激光束整形方法、激光硬化处理设备和激光连续扫描表面硬化方法

摘要

本发明公开了一种激光束整形方法、激光硬化处理设备和激光连续扫描表面硬化方法，激光连续扫描表面硬化方法具体为：在激光硬化处理设备的聚焦透镜的焦平面处设置待处理材料，通过激光器照射扩束镜产生平行光束经光学转换元件和聚焦透镜，具有两端能量增强的单列点阵光斑照射待处理材料，并以预定速度移动光束或者待处理材料。发明根据激光与材料相互作用原理，控制激光与材料相互作用区域，对激光束空间强度分布进行优化。通过设计制作的二元光学元件对激光器直接输出的光束整形，得到具有两端能量增强的条带型单列点阵光斑，采用此种光斑对大面积金属材料表面进行激光连续扫描硬化，使材料硬度增加的同时，大大提高了硬化层的均匀度和加工效率。

主权项

一种激光束整形方法，具体步骤为：1）采用二元光学标量衍射理论，根据条带型点阵光斑内衍射级个数、衍射级能量比例，及衍射效率和均匀度要求，计算出二元光学元件的位相分布；2）根据条带光斑内各个衍射级之间的距离确定元件位相的周期数，根据激光器输出光束的直径已经表面硬化设备对元件直径的要求确定元件口径，根据激光束波长确定元件刻蚀深度，从而制作光束整形二元光学元件；3）将光束整形二元光学元件安装到激光表面硬化装置中，激光束照射步骤2）中的二元光学元件，即可将激光束整形为具有两端能量增强的条带型点阵光斑。