激光焊接與激光切割、激光打標共同構成激光加工技術的“三駕馬車"，在工業領域得到應用。

激光焊接作為一種現代焊接技術，是上個世紀偉大的發明之一。自其發明之日起，被應用于制造領域，尤其是新能源汽車及動力電池行業。盡管其具有配件昂貴，維修成本高等特點，但因其具有諸多與傳統焊接工藝的有點，而得到了推廣。根據工作原理和加工場景的不同，激光焊接可分為復合焊接、激光釬焊、熱傳導焊、深熔焊和激光傳導焊接五種。

深熔焊示意圖

激光焊接的優勢應用領域：小區域內選擇性的能量應用——降低熱應力和減小熱影響區，勻化光斑能獲得更好的效果；接合縫窄、表面平滑——不需要后續再焊接修補；高強度與低焊接體積結合——焊接后的工件可以進行其它加工，例如經受彎曲或者液壓成形；易于集成：可與其他生產操作結合；良好的程序控制——結合機床控制和傳感器系統檢測工藝參數并保證質量。熱傳導焊接深度范圍在僅僅幾十分之一毫米到一毫米。金屬的熱導率限制了的焊接深度，焊接點的寬度總是大于它的深度

由于被焊接的材料對激光能量的敏感性，不同激光器和加工參數的焊接效果可能不同。為了對焊件輸出統一、穩定的焊接激光束，就需要激光輸出功率具有良好的一致性或者能夠控制激光輸出功率，功率過低會導致焊接熔融不足而影響焊接質量，功率過高或上下波動會導致飛濺、氣孔等不良效果。因此，激光器能量的控制就成為激光焊接為關鍵的技術之一。

激光的高斯能量分布的勻光，即將其轉化成平頂光，是激光焊接繞不開的技術問題。高斯光的不均能量分布，會影響深融池的形成、焊接處的形狀以及焊接穩定性。所以，絕大部分的焊接設備，都會在激光頭處設計高斯光的勻化整形光路組，將其轉化成平頂光，在經過聚焦鏡在一定工作距離的焊接面形成特定大小的勻光光斑。根據勻化原理的不同，主要分成衍射性勻化（DOE）和折射性勻化（ROE）兩種。這中，微透鏡陣列以其不俗的勻化效果，高愈發收到激光焊接領域的青睞。近年來，基于微透鏡陣列勻化作用的激光焊接頭也得到各大廠商的關注。

激光光源經過擴束準直后，平行入射。平行入射的激光束，打在面微透鏡陣列上，經過每個子單元的聚焦，重新形成陣列排布的焦點。可近似地將入射的光束，看成對應于透鏡陣列的光束簇陣列。重新聚焦后的多個小光束相互疊加，基于陣列排布的對稱性，也即出射小光束的對稱性，小光束的不均勻性相互抵消，終在接收屏幕上形成均勻的目標光斑。原理圖如下：（雙微透鏡陣列勻光光路）

通過調整聚焦局的工作距離和焦距，可以在相應的工作距離上得到特定尺寸勻光光斑。

微透鏡勻光光路，終的勻光光斑的比例以及形狀，受子單元的形狀與相應的比例所影響。例如常見的矩形光斑，可以在制作微透鏡的時候，調整子單元為相應比例的矩形口徑即可實現。但由于出射光是匯聚的，所以，為了更好地實現勻光光斑的形狀，出射后的光束所經過的光程必須足夠大，否則得到的光斑會產生變形，如矩形的比例可能變化，其邊緣不再銳利、矩形圖案變成圓角的矩形等等。這個問題可以通過調整聚焦局與工作面的距離實現，這會影響成像光斑的大小尺寸。也可以通過改變聚焦鏡的焦距。

與DOE勻光元件相比較，ROE勻光元件的成本更為低廉，更高，更有利于工業的批量化生產。作為ROE型元件的微透鏡陣列，其將高斯光勻化成平頂光的過程中，產生的能量損耗要比DOE元件小的多。與單微透鏡陣列的勻光光路相比，雙微透鏡陣列光路對入射光的發散角具有一定的容差。但是其對比單透鏡陣列，光路組長度更長，對于高集成的激光焊接頭而言，寸寸空間都是難言可貴的。然而，單陣列透鏡高斯光勻光光路，其效果相比雙陣列的，會有些差異。實際的設計，還得結合實際情況，仁者見仁。

海納光學一直在積極推廣微透鏡陣列激光焊接技術。

我們開發了4款標準品，型號為：ML-S300-F5、ML-R500×158-F10、ML-R300×400-F10和ML-R500×300-F6.7。這些型號分別能夠產生正方形和長方形的光斑，光斑比例分別為：1：1、3：1、3：4以及5：3。（詳細參數見下表）

我們成功地把這些微透鏡陣列激光焊接方案推廣給了國內激光焊接的公司，在3C、消費電子、手機配件、電路的很多復雜加工應用中都取得了很好的效果。通過這些，海納光學在915nm激光焊接勻化光斑領域樹立了國內的地位。對于具體的光路結構，我們研究了單微透鏡、雙微透鏡等方案，得到了大量的實驗數據和經驗，能夠有效指導用戶的選型和縮短開發周期。