[發(fā)明專利]使用光束進行材料加工的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880047422.0
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN110914015B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設計）人: B·維克托;C·A·里韋拉;D·A·V·克萊爾;R·法羅
• 申請（專利權）人: 恩耐公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/064;H01S3/067;G02B6/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

一種使用光束進行材料加工的方法包括：將光束發(fā)射到具有第一折射率輪廓(RIP)的第一長度光纖中；將來自第一長度光纖的光束耦合到具有第二RIP的第二長度光纖中；在第一長度光纖中、在第二長度光纖中或在第一和第二長度光纖中修改光束的一個或多個光束特性；和/或從第二長度光纖生成輸出光束，該輸出光束具有光束的經修改的一個或多個光束特性。第一RIP可以與第二RIP相同或不同。一個或多個光束特性的修改可以包括將一個或多個光束特性從第一狀態(tài)改變到第二狀態(tài)。第一狀態(tài)可以不同于第二狀態(tài)。

相關申請

本申請是2017年5月26日提交的國際申請PCT/US2017/034848的部分延續(xù)，該國際申請要求2016年9月29日提交的美國臨時申請No.62/401,650的權益。本申請是2017年5月26日提交的美國專利申請No.15/607,411的部分延續(xù)，該美國專利申請要求2016年9月29日提交的美國臨時申請No.62/401,650的權益。本申請是2017年5月26日提交的美國專利申請No.15/607,410的部分延續(xù)，該美國專利申請要求2016年9月29日提交的美國臨時申請No.62/401,650的權益。本申請是2017年5月26日提交的美國專利申請No.15/607,399的部分延續(xù)，該美國專利申請要求2016年9月29日提交的美國臨時申請No.62/401,650的權益。以上申請的全部內容通過引用結合于此。

技術領域

本文公開的主題總體上涉及使用光束進行材料加工的方法和系統(tǒng)。本文公開的主題還涉及使用激光束的使用光束進行材料加工的方法和系統(tǒng)，例如光纖耦合激光器(例如，二極管激光器、光纖激光器、釔鋁石榴石(“YAG”)激光器)或二極管激光器(例如，光纖耦合二極管激光器、自由空間二極管激光器)。

背景技術

高功率光纖耦合激光器的使用在各種應用中繼續(xù)受到歡迎，例如，涉及釬焊、包覆、上釉、熱處理和焊接的材料加工。這些激光器包括例如光纖激光器、圓盤激光器、二極管激光器、二極管泵浦固態(tài)激光器和燈泵浦固態(tài)激光器。在這些系統(tǒng)中，光功率經由光纖從激光器傳送到工件。

各種光纖耦合激光器材料加工任務可能需要不同的光束特性(例如，空間輪廓和/或發(fā)散度輪廓)。例如，切割厚金屬和焊接通常需要比切割薄金屬更大的光斑尺寸。理想情況下，激光束的特性是可調整的，以實現(xiàn)對這些不同任務的優(yōu)化加工。常規(guī)上，用戶有兩種選擇：(1)采用具有固定光束特性的激光系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于不同的任務，但對大多數(shù)任務來說不是最佳的(即，在性能和靈活性之間折衷)；或者(2)購買激光系統(tǒng)或附件，其提供可變光束特性，但增加了顯著的成本、尺寸、重量、復雜性，并且可能會導致性能下降(例如，例如，光損耗或由于在改變光束特性時所涉及的延遲而導致的速度降低)或可靠性下降(例如，魯棒性降低或可運行時間縮短)。當前可用的能夠改變光束特性的激光系統(tǒng)通常需要使用自由空間光學器件或其他復雜且昂貴的附加機構(例如，變焦透鏡、反射鏡、可平移或機動化的透鏡、組合器等)，以改變光束特性。似乎沒有一種解決方案能夠提供所需的光束特性可調整性，從而最大限度地減少或消除對使用自由空間光學器件或其他附加部件的依賴，這些部件在成本、復雜性、性能和/或可靠性方面帶來了相當大的損失。因此，該行業(yè)需要一種用于提供變化的光束特性的光纖內裝置，該裝置不需要或最小化自由空間光學器件的使用，并且可以避免顯著的成本、復雜性、性能折衷和/或可靠性降低。

此外，通過提供操縱適合手頭任務的光束特性的能力，可以提高應用的有效性和效率，例如，涉及釬焊、包覆、上釉、熱處理和焊接的材料加工。因此，該行業(yè)需要一種光纖內設備，用于一致地、可預測地和快速地提供變化的光束特性。

發(fā)明內容

本文至少公開了使用光束進行材料加工的方法和系統(tǒng)。