[實用新型]高功率激光束的展寬裝置

無效

• 申請號: 200920189369.6
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN201589892U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 陳培鋒;杜建偉;羅曦;孫長東
• 申請（專利權）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B26/10;B23K26/06
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本實用新型涉及激光加工及光電子應用領域，特別涉及一種高功率激光束的展寬裝置。

背景技術

將原始大功率激光光束聚焦后可以形成高能量密度的激光聚焦點，將該具有高能量密度的聚焦點作用于金屬材料表面，可以對金屬材料表面進行處理，如：金屬表面的熔敷、熱處理等，使其金屬表面形成一種特殊的表面層，以增強金屬材料表面的耐磨性、抗腐蝕性、抗疲勞性、耐熱性及抗蠕變性等特征。采用激光進行材料表面熱處理的優點主要包括：處理速度快、被處理件的熱變形區小、可實現選擇性地局部處理、加工柔性好，適用面廣、可處理不規則形狀部件及難以到達的區域。采用激光進行熱處理的部件如：活塞環槽、計量器滑塊、氣缸套、齒輪、汽輪機葉片、照相機快門、油泵氣缸、內燃機閥和軸承等。

利用激光進行材料表面熱處理時，往往要求激光束的寬度與被處理工件匹配，這樣可以避免熱處理時出現熱處理帶之間的搭接，實現熱處理厚度的均勻性。通過經特殊設計的導光裝置，可以方便地實現對激光束傳輸方向的控制，以實現高度柔性的激光加工。利用激光束的這一特性，可以實現激光束的寬帶掃描。例如專利“一種激光寬帶掃描轉鏡”(專利號ZL02245662.7)描述了一種利用激光轉鏡將激光束展寬成一定寬度的帶狀光束的裝置。與普通激光束處理相比，寬帶掃描可使溫度分布更均勻，因此熱處理引起的變形更小，下一道對前一道熱影響的百分比也減小。該裝置已被應用于激光寬帶熱處理和熔敷，證明是一種有效的方法。但這種裝置的激光束掃描寬度受到其復雜光路設計的限制，只能在有限的范圍內實現激光束的展寬，例如目前可調節的激光掃描寬度僅為20-40mm。

發明內容

本實用新型目的是針對現有技術的不足和缺陷，提供一種能夠在更寬的范圍(20～500mm)內對高功率激光束進行展寬，并且展寬寬度連續可控的高功率激光束的展寬裝置。

本實用新型的技術方案是：一種高功率激光束的展寬裝置，它包括連續激光器、扇形反射聚焦鏡、偏轉式振鏡、高速電機和計算機；其特征在于所述偏轉式振鏡的一側與高速電機的轉軸相連，而高速電機則與計算機相連；偏轉式振鏡與扇形反射聚焦鏡相對放置，并且所述連續激光器發出的激光束在偏轉式振鏡上的反射點C與所述扇形反射聚焦鏡的回轉中心O同心。

本實用新型中對所述扇形反射聚焦鏡的形狀進一步限定如下：

該扇形反射聚焦鏡的反射面弧線AB上的任意點在平面直角坐標系中滿足下述公式：

-y+5f/2＝x²/2f，而扇形反射聚焦鏡反射面上的任意點在空間直角坐標系中滿足下述公式：

-y2+z2+5f/2=x2/2f,]]>其中f為扇形反射聚焦鏡的焦距。

本實用新型中所述f的取值為50～500mm。

本實用新型中所述偏轉式振鏡由紫銅制成，且其反射面上優選鍍有一層金膜，以進一步提高光反射率并防止表面氧化。

本實用新型所述的高功率激光束的展寬裝置還包括制冷循環系統，所述偏轉式振鏡中開有冷卻通道，所述冷卻通道與所述制冷循環系統相連。通過制冷循環系統將冷卻水輸送并通過所述冷卻通道，從而將偏轉式振鏡上的熱量帶走，以防止偏轉式振鏡過熱損壞。

本實用新型所述的這種高功率激光束的展寬裝置工作過程如下：連續激光器輸出的連續激光束經過高速旋轉的偏轉式振鏡反射后形成具有一定掃描角度α的扇形區域內的連續掃描光束，該掃描光束經過扇形反射聚焦鏡反射聚焦后，在被處理工件表面形成連續的弧形掃描聚焦光帶，對工件進行激光表面熱處理。

本實用新型通過計算機控制偏轉式振鏡的偏轉角β大小，進而改變扇形區域內連續掃描光束的掃面角度α大小，就能夠實現對于激光掃描寬度的連續可控。

本實用新型中，通過在計算機內預設參數便能夠達到對于偏轉式振鏡偏轉角β的控制，當然具體的參數設置及相關控制技術均為本領域技術人員所熟知的技術。

本實用新型的優點是：

本實用新型與現有技術相比，主要具有以下優點：