[發明專利]一種激光打孔方法及系統在審
| 申請號： | 201711117313.5 | 申請日： | 2017-11-13 |
| 公開（公告）號： | CN107824959A | 公開（公告）日： | 2018-03-23 |
| 發明（設計）人： | 覃貝倫;秦應雄;馬修泉;肖瑜;彭浩;唐霞輝 | 申請（專利權）人： | 華中科技大學 |
| 主分類號： | B23K26/046 | 分類號： | B23K26/046;B23K26/06;B23K26/064;B23K26/382 |
| 代理公司： | 華中科技大學專利中心42201 | 代理人： | 廖盈春,李智 |
| 地址： | 430074 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 激光 打孔 方法 系統 | ||
1.一種激光打孔系統，其特征在于，包括：激光器光源、分束開關、偏振光束變換單元以及合束開關；
所述激光器光源，用于發射基模高斯光束；
所述分束開關，用于控制所述基模高斯光束是否發生偏轉，當不發生偏轉時，所述基模高斯光束通過所述合束開關作用于待加工的工件；
所述偏振光束變換單元，用于當所述基模高斯光束發生偏轉時，將偏轉后的基模高斯光束轉換成環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束；
所述合束開關，用于當所述分束開關控制所述基模高斯光束發生偏轉時，控制所述環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束發生偏轉，使得所述偏轉后的環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束與激光器光源發射基模高斯光束同軸，以使所述環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束作用于待加工的工件。
2.根據權利要求1所述的激光打孔系統，其特征在于，還包括：軸錐棱鏡；
所述軸錐棱鏡位于所述偏振光束變換單元和所述合束開關之間，用于將環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束轉換成環形角向偏振型的高階貝塞爾光束，使其具有近無衍射傳輸的特性；
所述合束開關，用于使所述環形角向偏振型的高階貝塞爾光束作用于待加工的工件。
3.根據權利要求2所述的激光打孔系統，其特征在于，還包括：所述第一反射鏡和第二反射鏡；
所述第一反射鏡和第二反射鏡分別與所述激光器光源發射的基模高斯光束呈135度角和45度角，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡垂直；
當所述基模高斯光束發生偏轉時，通過控制所述分束開關使基模高斯光束偏轉90度，使其入射到與其成45度角的第一反射鏡上；
所述第一反射鏡用于偏轉后的基模高斯光束反射至所述偏振光束變換單元，所述第一反射鏡反射后的光束與所述激光器光源發射的基模高斯光束的方向平行；
所述第二反射鏡與所述軸錐棱鏡轉換得到的環形角向偏振型的高階貝塞爾光束呈45度角，用于將所述高階貝塞爾光束反射至所述合束開關；
通過控制所述合束開關使所述高階貝塞爾光束偏轉90度，使得所述偏轉后的環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束與激光器光源發射基模高斯光束同軸。
4.根據權利要求3所述的激光打孔系統，其特征在于，還包括：第一準直調焦單元和第二準直調焦單元；
所述第一準直調焦單元位于未發生偏轉的基模高斯光束所在光路，其位于分束開關和合束開關之間，用于對該光路中的光束進行準直擴束與焦距調節；
所述第二準直調焦單元位于發生偏轉的基模高斯光束所在光路，其位于軸錐棱鏡和第二反射鏡之間，用于該光路中的光束進行準直擴束與焦距調節。
5.根據權利要求1至4任一項所述的激光打孔系統，其特征在于，還包括：輸出聚焦單元；
所述輸出聚焦單元位于合束開關和待加工的工件之間，用于對所述合束開關輸出的光束聚焦并調整光束的焦點在待加工工件的位置，使得加工效果最佳。
6.根據權利要求5所述的激光打孔系統，其特征在于，通過控制所述分束開關和合束開關實現基模高斯光束和環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束兩種類型光束切換作用于所述待加工工件。
7.一種激光打孔方法，其特征在于，包括：
發射基模高斯光束；
控制所述基模高斯光束是否發生偏轉，當不發生偏轉時，所述基模高斯光束作用于待加工的工件；
當所述基模高斯光束發生偏轉時，將偏轉后的基模高斯光束轉換成環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束；
當所述基模高斯光束發生偏轉時，控制所述環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束發生偏轉，使得所述偏轉后的環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束與未偏轉的基模高斯光束同軸，以使所述環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束作用于待加工的工件。
8.根據權利要求7所述的激光打孔方法，其特征在于，還包括：
將環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束轉換成環形角向偏振型的高階貝塞爾光束，使其具有近無衍射傳輸的特性；
所述環形角向偏振型的高階貝塞爾光束作用于待加工的工件。
9.根據權利要求7或8所述的激光打孔方法，其特征在于，對待加工工件進行加工的輸出加工光束包括基模高斯光束或環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束；
所述方法還包括：
對所述輸出加工光束聚焦并調整光束的焦點在待加工工件的位置，使得加工效果最佳。
10.根據權利要求9所述的激光打孔方法，其特征在于，通過控制所述基模高斯光束是否發生偏轉，以實現基模高斯光束和環形角向偏振型的拉蓋爾-高斯光束兩種類型光束切換作用于所述待加工工件。
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