[發(fā)明專利]一種用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭及激光加工系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010700865.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111958108A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海林;陳涵天;董靜;朱曉;朱廣志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/067
• 分類號(hào): B23K26/067;B23K26/064;B23K26/04
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，包括：聲光調(diào)制器(1)、聚焦透鏡(2)以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)；所述聲光調(diào)制器(1)和所述聚焦透鏡(2)同軸設(shè)置，且所述聲光調(diào)制器(1)設(shè)置于所述聚焦透鏡(2)之前；所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)與所述聲光調(diào)制器(1)相連；

所述聲光調(diào)制器(1)為布拉格聲光調(diào)制器；所述聲光調(diào)制器(1)用于使沿光軸入射的激光束在聲光作用下發(fā)生衍射，并輸出與所述入射的激光束方向一致的0級(jí)衍射光束，以及偏轉(zhuǎn)角為θ的1級(jí)衍射光束，分別作為第一光束和第二光束；θ≠0；

所述聚焦透鏡用于將所述聲光調(diào)制器(1)輸出的所述第一光束和所述第二光束分別聚焦于待加工表面，聚焦后的焦點(diǎn)分別為第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)；

所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)用于向所述聲光調(diào)制器(1)注入射頻信號(hào)，以控制所述聲光調(diào)制器(1)內(nèi)部的聲光作用，從而控制所述第一光束和所述第二光束的能量分布，和/或控制所述第一焦點(diǎn)和所述第二焦點(diǎn)的間距。

2.如權(quán)利要求1所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，所述聲光調(diào)制器(1)中的聲光介質(zhì)(9)的材料為二氧化碲或石英晶體。

3.如權(quán)利要求1所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，所述聲光調(diào)制器(1)中的電聲換能器(8)的材料為鈮酸鋰晶體。

4.如權(quán)利要求1所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的中心頻率為75MHz。

5.如權(quán)利要求4所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的頻率范圍為59MHz～91MHz。

6.如權(quán)利要求1所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭，其特征在于，所述入射的激光束的波長(zhǎng)為1030nm～1100nm。

7.一種激光加工系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的用于激光加工的聲光雙焦點(diǎn)鏡頭。

8.如權(quán)利要求7所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于，工作時(shí)，按照調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的頻率，將所述第一焦點(diǎn)和所述第二焦點(diǎn)的間距調(diào)整為目標(biāo)間距；

其中，d表示所述第一焦點(diǎn)和所述第二焦點(diǎn)的間距，λ₀表示所述入射的激光束的波長(zhǎng)，f表示所述聚焦透鏡(2)的像方焦距，n和ν_s分別所述聲光調(diào)制器(1)中聲光介質(zhì)(9)的折射率和內(nèi)部聲速，f_s表示所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的頻率。

9.如權(quán)利要求7或8所述的激光加工系統(tǒng)，其特征在于，工作時(shí)，按照調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的功率，將所述第一光束和所述第二光束的能量分布調(diào)整為預(yù)期的能量分布；

其中，η_s表示所述第二光束功率與所述入射的激光束的功率比值，λ₀表示所述入射的激光束的波長(zhǎng)，L和H分別表示所述聲光調(diào)制器(1)中電聲換能器(8)的長(zhǎng)度和寬度，M₂表示所述聲光調(diào)制器(1)中聲光介質(zhì)(9)的品質(zhì)因數(shù)，P_s表示所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)源(3)輸出的射頻信號(hào)的功率。