[實用新型]實現光斑能量分布變化的多束激光加工鏡組與激光器系統

有效

• 申請號: 201822228847.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN209407660U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 薛飛;張智;趙紀元;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安增材制造國家研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/064
• 分類號: B23K26/064
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本實用新型提供一種實現光斑能量分布變化的多束激光加工鏡組與激光器系統，加工鏡組包括鏡筒組件與支撐調節組件；鏡筒組件包括n個鏡筒，各鏡筒內部沿光束傳播方向依次固定準直鏡與會聚鏡；支撐調節組件包括支撐組件及調節組件；支撐組件包括中心桿與固定圈，中心桿位于固定圈的軸向中心，中心桿通過多個支撐桿與固定圈固連；調節組件包括滑塊及n個連桿，滑塊能夠沿中心桿滑動并定位；n個連桿的一端分別與滑塊的側壁鉸接，每個連桿的另一端分別與每個鏡筒外壁中上部鉸接；固定圈與各鏡筒下部側壁鉸接。解決了激光光斑尺寸和能量分布不易調節及調節成本高的問題。

技術領域

本實用新型涉及一種可實現光斑能量分布變化的多束激光加工鏡組與激光器系統。

背景技術

激光加工頭是激光加工系統的重要組成部分，其主要包括光學鏡組和氣氛或送粉裝置。光學鏡組主要完成將激光光束從高功率光纖激光器的光纖端面傳輸至工作平面上，主要包括準直鏡部分和會聚鏡部分，整個傳輸過程一般為單光束傳輸。這個構造的傳統激光加工頭輸出的激光光斑一般為實心光斑，只能通過改變激光光束作用在工作平面上的尺寸來改變激光光斑的能量分布。現有的傳統激光加工頭鏡組通過準直和會聚鏡部分將激光光束傳輸至工作平面上，在改變激光光斑尺寸和能量分布時主要采用以下方式：

光斑大小調整方案，主要包括以下兩種：

1、空間離焦方式：根據激光光束傳播特點，改變激光作用在工作面上的光斑尺寸，該方式不能直接和連續地變化光斑，因為要與粉束耦合，如果直接離焦會改變粉斑的尺寸和會聚特性；

2、電動或手動改變會聚鏡片位置離焦：電動或手動改變會聚鏡片位置實現會聚鏡片的加工頭內離焦，這樣會導致激光頭結構復雜，整體長度較長。

光斑能量分布模式調整方案，主要包括以下三種：

1、使用焦點光斑；使得多模大芯徑激光會是平頂能量分布，單模小芯徑激光會是高斯分布；

2、使用離焦光斑，激光光斑會是類高斯分布，無論是焦點光斑或者離焦光斑，都需要改變激光光束的縱向位置才能改變；

3、使用其他光學部件主動改變激光光斑能量分布，調節不靈活，且成本較高。除了改變激光光斑尺寸和光斑能量變化較為復雜不靈活外，當需要使用高功率激光時，就要配用高功率光纖激光器，而這種激光器往往因為高功率合束器的原因會導致激光器的價格非常高。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供可實現光斑能量分布變化的多束激光加工鏡組與激光器系統，解決激光光斑尺寸和能量分布不易調節及調節成本高的問題。本實用新型通過某一個調節裝置可以使三路以上準直會聚的單模光纖激光器激光向同一點會聚或者圍繞一點形成空心點狀分布的光點圈，并且該光圈的大小可以根據調節裝置進行改變，并且可以通過采用多束低功率激光合成工作來替換高功率激光器。

本實用新型的技術解決方案是提供一種實現光斑能量分布變化的多束激光加工鏡組，其特殊之處在于：包括鏡筒組件與支撐調節組件；

上述鏡筒組件包括n個鏡筒，各鏡筒內部沿光束傳播方向依次固定準直鏡與會聚鏡；其中n為大于等于1的正整數；

上述支撐調節組件包括支撐組件及調節組件；

上述支撐組件包括中心桿與固定圈，上述中心桿位于固定圈的軸向中心，上述中心桿通過多個支撐桿與固定圈固連；

上述調節組件包括滑塊及n個連桿，上述滑塊能夠沿中心桿滑動并定位；n個連桿的一端分別與滑塊的側壁鉸接，每個連桿的另一端分別與每個鏡筒外壁中上部鉸接；上述固定圈與各鏡筒下部側壁鉸接。

進一步地，為了實現鏡筒的穩定固定，該多束激光加工鏡組還包括設置在連桿另一端的鏡筒固定圈，連桿與鏡筒固定圈通過鉸鏈連接，各鏡筒位于鏡筒固定圈內并固定。

進一步地，固定圈為圓環形。