲型壳体，所述曲型壳体对应一个球状结构体，所述曲型壳体由所述球状结构体经第二截平面截削而成，所述第二截平面与所述第一截平面平行设置。

8、在一些实施例中，所述对照部沿所述测试部的周向设于所述测试部的外侧；经所述二级匀化后的光线穿过所述测试部和所述对照部后对应分为测试光束和对照光束，并分别沿第一路径和第二路径传播至收集单元，所述第一路径经过待测样品。

9、在一些实施例中，匀化扩束处理装置还包括沿所述第一方向间隔排列的设备固定板；所述分束单元还包括样本固定板；所述透射结构体为匀光片，并夹设于所述设备固定板和所述样本固定板之间。

10、在一些实施例中，所述匀光积分结构体具有固定沿，并通过所述固定沿限位安装于所述设备固定板；所述设备固定板上开设有第一透光口，所述第一透光口与所述匀光积分结构体的所述出光口对应；所述测试部和所述对照部分别为开设于所述样本固定板上的第二透光口和第三透光口。

11、在一些实施例中，所述第一透光口、所述第二透光口和所述第三透光口位于所述匀光片沿所述第一方向的投影范围内，所述设备固定板为承重平台。

12、本申请实施例提供的高斯光束的匀化扩束处理装置，使用散光结构体来对高斯光束进行扩束处理，使得光线多角度地扩散并传播至匀光积分结构体的腔体内壁进行多次漫反射匀化处理，并从出光口穿过透射结构体进行二次匀化处理，另外，散光结构体能够避免高斯光束直接从出光口穿出，通过调整散光结构体径向尺寸沿第一方向减缩的幅度，能够改变高斯光束在接触散光结构体时的反射角度，进而改变反射光束与匀光积分结构体的腔体内壁接触的角度，通过调整散光结构体的预设扩束比，能够使得高斯光束在匀光积分结构体的腔体内部进行足够次数的漫反射，以得到能量足够均匀的理想均匀光束，从而提供稳定的均匀光束来满足实际的应用需求。

技术特征：

1.一种高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，还包括分束单元(4)，所述分束单元(4)层叠设置于所述透射结构体(3)，所述分束单元(4)包括测试部和至少一个对照部，所述测试部的面积d1和所述对照部的面积d2均可调节；

3.根据权利要求2所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，所述匀光积分结构体(1)的所述腔体设于所述透射结构体(3)的光路上游；

5.根据权利要求2所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，在所述匀光积分结构体(1)的三维空间范围内，所述中空结构体的内周面与垂直于所述第一方向的第一截平面具有交线；

6.根据权利要求5所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，所述匀光积分结构体(1)为曲型壳体，所述曲型壳体对应一个球状结构体，所述曲型壳体由所述球状结构体经第二截平面截削而成，所述第二截平面与所述第一截平面平行设置。

7.根据权利要求4所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，所述对照部沿所述测试部的周向设于所述测试部的外侧；

8.根据权利要求2所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，还包括沿所述第一方向间隔排列的设备固定板(5)；

9.根据权利要求8所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，所述匀光积分结构体(1)具有固定沿(7)，并通过所述固定沿(7)限位安装于所述设备固定板(5)；

10.根据权利要求9所述的高斯光束的匀化扩束处理装置，其特征在于，所述第一透光口(a)、所述第二透光口(b)和所述第三透光口(c)位于所述匀光片沿所述第一方向的投影范围内，所述设备固定板(5)为承重平台。

技术总结本申请公开了一种高斯光束的匀化扩束处理装置，该匀化扩束处理装置包括光分散组件、透射结构体和分束单元，光分散组件包括匀光积分结构体和散光结构体，匀光积分结构体为具有腔体的中空结构体，匀光积分结构体包括沿第一方向相对的进光口和出光口，匀光积分结构体朝向腔体的内表面涂设有满足高朗伯特性的漫反射层，散光结构体在腔体内与进光口相邻设置，透射结构体为设置于出光口的二维结构体，以封闭出光口。本申请能够对高斯光束进行扩束处理以及两级匀化处理，且第二级匀化装置能够为第一级匀化装置提供保障，通过对出光口尺寸的调整，本装置能够提供不同尺寸的均匀光束来满足不同的需求。技术研发人员：汤玉宁,刘俊学受保护的技术使用者：大连创锐光谱科技有限公司技术研发日：20231016技术公布日：2024/5/19