[發明專利]光路組件、激光切割頭及激光切割設備

在審

• 申請號: 202011207863.8
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112496528A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 鄒武兵;李璟;張德安;段家露;吳飛龍
• 申請（專利權）人: 深圳市韻騰激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046;B23K26/06;B23K26/064;B23K26/38
• 代理公司: 深圳中細軟知識產權代理有限公司 44528
• 代理人: 閻昱辰

本發明提供了一種光路組件、激光切割頭及激光切割設備，光路組件包括激光光路、貝塞爾光束發生器、準直鏡以及聚焦鏡，激光光路具有入射端以及出射端，用于將高斯激光光束轉換為貝塞爾激光束的貝塞爾光束發生器包括第一凹錐透鏡，并朝出射端輸出第一激光束，貝塞爾激光束位于遠離第一凹錐透鏡出射端的一側；準直鏡用于對第一激光束進行準直并設于遠離貝塞爾光束發生器入射端的一側；聚焦鏡用于聚焦激光束。本實施例的激光切割設備以及激光切割頭通過設置上述實施例中的光路組件，在滿足輸出能夠切割例如玻璃等透明元件的出射激光束的前提下，激光切割頭的光學總長與貝塞爾光束發生器的結構參數無關，同時內部結構簡單，便于裝配，使用效果好。

技術領域

本發明涉及激光切割技術領域，尤其涉及一種光路組件、激光切割頭及激光切割設備。

背景技術

在現有技術中，切割例如玻璃等透明材料一般采用刀輪切割和激光切割，激光切割由于具有高精度、高效率等優點，激光切割設備在透明材料切割領域的占比也在不斷提高。

傳統的激光切割設備大多使用錐頂角的角度范圍在170°-180°之間的凸錐形透鏡，由于激光束通過凸錐形透鏡之后，其產生的貝塞爾光束位于靠近凸錐形透鏡出射光束束的一側區域，在配合中繼透鏡以及聚焦透鏡之后，整體的光路長度較長，這就導致激光切割設備的整體體積較大，一方面不利于激光切割設備中激光切割頭的集成，另一方面也提高了激光切割設備的精度控制的難度，使用效果較差。

因此有必要設計一種新型的激光切割設備，以改變現狀。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種光路組件、激光切割頭及激光切割設備，用于解決傳統激光切割設備整體體積較大的問題。

本發明提出一種光路組件，包括：

激光光路，具有入射端以及出射端，激光光束自所述入射端進入所述光路組件，并由所述出射端射出；

貝塞爾光束發生器，包括第一凹錐透鏡，所述貝塞爾光束發生器用于將所述高斯激光光束轉換為貝塞爾激光束，并朝所述出射端輸出第一激光束；所述貝塞爾光束位于所述第一凹錐透鏡遠離所述出射端的一側；

準直鏡，設于遠離所述貝塞爾光束發生器的所述入射端的一側，所述準直鏡用于對所述第一激光束進行準直，并朝所述出射端輸出第二激光束；以及

聚焦鏡，設于所述準直鏡遠離的所述入射端的一側，所述聚焦鏡用于將所述第二激光束進行聚焦，并自所述出射端輸出出射激光束。

在本發明的一些實施例中，所述準直鏡和所述聚焦鏡均為凸透鏡。

在本發明的一些實施例中，所述準直鏡的凸面和所述聚焦鏡的凸面均朝向遠離所述出射端的一側設置，且所述第一凹錐透鏡的凹部位于遠離所述出射端的一側。

在本發明的一些實施例中，所述第一凹錐透鏡至所述準直鏡的距離小于所述準直鏡的焦距。

在本發明的一些實施例中，所述貝塞爾激光束在所述激光光路上的線長為L，所述線長L通過公式：

求得；其中，D為所述激光光束的光束直徑，θ為所述第一凹錐透鏡的錐頂角、n為所述第一凹錐透鏡的折射率。

在本發明的一些實施例中，所述貝塞爾光束發生器還包括第二凹錐透鏡，所述第二凹錐透鏡設于所述第一凹錐透鏡遠離所述出射端的一側，且所述第二凹錐透鏡的凹部位于遠離所述入射端的一側，所述貝塞爾光束至少部分位于所述第二凹錐透鏡遠離所述出射端的一側；所述第二凹錐透鏡至所述準直鏡的距離小于所述準直鏡的焦距。

在本發明的一些實施例中，所述貝塞爾光束在所述激光光路上的線長為L，所述線長L通過公式：