[實用新型]基于多個光纖輸出模塊和多通道光學系統的激光加工頭

有效

• 申請號: 202022364074.7
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN214937800U
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 方笑塵;方強
• 申請（專利權）人: 方笑塵
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;G02B27/09
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本實用新型公開了一種基于多個光纖輸出模塊和多通道光學系統的激光加工頭，包括N個光纖輸出激光模塊、與光纖輸出激光模塊對應的M個光學成像系統及與光學成像系統對應的P個光學偏轉器件；所述M個光學成像系統的光軸平行；所述光學偏轉器件位于與之對應的所述光學成像系統的后方，所述光學偏轉器件為光楔或者反射鏡；所述光纖輸出激光模塊發出的光通過與之對應的所述光學成像系統及與之對應的光學偏轉器件后，在光學成像系統后方形成復合光斑，本實用新型的激光加工頭可應用于多種激光加工領域，特別是能夠進一步降低激光加工系統的制造難度及制造成本。

技術領域

本實用新型屬于激光加工技術領域，尤其涉及一種基于多個光纖輸出模塊和多通道光學系統的激光加工頭。

背景技術

在大功率激光加工中，需要采用各種光斑結構滿足加工加工要求。目前業界實現復雜光斑結構的方法是：(1)首先將小功率激光模塊發出的光通過合束器變成大功率光束；(2)然后通過分光元件和光學系統產生所需的復雜光斑結構。這種技術方案的主要問題是合束器的引入帶來了極大的熱問題需要解決，使合束器的制造難度極高，制造成本也很高。中國專利ZL201921322737.X“基于多個光纖輸出激光模塊的復合光斑激光系統及加工頭”公布了一種新的技術方案，它回避了合束器的使用，直接基于多個小功率激光輸出模塊構建激光光斑結構，帶來的好處是激光系統中的熱問題分布在多個點處，每個點處的熱問題都大幅降低，使系統的穩定性和成本都大幅降低。但在該技術方案中，多個準直器系統共享同一個聚焦鏡頭，當準直器通道數量較大時，聚焦透鏡的通光孔徑變大，數值孔徑也變大，這增加設計和制造難度，增加系統成本。中國專利ZL201921319138.2“基于多個光纖輸出激光模塊的中心送料激光系統及加工頭”公布了一種新的激光熔覆技術方案，該技術方案實現了光包粉激光熔覆，可以大幅提高光粉的作用距離，為超高速激光熔覆提供了一種完美的解決方案，但該方案由于采用中心帶孔的特種鏡頭，制造成本高。同樣，當準直系統增多式，聚焦透鏡的通光孔徑變大，數值孔徑也變大，這增加設計和制造難度，增加系統成本。

實用新型內容

為了解決現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種基于多個光纖輸出模塊和多通道光學系統的激光加工頭，本實用新型的激光加工頭可應用于多種激光加工領域，特別是能夠進一步降低激光加工系統的制造難度及制造成本。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是，一種基于多個光纖輸出模塊和多通道光學系統的激光加工頭，包括N個光纖輸出激光模塊、與光纖輸出激光模塊對應的M個光學成像系統及與光學成像系統對應的P個光學偏轉器件；其中：M大于等于2；M小于等于N；P小于等于M；

所述M個光學成像系統的光軸平行；所述N個光纖輸出激光模塊分成M組，每組光纖輸出激光模塊的輸出光纖端面設置在與之對應的所述光學成像系統的前方；所述光學偏轉器件位于與之對應的所述光學成像系統的后方，所述光學偏轉器件為光楔或者反射鏡；所述光纖輸出激光模塊發出的光通過與之對應的所述光學成像系統及與之對應的光學偏轉器件后，在光學成像系統后方形成復合光斑。

進一步的，通過調整激光模塊光纖輸出端面位置、纖芯形狀、纖芯尺寸、所對應成像系統的放大率、及所對應偏轉光學器件參數，使諸所述光纖輸出激光模塊輸出光纖端面通過對應的光學系統及所述偏轉器件后在像面成的像疊加在一起，形成一個單一的光斑；所述形成的單一的光斑區域的強度相同，或者光斑區域內中間功率高、邊緣功率低，或者光斑區域內中間功率低，邊緣功率高。

進一步的，通過調整激光模塊光纖輸出端面位置、纖芯形狀、纖芯尺寸、所對應成像系統的放大率、及所對應偏轉光學器件參數，使諸所述光纖輸出激光模塊輸出光纖端面通過對應的光學系統及所述偏轉器件后在像面成的像疊加在一起，形成分布在幾個分離區域的光斑。