一种光束整形模组、方法及装置与流程

本申请实施例涉及光学，尤其涉及一种光束整形模组、方法及装置。

背景技术：

1、现有技术中的光束整形方法，如相位型光束整形法、透射率为反高斯分布的吸收滤光镜法、微透镜阵列整形法、衍射光学元件法(二元光学元件)、液晶空间光调制器法、长焦深整形元件法(圆锥镜光束变换)、基于变形镜的激光光束整形法、全息滤波器法、振幅调制光栅法等，均因系统复杂、不利于工程化、线斑顶部能量分布均匀性不佳等缺点，很难满足激光退火高均匀性和高稳定性的要求。因此，如何产生满足激光退火高均匀性和高稳定性要求的光束成为了目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种光束整形模组、方法及装置，以解决现有技术中激光生成的线斑存在顶部能量分布均匀性不佳等缺点，很难满足激光退火高均匀性和高稳定性的要求的问题。为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

2、第一方面，本申请实施例提供了一种光束整形模组，包括：

3、顺序设置的鲍威尔棱镜、平凸球面透镜和若干个平凸柱面透镜；

4、所述鲍威尔棱镜用于接收单模高斯光束并将其整形为扇形发散的x轴方向为线性分布的第一光斑；其中，所述单模高斯光束的光斑尺寸范围为0.65-0.75mm；

5、所述平凸球面透镜用于固定所述第一光斑的y轴方向宽度至目标宽度范围内并压缩所述第一光斑的x轴方向长度以得到第二光斑；

6、所述若干个平凸柱面透镜用于将所述第二光斑的x轴方向长度压缩至目标长度范围内以得到目标线性平顶光束。

7、可选的，所述平凸球面透镜为双曲率最佳外形聚焦透镜，所述若干个平凸柱面透镜为3个平凸柱面透镜。

8、第二方面，本申请实施例提供了一种光束整形方法，应用于如第一方面所述的光束整形模组，包括：

9、利用所述鲍威尔棱镜接收光斑尺寸范围为0.65-0.75mm的单模高斯光束，并将其整形为扇形发散的x轴方向为线性分布的第一光斑；

10、利用所述平凸球面透镜固定所述第一光斑的y轴方向宽度至目标宽度范围内并压缩所述第一光斑的x轴方向长度以得到第二光斑；

11、利用所述若干个平凸柱面透镜将所述第二光斑的x轴方向长度压缩至目标长度范围内以得到目标线性平顶光束。

12、可选的，还包括：通过调整所述鲍威尔棱镜和所述平凸球面透镜之间的距离调节所述第一光斑的长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

13、可选的，还包括：通过选取具有目标参数的鲍威尔棱镜调节所述第一光斑的长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

14、可选的，还包括：通过选取目标焦距的平凸球面透镜调节所述第一光斑的y轴方向宽度，以便所述目标线性平顶光束的y轴方向宽度位于目标宽度范围内。

15、可选的，还包括：通过选取若干个焦距不同的平凸柱面透镜调节所述第二光斑的x轴方向长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

16、第三方面，本申请实施例提供了一种光束整形装置，包括：激光器、缩束模组和如第一方面任一项所述的光束整形模组。

17、可选的，还包括第二整形模组，所述第二整形模组用于接收所述目标线性平顶光束并去除所述目标线性平顶光束的边缘斜坡区。

18、可选的，所述缩束模组用于将所述激光器输出的光斑尺寸调节至0.65-0.75mm尺寸范围。

19、本申请实施例中，一定尺寸的单模高斯光束经顺序设置的鲍威尔棱镜、平凸球面透镜和若干个平凸柱面透镜构成的光束整形模组进行整形处理，能够得到目标线性平顶光束，目标线性平顶光束的光斑能量分布均匀，且光斑尺寸小，能量密度高，工艺窗口更宽，能够满足半导体激光退火工艺需求。本申请针对tem00模式的激光光束进行光束整形设计，相较于传统光束整形方法，线性光斑均匀性提升，易于实现，从而降低成本并提高了装备稳定性及可靠性。此外，用户可以通过自身需求选择合适的鲍威尔棱镜以确定其相关参数如棱镜厚度、棱镜发散角等；用户可以通过自身需求选择平凸球面透镜的焦距和平凸柱面透镜的个数和对应的焦距；进一步地，用户还可以通过调整鲍威尔棱镜与平凸球面透镜之间的距离等多方位调节光斑的长度和宽度以得到落入目标长度范围和目标宽度范围的目标线性平顶光束。

技术特征：

1.一种光束整形模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光束整形模组，其特征在于，所述平凸球面透镜为双曲率最佳外形聚焦透镜，所述若干个平凸柱面透镜为3个平凸柱面透镜。

3.一种光束整形方法，其特征在于，应用于如权利要求1-2中任一项所述的光束整形模组，包括：

4.根据权利要求3所述的光束整形方法，其特征在于，还包括：通过调整所述鲍威尔棱镜和所述平凸球面透镜之间的距离调节所述第一光斑的长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

5.根据权利要求3所述的光束整形方法，其特征在于，还包括：通过选取具有目标参数的鲍威尔棱镜调节所述第一光斑的长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

6.根据权利要求3所述的光束整形方法，其特征在于，还包括：通过选取目标焦距的平凸球面透镜调节所述第一光斑的y轴方向宽度，以便所述目标线性平顶光束的y轴方向宽度位于目标宽度范围内。

7.根据权利要求3所述的光束整形方法，其特征在于，还包括：通过选取若干个焦距不同的平凸柱面透镜调节所述第二光斑的x轴方向长度，以便所述目标线性平顶光束的x轴方向长度位于目标长度范围内。

8.一种光束整形装置，其特征在于，包括：激光器、缩束模组和如权利要求1-2中任一项所述的光束整形模组。

9.根据权利要求8所述的光束整形装置，其特征在于，还包括第二整形模组，所述第二整形模组用于接收所述目标线性平顶光束并去除所述目标线性平顶光束的边缘斜坡区。

10.根据权利要求8所述的光束整形装置，其特征在于，所述缩束模组用于将所述激光器输出的光斑尺寸调节至0.65-0.75mm尺寸范围。

技术总结
本申请实施例提供一种光束整形模组、方法及装置，涉及光学技术领域，模组包括顺序设置的鲍威尔棱镜、平凸球面透镜和若干个平凸柱面透镜；鲍威尔棱镜用于接收单模高斯光束并将其整形为扇形发散的X轴方向为线性分布的第一光斑；其中，单模高斯光束的光斑尺寸范围为0.65‑0.75mm；平凸球面透镜用于固定第一光斑的Y轴方向宽度至目标宽度范围内并压缩第一光斑的X轴方向长度以得到第二光斑；若干个平凸柱面透镜用于将第二光斑的X轴方向长度压缩至目标长度范围内以得到目标线性平顶光束。解决了现有技术中激光生成的线斑存在顶部能量分布均匀性不佳等缺点，很难满足激光退火高均匀性和高稳定性的要求的问题。

技术研发人员：张满强,黄永忠,王晓峰,潘岭峰,何刘,陈永智
受保护的技术使用者：成都莱普科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15