激光光源及加工装置 【技术领域】 [0001] 本发明涉及激光加工技术领域，尤其是涉及一种激光光源及加工装置。 【背景技术】 [0002] 已知激光束具有快轴方向和慢轴方向，激光束在快轴方向的扩展大于激光束在慢轴方向的扩展，因此激光束在行进到远场时形成椭圆形光斑，即激光束的快轴方向上的光斑尺寸大于激光束的慢轴方向上的光斑尺寸。 [0003] 在诸如激光加工场景，一般对激光束的快轴方向和慢轴方向进行准直，然后通过聚光透镜将快轴方向和慢轴方向均准直的激光束聚焦到同一点。但是这种光路存在一定的不足：聚焦点处快轴方向对应的光斑显著地大于聚焦点处慢轴方向对应的光斑，导致聚焦点的功率密度相对较低。 【发明内容】 [0004] 本申请的目的在于提供一种激光光源，以提高激光束在聚焦点的功率密度。 [0005] 为达到上述目的，在第一方面，本申请实施例提供一种激光光源，包括： [0006] 激光单元，用于出射激光束，所述激光束在快轴方向上具有第一发散角，并在慢轴方向上具有第二发散角，所述第一发散角大于所述第二发散角； [0007] 准直元件，设置在所述激光束的光路上，用于在所述激光束的快轴方向上准直所述激光束； [0008] 扩散元件，用于接收来自所述准直元件的所述激光束，并在所述激光束的快轴方向上扩散所述激光束，使所述激光束的发散角提高到第三发散角，所述第三发散角小于所述第一发散角；以及 [0009] 聚光元件，用于对来自所述扩散元件的所述激光束进行聚焦。 [0010] 在某些可能的实施方式中，所述扩散元件包括光学介质，所述光学介质用于透射所述激光束，所述光学介质上设置对所述激光束的快轴方向进行扩散的光学曲面。 [0011] 在某些可能的实施方式中，所述光学曲面在所述激光束的快轴方向所确定的横截面上为曲线，所述光学曲面在所述激光束的慢轴方向所确定的横截面上为直线。 [0012] 在某些可能的实施方式中，所述光学曲面设置在所述光学介质的入光面，所述光学曲面朝向所述光学介质的内部的方向弯曲。 [0013] 在某些可能的实施方式中，所述光学介质的出光面设置为平面。 [0014] 在某些可能的实施方式中，还包括光指引元件，包括多个激光单元，所述多个激光单元用于出射多束激光束，所述多束激光束均入射所述扩散元件，其中，所述多束激光束以所述扩散元件的中心轴线对称。 [0015] 在某些可能的实施方式中，还包括光指引元件，设置在所述扩散元件与所述准直元件之间，用于改变所述激光束的行进方向。 [0016] 在某些可能的实施方式中，所述扩散元件位于所述聚光元件的光轴上，所述扩散元件相对所述聚光元件的位置可调节，以使激光束的快轴方向的延长线的交汇点与所述激光束的慢轴方向的交汇点位于同一点。 [0017] 在某些可能的实施方式中，所述扩散元件位于所述聚光元件的光轴上，所述扩散元件相对所述聚光元件的位置可调节，以使所述激光束入射到所述聚光元件的光斑在快轴方向和慢轴方向上的尺寸基本相同。 [0018] 在第二方面，本申请实施例提供一种加工装置，包括如上所述的激光光源。 [0019] 本申请的有益效果： [0020] 本申请实施例的激光光源，在激光单元与聚光元件之间设置准直元件与扩散元件，用于对激光束的快轴方向进行准直和扩散，从而减小经过聚光元件会聚到聚焦点处的光斑的快轴方向的大小，以提高聚焦点处的功率密度。 【附图说明】 [0021] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中： [0022] 图1为本申请实施例的激光光源的第一方向上的光路结构示意图； [0023] 图2为本申请实施例的激光光源的第二方向上的光路结构示意图。 【具体实施方式】 [0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0025] 请参照图1和图2，本申请实施例提供一种激光光源，包括激光单元1、聚光元件2、准直元件3和扩散元件4。 [0026] 激光单元1包括半导体激光元件，例如激光二极管(Laser Dioded)。激光单元1用于出射激光束10，其中激光束10在快轴方向上具有第一发散角，在慢轴方向上具有第二发散角，所述第一发散角大于所述第二发散角。 [0027] 聚光元件2设置在所述激光束10的光路上，用于将所述激光束10聚焦到聚焦点 200。聚光元件2可以选择为聚光透镜，其能够将入射的激光束10收拢于聚光透镜后方的聚焦点200。在一些可选的示例中，聚光元件2可以选择单个透镜元件或级联的多个透镜元件。 [0028] 准直元件3设置所述激光束10的出射光路上，用于在所述激光束10的快轴方向上准直所述激光束10。准直元件3例如可以选择为柱面透镜，其具有对激光束10的快轴方向的准直性，并不改变激光束10的慢轴方向的发散角。 [0029] 扩散元件4设置在准直元件3与聚光元件2之间的激光束10的光路上，扩散元件4用于在激光束10的快轴方向上对激光束10进行扩散，并将激光束10在快轴方向上的发散角扩大至第三发散角，其中，第三发散角小于第一发散角。 [0030] 相关技术先后对激光束进行快轴方向和慢轴方向的准直后，通过聚光元件将激光束会聚到聚焦点，由于激光束经过快轴方向准直后出射的光斑的快轴方向比较小，经过聚光元件会聚在聚焦点的光斑的快轴方向较大，因而导致功率密度较低。本申请实施例中，在对激光束的快轴方向进行准直后，通过扩散元件扩大激光束的快轴方向的发散角，使得聚光元件会聚在聚焦点的光斑的快轴方向缩小，从而提高了聚焦点的功率密度。 [0031] 可以理解，在经过准直元件3进行快轴方向上的准直后，激光束10在快轴方向上被改变为以平行光或接近平行光向聚光元件2行进，此时激光束10在快轴方向上等效为以无穷远出的一发光点发出的点光源，而为了使聚光元件2将激光束10的快轴方向和慢轴方向会聚于同一个聚焦点200，将激光束10的慢轴方向也进行准直是其中一种方式，这在相关技术中被采取，但这样会导致聚焦点的光斑的快轴方向较大，从而功率密度较小。而在本申请实施例中，经过准直元件3进行快轴方向准直后的激光束10，再次经过扩散元件4将激光束 10的快轴方向的发散角扩大，使激光束以小于第一发散角的第三发散角投射到聚光元件2，如此，经过扩散元件4后，激光束10在快轴方向的各个光线的反向延长线交汇于一交汇点，即激光束10在快轴方向上相当于以该交汇点为发光点发出的发散光束。因此，在激光束10的快轴方向经过聚光元件2会聚到聚焦点的光斑的大小减小的同时，激光束10的快轴方向经过聚光元件2会聚的聚焦点的位置也在发生变化。 [0032] 本申请实施例中，激光束10被设置为在慢轴方向以发散光束投射到聚光元件2，并经过聚光元件2会聚到聚焦点。在激光束10的慢轴方向上，可以等效于以一发光点向聚光元件2投射的发散光束。 [0033] 配置扩散元件4在聚光元件2的光轴上的位置，可以在激光束10的快轴方向上配置其等效发光点的位置。例如，扩散元件4在聚光元件2的光轴上移动时，激光束10在快轴方向上的等效发光点的位置随着扩散元件4的位置变化而同步变化，而激光束10在慢轴方向上的等效发光点，其位置可以保持不变。因此可以配置扩散元件4在聚光元件2的光轴上的位置，使激光束10在快轴方向上的等效发光点与激光束10在慢轴方向上的等效发光点位于同一点，如此，经过激光束10的快轴方向和慢轴方向经过聚光元件2后聚焦到同一个聚焦点 200。 [0034] 配置扩散元件4对激光束的快轴方向的发散能力的大小，可以配置其等效发光点的位置。例如，当扩散元件4对激光束的快轴方向的发散能力更大时，激光束的快轴方向的等效发光点会更加远离聚光元件2，相反更加靠近聚光元件2，因而能够配置激光束10的等效发光点的位置。另一方面，配置扩散元件4对激光束的快轴方向的发散能力的大小，可以配置激光束10在快轴方向上的发散角，即第三发散角的大小。当第三发散角的大小与第二发散角(激光束10的慢轴方向的发散角)相同或接近，且激光束10在快轴方向上的等效发光点和慢轴方向上的等效发光点位于同一点时，则激光束10经过聚光元件2后聚焦到同一个聚焦点200。该聚焦点200形成一圆形的光斑，即在快轴方向和慢轴方向上基本相等的光斑，因此，聚焦点200的功率密度得到提升。 [0035] 在一些实施例中，所述扩散元件4包括光学介质400，光学介质400具有入光面401与出光面402，激光束10由光学介质400的入光面401入射到光学介质400的内部，在光学介质400的内部传播，并最终由光学介质400的出光面402出射。光学介质400可以选择为玻璃、塑料、PVC等透光性材料。 [0036] 光学介质400用于透射激光束10，光学介质400上形成对所述10的快轴方向进行扩散的光学曲面403，即经过准直元件2进行快轴方向准直的激光束10，在入射光学介质400，通过光学介质400上形成的光学曲面403进行快轴方向的扩散，以提高激光束10的快轴方向的发散角，并使增大后的第三发散角小于最初的第一发散角。 [0037] 在一些实施例中，光学曲面403设置为在激光束10的快轴方向所确定的横截面上为曲线(如图1所示出的截面)，这样激光束10经过光学曲面403时，光学曲面403利用其曲线结构，使激光束10的快轴方向的发散角扩大；光学曲面403还可设置为在激光束10的慢轴方向所确定的横截面上为直线(如图2所示出的截面)，这样激光束10在经过该光学曲面403时，在慢轴方向上仅因为折射而发生角度的改变，而这部分角度的改变最终可以因为从光学介质400的出光面402出射而被消除，例如在一些实施例中，光学介质400的出光面402设置为平面。 [0038] 在一些实施例中，光学曲面403设置在光学介质400的入光面，并且所述光学曲面 403朝向光学介质400的内部的方向弯曲，即光学曲面403设置为在光学介质400的入光面 401形成的凹面结构。激光束10经过快轴方向准直后，在快轴方向以平行光或接近平行光入射到该凹面结构，从而将激光束10的快轴方向扩散，扩散后的激光束10，在快轴方向的方向延长线交汇于该凹面结构的曲率圆心，或者接近于交汇在该凹面结构的曲率圆心。这样，经过光学曲面403后，激光束10在其快轴方向上，相当于以该曲率圆心为发光点朝向聚光元件 2投射的激光束。 [0039] 在一些实施例中，光学介质400的出光面402设置为平面。因此光学介质400整体表现为凹柱面元件的形状，其在激光束10的快轴方向上可扩大激光束10的发散角，并在激光束10的慢轴方向上透射激光束10并不改变激光束10的发散角。 [0040] 在一些实施例中，激光光源包括多个激光单元1，多个激光单元1分别出射多束激光束10，并且多束激光束10均入射该扩散元件4，其中，多束激光束10以所述扩散元件的中心轴线对称。 [0041] 具体而言，多个激光单元1分别出射多束激光束10，多束激光束10分别经过准直元件3并各自在其快轴方向上进行准直，然后多束激光束10均入射到扩散元件4，经过扩散元件4扩大各个激光束10的快轴方向的发散角后，经过聚光元件2聚焦到同一个聚焦点200。由于该实施例中同时将多个激光单元1发出的激光束10聚焦到同一个聚焦点200，因此，聚焦点200的功率密度进一步得到提高。 [0042] 扩散元件4的中心轴线可以理解为扩散元件4的光轴所确定的直线，或者例如如图 1中所示的扩散元件4的结构中其几何中心轴线所确定的直线，配置多个激光单元1发出的多束激光束10以扩散元件4的中心轴线对称，这样，多束激光束10入射到扩散元件4的光斑组合形成一个圆形的光斑区域，因此，最终经过聚光元件2聚焦到同一个聚焦点200。 [0043] 在一些具体的示例中，激光单元1的数量可以设置为两个，两个激光单元1各自发出的激光束10具有相同的快轴方向和慢轴方向，并且两个激光单元1沿着它们发出的激光束10的快轴方向布置，并且使两束激光束10以扩散元件4的中心轴线对称。 [0044] 在一些实施例中，激光光源还包括光指引元件5，设置在准直元件3和扩散元件4之间，用于改变激光束10的行进方向。例如图1所示，激光单元1朝着水平方向出射激光束10，激光束10经过准直元件10进行快轴准直10后，经过光指引元件5改变行进方向，并将激光束 10的行进方向改变为朝向上方，并向上入射到扩散元件4。通过对激光束10的方向的改变，合理地利用了空间体积，减小了整体的体积。 [0045] 在一些具体的示例中，光指引元件5可以选择为反射元件，例如反射镜，在图1所示的示例中，示出了光指引元件5选择为反射棱镜，其具有多个反射面，因此可以同时反射多个激光单元1发出的多束激光束10。需要注意的是，在另外的一些示例中，光指引元件5可能与准直元件3集成在一起，例如，设置在激光单元1和扩散元件4之间设置凹面反射元件，该凹面反射元件在激光束10的快轴方向具有曲率，以在激光束10的快轴方向准直和反射激光束10，该凹面反射元件在激光束10的慢轴方向不具有曲率，或者说相对激光束10的慢轴方向为直线，因此在激光束10的慢轴方向仅反射激光束10，如此，该凹面反射元件同时实现了对激光束10的快轴方向进行准直以及对改变激光束10的行进方向的作用。 [0046] 在一些实施例中，激光单元1可以选择激光芯片，例如为边发射型半导体激光芯片。因此激光单元1的底面具有较大的面积，可以安装在一热层结构上，并与该热层结构保持较大的接触面积，从而获得良好的散热能力。该种激光芯片的底面进行表面安装，并从侧面出射激光束的方式可以实现激光芯片的SMD封装，有利于减小整体的体积。 [0047] 如上文所述，配置扩散元件4在聚光元件2的光轴上的位置，可以在激光束10的快轴方向上配置其等效发光点的位置。在一些实施例中，可以设置扩散元件4位于聚光元件2的光轴上，并且扩散元件2相对聚光元件2的位置可调节。 [0048] 在一些实施例中，扩散元件4相对聚光元件2的位置被调节，以使扩散元件4扩散后的激光束10的快轴方向的延长线所确定的交汇点与所述激光束10的慢轴方向所确定的交汇点位于同一点。这样，激光束10相当于从该同一点投射出去的，因此被聚光元件2聚焦到同一个聚焦点200，而提高聚焦点200的功率密度。 [0049] 在一些实施例中，扩散元件4相对聚光元件2的位置被调节，以使入射到聚光元件2上的激光束10在快轴方向和慢轴方向上的光斑大小基本相同。这样可以使激光束10尽可能形成一圆形的光斑，因此经过聚光元件2后聚焦的聚焦点200在形成一球形的空间，因此聚焦点200的各个方向的光斑大小基本相同，使聚焦点200的功率密度提升。 [0050] 在一些实施例中，扩散元件4相对聚光元件2的位置被调节，以使入射到聚光元件2的激光束10在快轴方向和慢轴方向上的发散角的大小基本相等。这样同样有利于使激光束 10尽可能形成一圆形的光斑，因此经过聚光元件2后聚焦的聚焦点200在各个方向的光斑大小基本相同，使聚焦点200的功率密度提升。 [0051] 在一些实施例中，激光光源包括调节元件(未示出)，调节元件与扩散元件4相连，以带动扩散元件4在聚光元件2的光轴上移动。从而可以实现通过调节元件来调节扩散元件 4位于聚光元件2的光轴上的位置。所述调节元件例如可以选择为电动滑块、手动式滑块、螺纹推杆等位置调节结构。 [0052] 本申请实施例还提供一种加工装置，包括如上所述的激光光源。 [0053] 所述加工装置例如应用于高能量激光进行加工的场景，例如工业加工、医疗美容等场景中使用的激光切割、激光雕刻等。 [0054] 以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。