[發(fā)明專利]一種激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910139487.4
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN111604584A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張峰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海金光柔生物科技有限公司
• 主分類號: B23K26/0622
• 分類號: B23K26/0622;B08B7/00
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本發(fā)明涉及一種激光清洗與激光沖擊強化處理激光裝置。本發(fā)明的一個實施例公開了一種激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置，包括依次按順序共光軸設(shè)置的低于傳輸光纖損傷閾值的激光器(1)、光束耦合鏡組件(2)、光纖(3)、光束整形器(4)、激光放大器(5)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器組件(6)、分光器(7)、LD半導(dǎo)體泵浦模塊(8)、選偏裝置(9)，包括能夠控制上述激光光路輸出激光的工作方式和輸出激光能量的控制裝置，包括輸出端遠程作業(yè)控制與監(jiān)控裝置。本發(fā)明提供的激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置結(jié)構(gòu)可靠，實用性強，可廣泛用于核電、飛機、水下作業(yè)等激光加工、激光處理領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置，屬于激光清洗、激光沖擊強化、激光工業(yè)加工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著激光切割、激光焊接、激光清洗、激光沖擊強化、激光水下作業(yè)等應(yīng)用的發(fā)展，對激光加工參數(shù)處理提出了更多的要求，激光清洗、激光沖擊強化等部分領(lǐng)域?qū)Χ堂}寬激光的脈沖能量有具體應(yīng)用需求，目前的光纖激光材料加工主要采用單光纖傳輸激光束匯聚到材料表面移動激光頭對材料進行加工處理，大能量短脈寬、超短脈寬的激光光束光纖耦合傳輸受光纖自身的激光損傷閾值限制，光纖耦合傳輸輸出能量有限，在需要更大脈沖能量處理的使用上無法滿足光纖柔性傳輸加工的需求。在核電站、水下作業(yè)、管道內(nèi)等需要小型移動機器人深入引導(dǎo)作業(yè)的領(lǐng)域，將激光器光源直接安裝在機器人機械手臂末端移動加工，存在激光光源體積大較笨重、激光器內(nèi)部諧振腔等對振動敏感的光學(xué)器件容易失調(diào)的缺陷。激光沖擊強化技術(shù)在核電站運行維護期間對應(yīng)力腐蝕開裂老化部件的使用能有效抑制開裂、緩解開裂部件的持續(xù)惡化，降低運營成本。飛機、航天領(lǐng)域關(guān)鍵器件的處理與維護也依賴于激光清洗與沖擊強化技術(shù)提升安全性，降低運營成本，對能量使用要求高的領(lǐng)域主要以導(dǎo)光臂傳輸為主，而導(dǎo)光臂傳輸激光不方便實現(xiàn)一些應(yīng)用領(lǐng)域的柔性靈活加工，作業(yè)空間狹小或彎曲等很難應(yīng)用，且輸出激光光束質(zhì)量受導(dǎo)光臂內(nèi)部反射鏡形變影響容易發(fā)生惡化。

從現(xiàn)有的實際應(yīng)用需求出發(fā)，本發(fā)明提出了通過光纖傳輸實現(xiàn)短脈寬、大能量、長距離、性能穩(wěn)定的柔性加工激光裝置，通過該裝置可方便實現(xiàn)大能量納秒、皮秒、飛秒激光的柔性加工。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種大能量窄脈寬脈沖激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置，以實現(xiàn)在較長距離大范圍內(nèi)方便操作與穩(wěn)定作業(yè)，針對對脈沖能量要求高的核電、水下、管道、模具等應(yīng)用領(lǐng)域的材料處理加工作業(yè)提供方便的柔性加工手段。

(二)技術(shù)方案

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種激光清洗與激光強化用柔性加工激光裝置，該激光包括依次按順序共光軸設(shè)置的低于傳輸光纖損傷閾值的激光器(1)、光束耦合鏡組件(2)、光纖(3)、光束整形器(4)、激光放大器(5)、非線性頻率轉(zhuǎn)換器組件(6)、分光器(7)，包括能夠控制上述激光光路輸出激光的工作方式和輸出激光能量的操作端控制裝置，包括輸出端遠程作業(yè)控制系統(tǒng)與監(jiān)控裝置。

上述方案中，所述激光器(1)既可以為納秒、皮秒、飛秒單一輸出激光器，也可以為納秒、皮秒、飛秒與長脈寬激光方便切換或同時輸出的多脈寬激光，也可以為通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)不同脈寬脈沖的順序發(fā)射激光，以方便滿足多種工業(yè)加工應(yīng)用。

上述方案中，所述光束耦合鏡組件(2)即可以為單透鏡耦合裝置也可以為多鏡組光束耦合組件，在勻化光束能量分布的同時提升激光光束能量耦合效率。

上述方案中，所述光纖(3)為傳能光纖，激光脈沖通過光纖傳輸實現(xiàn)長距離大范圍長時間柔性加工作業(yè)。

上述方案中，所述光束整形器(4)為激光從光纖輸出后為匹配后續(xù)激光放大器(5)的激光光路而設(shè)計的光學(xué)鏡組組件。