一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法与流程

本发明属于激光，具体涉及一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法。

背景技术：

1、激光技术是一种广泛应用于工业、医疗、通信等领域的现代科技，其中激光线光源是一种常见的激光设备，其产生的激光线光斑具有亮度高、方向性好等优点。然而，在实际应用中，由于激光线光源的放置位置受到限制，很多时候无法实现光源正入射，而是需要将激光线光源放置于非中心位置，线光线斜入射。这种斜入射的情况会导致激光能量的分布不均，即能量分布近高远低，这对于一些需要激光能量分布均匀的应用场景，如机器视觉、dna激光测序等，带来了很大的挑战。

2、为了解决这个问题，现有的技术方案通常是通过改变激光线光源的设计或者调整其放置位置，以实现光源的正入射，从而保证激光能量的分布均匀。然而，这种方法在很多情况下是难以现实的，因为它需要将激光线光源的硬件放置中心，很多情况下会跟其他机构干涉，或者空间限制无法放置于中心，极大限制了应有效果。

3、现有技术在处理激光线光源斜入射导致的能量分布不均问题时，主要靠增加对称位置光源补偿来弥补，存在以下几个问题：首先，增加额外的光源增加了成本和安装调试难度；其次，现有的技术方案只能做到补偿部分能量，无法保证激光能量的分布均匀。

技术实现思路

1、与现有技术相比，本申请主要解决了：如何在激光线光源硬件放置于非中心位置的情况下，实现激光线光源的斜入射，以满足实际应用需求；在激光线光源斜入射的情况下，保证激光能量的分布均匀，以提高设备的性能和降低成本和调试难度；在考虑激光线光源与目标物体之间距离差不等的情况下，实现激光能量的均匀分布，以提高设备的使用效果等。

2、本发明的目的在于提供一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，在无需改动激光线光源硬件的前提下，于斜入射条件下实现激光能量的均匀分布，同时适应不同距离差，提升应用效果，以解决上述背景技术中提出现有技术的问题。

3、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，包括以下步骤：a.设计并制造一种适应激光线光源非中心放置的斜入射条件的非对称非球面柱面镜；b.根据激光线光源与目标物体间距离的差异，调整所述非对称非球面柱面镜的位置与角度；c.依据点激光光源的具体特性，包括但不限于波长、能量分布、光斑大小以及斜入射角度，对非对称非球面柱面镜进行优化，包括调整非对称程度和非球面度；d.根据应用场景，对优化后的非对称非球面柱面镜实施横向或纵向布局；e.依据应用需求选择激光线光源并设定功率范围，以确保激光能量的均匀输出。

4、优选的，所述非对称非球面柱面镜的面型包括抛物面、偶次非球面或奇次非球面。

5、优选的，所述非对称非球面柱面镜的左右面型根据线光斑中心偏离机械中心的具体距离动态调整非对称程度。

6、优选的，所述非对称非球面柱面镜的右侧面型为平滑结构，用于减少右侧光斑的光线弯折长度，进行平衡两侧能量分布。

7、优选的，所述非对称非球面柱面镜的调整包括通过计算模型预测不同距离差下的最优面型

8、优选的，通过计算模型预测不同距离差下的最优面型，包括如下：

9、理论模型构建：基于光学原理和几何光学，构建非对称非球面柱面镜的理论模型，理论模型的因素包括激光源的波长、能量特性、光斑尺寸、斜入射角度，以及激光线光源与目标物体之间的距离差；

10、参数设定与边界条件：确定模型参数，包括但不限于非球面柱面镜的曲率变化范围、厚度、材质的折射率；

11、优化算法应用：应用数值优化算法，搜索非球面柱面镜的最优曲率分布；

12、仿真验证与调整：使用光学仿真软件进行仿真验证，输入优化后的非球面柱面镜参数：模拟激光线光源在不同距离差下的光斑分布情况；

13、精确加工与测试：根据优化后的设计图纸，加工非对称非球面柱面镜。

14、优选的，还包括：调整机构，用于依据激光线光源与目标物体间距离差调整所述非对称非球面柱面镜的位置和角度。

15、优选的，所述非对称非球面柱面镜的材质为光学玻璃或光学塑料。

16、优选的，所述激光线光源的功率范围设定在5mw至2w之间。

17、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，与现有技术相比，具有以下优点：

18、本发明通过设计一种非对称非球面柱面镜，使得激光线光斑正面是能量分布不均，但实际应用斜入射时能量分布均匀，这样就无需对激光线光源的硬件进行修改，大大降低了成本；本发明的非对称非球面柱面镜设计，可以有效地解决激光线光源斜入射导致的能量分布不均问题，保证了激光能量的分布均匀，从而提高了设备的性能和使用寿命。本发明的非对称非球面柱面镜设计，还考虑到了激光线光源与目标物体之间的距离差，能够使激光能量的分布更均匀，从而提高了设备的使用效果。

19、总的来说，本发明相对于现有技术，不仅解决了激光线光源斜入射导致的能量分布不均问题，而且无需修改激光线光源的硬件，降低了成本，提高了设备的性能和使用寿命，同时还考虑到了距离差，使激光能量的分布更均匀，提高了设备的使用效果。

1.一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述非对称非球面柱面镜的面型包括抛物面、偶次非球面或奇次非球面。

3.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述非对称非球面柱面镜的左右面型根据线光斑中心偏离机械中心的具体距离动态调整非对称程度。

4.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述非对称非球面柱面镜的右侧面型为平滑结构，用于减少右侧光斑的光线弯折长度，进行平衡两侧能量分布。

5.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述非对称非球面柱面镜的调整包括通过计算模型预测不同距离差下的最优面型。

6.根据权利要求5所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，通过计算模型预测不同距离差下的最优面型，包括如下：

7.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，还包括：调整机构，用于依据激光线光源与目标物体间距离差调整所述非对称非球面柱面镜的位置和角度。

8.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述非对称非球面柱面镜的材质为光学玻璃或光学塑料。

9.根据权利要求1所述的一种改善斜入射线激光能量均匀性的方法，其特征在于，所述激光线光源的功率范围设定在5mw至2w之间。