[發明專利]激光切割系統

在審

• 申請號: 202011208378.2
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112496529A
• 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: 唐楠

本發明實施例公開了一種激光切割系統，所述激光切割系統沿光路方向依次包括：激光單元，用于提供激光束；擴束單元，用于將所述激光束擴展成擴束激光束；勻光單元，用于將所述擴束激光束調制成光強平頂均勻分布的均勻激光束；遮擋單元，用于遮擋所述均勻激光束的邊緣部分和所述均勻激光束之外的雜光；光束轉換單元，用于將所述均勻激光束調制成中空的環形激光束，并沿光軸方向形成貝塞爾激光束；以及準直聚焦組件，用于將所述貝塞爾激光束進行準直聚焦。本發明解決了現有激光加工系統由于光強分布為高斯分布造成的被切割材料斷面的大錐度、斷面均勻性差等問題。

技術領域

本發明涉及激光加工的技術領域，尤其涉及一種激光切割系統。

背景技術

與傳統機械切割工具相比，激光束以一種非接觸方式并使用其峰值能量對材料進行切割，這種切割方式的加工速度快和加工效率高，逐步成為材料切割的主流加工設備。

目前，激光切割系統主要有兩種方式，一種是通過改變激光切割頭的聚焦面且多次重復切割，另一種是利用貝塞爾激光束實現長焦深的一次性切割。當前一次性切割主要使用了貝塞爾激光束方式增大切割頭的焦深，其加工效率高，但存在的問題是：激光器出射的激光束，其光強分布為高斯分布，即激光束光斑中心區域的能量高，邊緣區域的能量少，因此激光切割頭生成的焦線區域內各焦點上能量不均勻，在切割材料時，尤其是脆硬性材料時，會造成斷面的錐度較大，斷面的均勻性不理想等情況。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種激光切割系統，用于解決現有激光加工系統由于光強分布為高斯分布造成的被切割材料斷面的大錐度、斷面的均勻性差等問題。為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明提出一種激光切割系統，所述激光切割系統沿光路方向依次包括：

激光單元，用于提供激光束；

擴束單元，用于將所述激光束擴展成擴束激光束；

勻光單元，用于將所述擴束激光束調制成光強平頂均勻分布的均勻激光束；

遮擋單元，用于遮擋所述均勻激光束的邊緣部分和所述均勻激光束之外的雜光；

光束轉換單元，用于將所述均勻激光束調制成中空的環形激光束，并沿光軸方向形成貝塞爾激光束；以及

準直聚焦組件，用于將所述貝塞爾激光束進行準直聚焦。

優選地，所述光束轉換單元為凹錐形透鏡或凸錐形透鏡；所述光束轉換單元為所述凹錐形透鏡時，其凹錐面開口朝向所述遮擋單元一側；所述光束轉換單元為所述凸錐形透鏡時，其平面朝向所述遮擋單元一側。

優選地，所述準直聚焦組件為倒置的開普勒望遠系統，用于將所述貝塞爾激光束進行壓縮，以將所述貝塞爾激光束進行準直聚焦。

優選地，所述倒置的開普勒望遠系統沿光路方向依次包括準直單元和聚焦單元，所述準直單元為中繼鏡，所述聚焦單元為物鏡。

優選地，所述激光切割系統的焦深計算公式為：

式中：f₁為所述中繼鏡的焦距，f₂為所述物鏡的焦距，l為所述貝塞爾激光束區域的長度。

優選地，所述物鏡與所述中繼鏡的焦距比值為M，所述焦距比值M＜1。

優選地，所述中繼鏡為正光焦度的透鏡。

優選地，所述勻光單元為勻光元件、勻光組件和衍射光學元件中的一種。

優選地，所述遮擋單元為孔徑光闌。

優選地，所述激光單元為皮秒激光器、飛秒激光器等高功率激光器中的一種。

實施本發明實施例，將具有如下有益效果：