加热产生均匀熔池的装置的制作方法

本发明涉及一种加热产生均匀熔池的装置，尤其是涉及将高斯光束转换成减弱的高斯光束与环状光束的组合的装置。

背景技术：

现有的以高斯或平顶光束熔解固化材料的方式进行激光送粉熔覆制作工艺技术(可应用于3D打印)或焊接虽能快速有效熔解固化材料，但由于高斯光斑的中心点能量集中，会导致过高的温度而使材料产生沸腾汽化，从而于汽化分子脱离表面时会造成反冲压(recoil pressure)而推挤熔池，故常造成材料喷溅和表面凹陷的缺陷。并且，由于高斯光束的中心点能量较高，所形成的焊道会近似椭圆形，故激光送粉熔覆制作工艺熔解区或焊道重叠率相对较高，甚至高达50％，因此制作工艺生成率相对偏低。

因此，如何设计一种加热产生均匀熔池的装置，特别是，可避免材料产生沸腾汽化，同时使焊道均匀并降低焊道或激光送粉熔覆制作工艺熔解区的重叠率，实为目前本技术领域人员急迫解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提出一种加热产生均匀熔池的装置，能产生均匀熔池，以避免材料熔化时过热而产生气化喷溅。

本发明的加热产生均匀熔池的装置包括：产生能量束的来源单元；位于该能量束的能量路径中以调整该能量束的直径的缩扩束单元；位于该能量路径中的平顶锥状透镜组，且该缩扩束单元位于产生该能量束的来源单元与该平顶锥状透镜组之间，而该平顶锥状透镜组至少包含二平顶锥状透镜；以及位于该能量束的能量路径中的聚焦透镜，且该平顶锥状透镜组位于该缩扩束单元与该聚焦透镜之间，而该聚焦透镜将该能量束聚焦。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该二平顶锥状透镜为第一平顶锥状透镜及第二平顶锥状透镜，该第一平顶锥状透镜具有相对的第一顶面 及第一底面，而该第一顶面与该第一底面之间以第一圆锥状侧面连接，且该第一圆锥状侧面与该第一底面之间具有第一夹角，并且，该第二平顶锥状透镜具有相对的第二顶面及第二底面，而该第二顶面与该第二底面之间以第二圆锥状侧面连接，且该第二圆锥状侧面与该第二底面之间具有第二夹角。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该第一顶面与该第二顶面为彼此面对设置，且该第一底面与该第二底面之间具有距离。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，入射该平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径除以入射该平顶锥状透镜组的顶面的直径的比值介于1至10之间。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该二平顶锥状透镜之间的距离更介于40mm至85mm之间。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该第一顶面或该第二顶面的直径介于1mm至5mm。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该第一夹角或该第二夹角的角度介于5度至40度。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该第一平顶锥状透镜的第一顶面、第一底面及第一夹角与该第二平顶锥状透镜的第二顶面、第二底面及第二夹角相同或不同。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，入射该平顶锥状透镜组的能量束的图案为高斯光束图案或多模态光束图案。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，入射该平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径介于3mm至40mm。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，出射该平顶锥状透镜组的能量束的图案为强度减弱的高斯光束图案与环状图案的结合。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该聚焦透镜的直径大于入射该聚焦透镜的环状图案的直径。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该聚焦透镜具有焦距，该聚焦透镜将该能量束投射于材料中，且该材料表面离焦的距离介于正负20mm。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该来源单元产生的能量束形式为点状来源或准直的光源。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该缩扩束单元为第一凸透镜， 或该第一凸透镜与第二凸透镜的组合，或者该第一凸透镜、该第二凸透镜与凹透镜，又或者该第二凸透镜与该凹透镜的组合。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，还包括第三凸透镜，其位于产生该能量束的来源单元与该缩扩束单元之间。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该能量束为高能量射线、可见光、不可见光、微波或其组合的能量束。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该来源单元产生的能量束为激光、点光源或激光经光纤单元出射的光源。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，该二平顶锥状透镜间的距离可调整。

本发明的加热产生均匀熔池的装置，其中，改变该入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径、入射该平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射该平顶锥状透镜组的顶面直径的比例、该二平顶锥状透镜之间的距离、该材料离该聚焦透镜中心的距离或其组合，而得到所须要的输出的环状图案能量对比总入射能量的比例、入射该材料表面的高斯光束图案的直径、入射该材料表面的环状图案的直径、入射该材料表面的环状图案的环状宽度或其组合。

本发明提出另一种加热产生均匀熔池的装置，包括：位于外加的能量束的能量路径中的缩扩束单元，以调整该外加的能量束的直径；位于该能量路径中的平顶锥状透镜组，且该缩扩束单元位于该外加的能量束的来源与该平顶锥状透镜组之间，而该平顶锥状透镜组至少包含二平顶锥状透镜；以及位于该外加的能量束的能量路径中的聚焦透镜，且该平顶锥状透镜组位于该缩扩束单元与该聚焦透镜之间，而该聚焦透镜将该能量束聚焦。

本发明提出又一种加热产生均匀熔池的装置，包括：位于外加的能量束的能量路径中的缩扩束单元，以调整该外加的能量束的直径；位于该能量路径中的平顶锥状透镜组，且该缩扩束单元位于该外加的能量束的来源与该平顶锥状透镜组之间，而该平顶锥状透镜组至少包含二平顶锥状透镜；以及位于该外加的能量束的能量路径中的聚焦透镜，且该平顶锥状透镜组位于该缩扩束单元与该聚焦透镜之间，而该聚焦透镜将该能量束聚焦；其中，该二平顶锥状透镜分别为第一平顶锥状透镜及第二平顶锥状透镜，该第一平顶锥状透镜具有相对的第一顶面及第一底面，而该第一顶面与该第一底面之间以第 一侧面连接，并且，该第二平顶锥状透镜具有相对的第二顶面及第二底面，而该第二顶面与该第二底面之间以第二侧面连接，且其中，该第一顶面与该第二顶面为彼此面对设置。

相较于现有技术，本发明所提出的加热产生均匀熔池的装置可利用平顶锥状透镜组而将入射该平顶锥状透镜组的高斯光束图案或多模态光束图案转化成强度减弱的高斯光束图案与环状图案的结合，从而避免材料熔化时过热而产生气化喷溅的问题，且能得到近似矩形的焊道且降低焊道重叠率。

附图说明

图1A、图1B、图1C-1至图1C-5及图1D-1至图1D-4为本发明加热产生均匀熔池的装置的能量路径图；

图2A-1、图2B-1、图2C-1及图2D-1为本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案、能量分布、焊道形状和焊道重叠率的示意图；

图2A-2、图2B-2、图2C-2及图2D-2则为现有技术的加热产生熔池的装置所输出的光束图案、能量分布、焊道形状和焊道重叠率的示意图；

图3为以现有技术加热产生熔池的装置所输出的光束图案(高斯光束图案)、现有技术加热产生熔池的装置所输出的光束图案(平顶光束图案)及本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案的光强度分布图；

图4为由上至下分别为高斯光束图案、平顶光束图案及本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案对材料加热的热分布图；

图5A为本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的环状图案能量对比总入射能量的比例与入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例的关系图；

图5B为本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的环状图案能量对比总入射能量的比例与入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径的关系图；

图6为入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径不同的情况下，入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图；

图7A至图7E为二平顶锥状透镜之间的距离不同的情况下，入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例分别为1.2、2.5、5、7.5及10时，不同比例造成入射材料表面的环状图 案的直径与材料离聚焦透镜中心的距离(即离焦的距离)的关系变化图；

图8A-1至图8A-3为不同材料离聚焦透镜中心的距离(即离焦的距离)及入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例的情况下，入射材料表面的高斯光束图案的直径与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图，且图8B-1至图8B-3为不同入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例的情况下，入射材料表面的环状图案的环状宽度与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图。

符号说明

1 加热产生均匀熔池的装置

10 缩扩束单元

101 第一凸透镜

102 第二凸透镜

103 凹透镜

11 平顶锥状透镜组

111 第一平顶锥状透镜

111a 第一底面

111b 第一顶面

111c 第一侧面

111d 第一夹角

112 第二平顶锥状透镜

112a 第二底面

112b 第二顶面

112c 第二侧面

112d 第二夹角

12 聚焦透镜

13 第三凸透镜

2 来源单元

20 能量束

21 高斯光束图案

22 图案

221 强度减弱的高斯光束图案

222 环状图案

3 材料

D 距离。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点与功效。然而本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用。

请参照图1A、图1B、图1C-1至图1C-5及图1D-1至图1D-4，为本发明加热产生均匀熔池的装置1的能量路径图，其中，图1C-2至图1C-5及图1D-2至图1D-4则为本发明加热产生均匀熔池的装置的来源单元至入射平顶锥状透镜组之前的能量路径放大说明图。能量束可由来源单元2发出或由外部施加，且来源单元2处的能量束的图案可为高斯光束图案21或多模式光束图案(未显示)，接着能量束入射缩扩束单元10后再入射平顶锥状透镜组11，从而于出射平顶锥状透镜组11后产生强度减弱的高斯光束图案221与环状图案222的结合的能量束的图案22，随后能量束又入射聚焦透镜12而使能量束聚焦(以聚焦的图案22的形式)，进一步而言，能量束可聚焦投射于材料3中，以在材料3中加热产生均匀熔池。

如上所述的能量束可为高能量射线、可见光、不可见光、微波或其组合的能量束，且该能量束可为外加的能量束，特定而言，可为可见光或不可见光。而来源单元2产生的能量束形式可为点状来源或准直的光源，特定而言，该能量束可为激光、点光源或激光经光纤单元出射的光源。

如上所述的缩扩束单元10与来源单元2产生的能量束形式的组合可具有多种组合，以将入射缩扩束单元10的高斯光束图案21的直径扩大输出，特定而言，扩大输出并入射至平顶锥状透镜组11的高斯光束图案21的直径可为3mm至40mm。而缩扩束单元10与来源单元2产生的能量束形式的组合可为：(1)来源单元2产生的能量束形式为点光源(一般点光源、超出准直距离的激光或激光经光纤单元出射的光源)且缩扩束单元10为第一凸透镜101、(2)来源单元2产生的能量束形式为点光源或准直光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101与第二凸透镜102的组合、(3)来源单元2产生的能量束形 式为准直的光源(例如激光或点光源经透镜转成的平行光)且缩扩束单元10为第一凸透镜101及第二凸透镜102与凹透镜103的组合、(4)来源单元2产生的能量束形式为点光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101与第二凸透镜102的组合及于来源单元2与第一凸透镜101之间更包括第三凸透镜13、或者(5)来源单元2产生的能量束形式为点光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101和第二凸透镜102与凹透镜103的组合及于来源单元2与第一凸透镜101之间还包括第三凸透镜13，然而，本发明可视光学设计需要而采取其它种类缩扩束单元10及配合的额外光学元件。

请参阅图1B，若来源单元2产生的能量束形式为点光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101的情况下，第一凸透镜101可位于能量束的能量路径中，以调整该能量束的直径，且来源单元2产生的能量束可为一般点光源、超出准直距离的激光或激光经光纤单元出射的光源。

而如上所述的平顶锥状透镜组11可位于该能量路径中，且第一凸透镜101位于该能量束的来源单元2与该平顶锥状透镜组11之间，而平顶锥状透镜组11至少包含二平顶锥状透镜(第一平顶锥状透镜111及第二平顶锥状透镜112)，以使入射平顶锥状透镜组11的具有高斯光束图案的能量束20的图案于出射平顶锥状透镜组11时转化成强度减弱的高斯光束图案221与环状图案222的结合的能量束的图案。本发明的第一平顶锥状透镜111具有相对的第一顶面111b及第一底面111a，而第一顶面111b与第一底面111a之间以第一侧面111c连接，且第一侧面111c与第一底面111a之间具有第一夹角111d，并且，第二平顶锥状透镜112具有相对的第二顶面112b及第二底面112a，而第二顶面112b与第二底面112a之间以第二侧面112c连接，且第二侧面112c与第二底面112a之间具有第二夹角112d。另外，本发明的第一平顶锥状透镜111及第二平顶锥状透镜112可具有多种设计的值或设置方式，举例而言，第一顶面111b与第二顶面112b可彼此面对设置，且第一平顶锥状透镜111与第二平顶锥状透镜112之间具有距离，特定而言，第一底面111a与第二底面112a之间具有距离D，且距离D可调整，更特定而言，距离D的距离可介于40mm至85mm之间。且举例而言，第一顶面111b或第二顶面112b的直径可介于1mm至5mm之间。又举例而言，第一夹角111d或第二夹角112d的角度可介于5度至40度之间。另举例而言，第一平顶锥状透镜111的第一顶面111b、第一底面111a及第一夹角111d的值可与第二平顶 锥状透镜112的第二顶面112b、第二底面112a及第二夹角112d相同或不同。

如上所述的聚焦透镜12可位于能量束的能量路径中，且平顶锥状透镜组11可位于第一凸透镜101与聚焦透镜12之间，而聚焦透镜12可将强度减弱的高斯光束图案221与环状图案222的结合的能量束的图案聚焦投射于材料3中，以在材料3中加热产生均匀熔池，从而避免材料3熔化时过热而产生气化喷溅。另外，聚焦透镜12的直径可大于入射聚焦透镜12的环状图案222的直径，且材料3与聚焦透镜12之间的距离也可调整，即在聚焦透镜12具有焦距的情况下，材料3表面离焦的距离可介于正负20mm之间。

请参阅图1C-1，若来源单元2产生的能量束形式为准直光源(例如在准直距离内的激光)且缩扩束单元10为第一凸透镜101与第二凸透镜102所组成缩扩束单元10的情况下，第一凸透镜101与第二凸透镜102可位于能量束的能量路径中，以调整该能量束的直径。另外，可于第一凸透镜101与第二凸透镜102之间设置光圈(Aperture)，其位置可位于第一凸透镜101与第二凸透镜102之间的光线交会处(未图示此情况)，以过滤能量束除高斯光束图案以外的其它模态(mode)的图案。

请参阅图1C-2及图1C-5，若来源单元2产生的能量束形式为点光源(一般点光源、超出准直距离的激光或激光经光纤单元出射的光源)，则缩扩束单元10可为第一凸透镜101与第二凸透镜102的组合，或者第一凸透镜101与凹透镜103的组合，且加热产生均匀熔池的装置1还包括位于来源单元2与缩扩束单元10之间的第三凸透镜13，以将点光源转换成平行光而入射缩扩束单元10。请参阅图1D-1，若来源单元2产生的能量束形式为准直的光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101、凹透镜103与第二凸透镜102所组成缩扩束单元10的情况下，第一凸透镜101、凹透镜103与第二凸透镜102可位于能量束的能量路径中，以调整该能量束的直径。

请参阅图1D-2至图1D-4，若来源单元2产生的能量束形式为点光源且缩扩束单元10为第一凸透镜101、凹透镜103与第二凸透镜102所组成缩扩束单元10的情况下，加热产生均匀熔池的装置1还包括位于来源单元2与缩扩束单元10之间的第三凸透镜13，以将点光源转换成平行光而入射缩扩束单元10，且可调整凹透镜103的位置以调整该能量束的不同出射直径。

请参阅图2A-1、图2B-1、图2C-1及图2D-1，其为本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案、能量分布、焊道形状和焊道重叠率的示意 图，而图2A-2、图2B-2、图2C-2及图2D-2则为现有技术的加热产生熔池的装置所输出的光束图案、能量分布、焊道形状和焊道重叠率的示意图。其中，如图2A-1及图2B-1所示本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案及能量分布为强度减弱的高斯光束图案与环状图案的结合，所造成的焊道形状(即熔化的材料的形状)和焊道重叠率则如图2C-1及图2D-1所示，形成的熔池深度相对较均匀，故形成的焊道也近似矩形，若以强度减弱的高斯光束图案与环状图案的结合进行焊接时，可以因为焊道近似矩形而降低焊道重叠率，由此提升制作工艺的生成率，或在激光送粉批覆制作工艺时，也可达成同样效果。然而，如图2A-2及图2B-2所示以现有技术加热产生熔池的装置所输出的光束图案(高斯光束图案)及能量分布则会造成如图2C-2及图2D-2所示的焊道及焊道重叠率，从而得到焊道近似椭圆形且造成激光送粉熔覆制作工艺的焊道重叠率相对较高而导致制作工艺生成率相对偏低的缺点。

请参阅图3，其为以现有技术加热产生熔池的装置所输出的光束图案(高斯光束图案)、现有技术加热产生熔池的装置所输出的光束图案(平顶光束图案)及本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案的光强度分布图，而图4则由上至下分别为高斯光束图案、平顶光束图案及本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案对材料加热的热分布图。由图4可知，若材料为铁(铁的熔点为1538℃，沸点是2862℃)，则高斯光束图案及平顶光束图案所加热的铁皆会达到沸点(2862℃)，故会产生沸腾汽化的反冲压所造成熔池材料喷溅和熔池凹陷的缺陷，反之，本发明的加热产生均匀熔池的装置所输出的光束图案则仅到达熔点以上及沸点以下，故不会产生以上缺陷。

请参阅图5A，其为本发明加热产生均匀熔池的装置所输出的环状图案能量对比总入射能量的比例与入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径与入射平顶锥状透镜组的顶面直径(入射平顶锥状透镜组的顶面直径即入射平顶锥状透镜组的首面平顶锥状透镜的顶面直径，该顶面可为第一顶面或第二顶面)的比例的关系图。可注意的是，不同入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径与入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比值可以改变光束穿透和折射的比例，从而得到不同所输出的环状图案能量对比总入射能量的比例，而入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径与入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比值可介于1至10之间。更进一步而言，如图5B所示，不同直 径的激光光束可以改变光束穿透和折射的比例，其中，穿透光束会形成强度减弱的高斯光束图案，折射光束则形成环状图案，两者的比例由平顶锥状透镜的顶面半径r和底面半径R的圆面积比决定，可表示如下(1)式。若入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径越大，环状图案所占的总能量比值会增加，其中光束尺寸5-10mm范围中的变化最大，超过10mm以上则变化趋缓，故在设计上可供缩扩束单元的光束放大倍率的参考。

(输出的环状图案能量-强度减弱的高斯光束图案能量)/总入射能量＝(R²-r²)/R² (1)

请参阅图6，其为入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径不同的情况下，入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径与入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图。值得注意的是，由于光束通过第一片平顶锥状透镜后，外围折射光束的部分会有一折射角度，而第二片平顶锥状透镜和第一平顶锥状透镜的距离(即二平顶锥状透镜之间的距离)必需限制在一范围内，因为若第二片平顶锥状透镜距离太近，折射光束会有一部分进入平顶锥状透镜的平顶区域，使其产生的折射最后无法产生平行环形光束输出而成为非预期折射光束；若第二片平顶锥状透镜距离太远，折射光束会有一部分超出平顶锥状透镜的可接收范围，以上两种状况都会造成能量损失，因此第二片平顶锥状透镜的位移有一范围限制，即图6的阴影区域为距离的可操作范围。而须注意的是，若平顶锥状透镜组的几何尺寸改变，其范围也会随着更改。

请参阅图7A至图7E，其为二平顶锥状透镜之间的距离不同的情况下，入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例分别为1.2、2.5、5、7.5及10时，不同二平顶锥状透镜之间的距离造成入射材料表面的环状图案的直径与材料离聚焦透镜中心的距离(即离焦的距离)的关系变化图。其中可见出射平顶锥状透镜组的环状图案的直径与材料离聚焦透镜中心的距离的关系大致呈V形分布，且可变化入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径、材料离聚焦透镜中心的距离、入射平顶锥状透镜组的顶面直径及/或二平顶锥状透镜之间的距离以得到所须要的入射材料表面的环状图案的直径，从而进一步变化焊道的形状及热分布等特性。

请参阅图8A-1至图8A-3，其为不同材料离聚焦透镜中心的距离(即离焦 的距离)及入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例的情况下，在不同的材料离聚焦透镜中心的距离的条件下入射材料表面的高斯光束图案的直径与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图。可注意的是，改变二平顶锥状透镜之间的距离不会变化入射材料表面的高斯光束图案的直径。另外请参阅图8B-1至图8B-3，其为不同入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例的情况下，入射材料表面的环状图案的环状宽度与二平顶锥状透镜之间的距离的关系图。可注意的是，入射材料表面的环状图案的环状宽度随入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例增加而增加，或者，入射材料表面的环状图案的环状宽度随二平顶锥状透镜之间的距离增加而减少，故可变化入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例或二平顶锥状透镜之间的距离而得到所须要的入射材料表面的环状图案的环状宽度，从而进一步变化焊道的形状及热分布等特性。

由上文的图5至图8可知，可改变本发明的加热产生均匀熔池的装置的入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径、入射平顶锥状透镜组的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例、二平顶锥状透镜之间的距离、材料离聚焦透镜中心的距离或其组合而得到所须要的输出的环状图案能量对比总入射能量的比例、入射材料表面的高斯光束图案的直径、入射材料表面的高斯光束图案的直径对比入射平顶锥状透镜组的顶面直径的比例、入射材料表面的环状图案的直径、入射材料表面的环状图案的环状宽度或其组合等特性。

综上所述，本发明通过使用平顶锥状透镜组而将入射该平顶锥状透镜组的高斯光束图案转化成强度减弱的高斯光束图案与环状图案的结合，从而能产生均匀熔池，并避免材料熔化时过热而产生气化喷溅的问题，且能得到近似矩形的焊道且降低焊道重叠率，由此提升制作工艺的生成率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。