[發明專利]聚焦透鏡及其激光切割頭

有效

• 申請號: 201610281324.6
• 申請日: 2016-04-29
• 公開（公告）號: CN105728955B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 李剛;居劍;蔣峰
• 申請（專利權）人: 深圳市創鑫激光股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/046
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 劉健,黃韌敏

技術領域

本發明涉及激光切割技術領域，尤其涉及一種聚焦透鏡及其激光切割頭。

背景技術

現有技術中，激光器的切割頭主要方式都只是單焦點設計，焦深受光斑大小和焦距長短影響，已經到了設計理念的極限。切割材料過程中，不同材料對光斑大學和焦距長短要求比較嚴格，例如不銹鋼材料焦點處于材料下表面時，切割效果更好，而碳鋼焦點處于材料上表面時，切割效果更好，在現有單焦點設計中，很難能夠方便地實現不同表面聚焦或者通過焦點匯聚提高切割的深度。

綜上可知，現有技術在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發明內容

針對上述的缺陷，本發明的目的在于提供一種聚焦透鏡及其激光切割頭，能夠增加焦深長度，提高設備的加工能力和切縫加工質量。

為了實現上述目的，本發明提供一種聚焦透鏡，所述聚焦透鏡上設有至少一第一透射單元和一第二透射單元，所述第二透射單元環繞在所述第一透射單元的外邊緣且所述第一透射單元內嵌在所述第二透射單元中間的鏤空部位，所述第一透射單元與所述第二透射單元分別采用不同折射率的第一光學材料和第二光學材料制成。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述第一光學材料和所述第二光學材料的折射率之差為0.005～0.030，即達到焦點偏移范圍為1～10mm。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述聚焦透鏡為曲面球透鏡、平凸透鏡、其他聚焦鏡片或組合聚焦鏡片，所述第一透射單元和所述第二透射單元分別為內透鏡和外透鏡。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述內透鏡為曲面內圓柱形，所述外透鏡為與所述內透鏡相適配的曲面外圓環柱形，以形成內外兩部分在同一聚焦系統的光能量分布。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述內透鏡設在所述外透鏡的中心，且所述內透鏡與所述外透鏡的圓心相同，以確保雙焦點的有效耦合。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述外透鏡由高純熔石英的材料制成，所述內透鏡由摻雜高純熔石英的材料制成；或者

所述外透鏡由摻雜高純熔石英的材料制成，所述內透鏡由高純熔石英的材料制成；所述外透鏡和所述內透鏡分別逆向摻雜控制折射率的情況，以提高聚焦偏移量。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述摻雜高純熔石英的材料為摻雜鍺元素的高純熔石英的材料以提高折射率。

或者，所述摻雜高純熔石英的材料為摻雜氟元素的高純熔石英的材料以降低折射率。

根據本發明所述的聚焦透鏡，所述內透鏡與所述外透鏡為一體成型結構。

本發明還提出一種包括所述聚焦透鏡的激光切割頭。

本發明通過在所述聚焦透鏡上設置用不同折射率的材料制成的透射單元，由不同的折射差可產生多個焦點聚焦。借此，本發明能夠增加焦深長度，提高設備的加工能力和切縫加工質量。

附圖說明

圖1為本發明的聚焦透鏡的第一種實施例的正面示意圖；

圖2為本發明的聚焦透鏡的第一種實施例的側面剖析圖；

圖3為現有技術的第一種實施例的光路折射圖；

圖4為現有技術的第二種實施例的光路折射圖；

圖5為本發明的聚焦透鏡的第一種實施例的光路折射圖；

圖6為本發明的聚焦透鏡的第二種實施例的光路折射圖；

圖7為現有技術的第一種實施例激光切割頭的加工示意圖；

圖8為本發明的包括第一種實施例聚焦透鏡的激光切割頭的加工示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

由圖1～2示出本發明所述的第一種實施例的聚焦透鏡100，所述聚焦透鏡100設有至少一個第一透射單元和一第二透射單元，所述第二透射單元環繞在第一透射單元的外邊緣且所述第一透射單元內嵌在第二透射單元中間的鏤空部位，所述第一透射單元與第二透射單元分別采用不同折射率的第一光學材料和第二光學材料制成。由于其采用的所述第一光學材料和第二光學材料的折射率不同則通過激光照射時能夠在所述聚焦透鏡上的第一透射單元和第二透射單元分別產生不同的折射光線，從而形成各自的焦點聚焦；當然，還可以在所述第二透射單元外再環繞至少一其他透射單元，并采用與所述第一光學材料和第二光學材料不同折射率的材料制成，從而可形成多焦點的聚焦透鏡。