一种防回光激光加工头及加工设备制造技术

本发明专利技术公开了一种防回光脉冲激光加工头及加工设备，包括激光扫描振镜

【技术实现步骤摘要】
一种防回光激光加工头及加工设备


[0001]本专利技术属于激光
3D
加工
，尤其涉及一种防回光激光加工头及加工设备
。

技术介绍

[0002]脉冲激光器可以在极短的时间内提供极高的峰值功率在微小的区域内对材料表面进行加工，例如表面雕刻
、
标记
、
清洗
、
切割
、
焊接等，可以对金属材料
、
无机脆性材料
、
塑料等各种材料进行加工，还可以对透明材料内部进行加工
。
随着加工需求的不断增加，对激光加工光斑能量的要求不断增加，需要平均功率越来越高的脉冲激光器
。
而脉冲激光器平均功率的提高受激光器件和材料特性的限制，因此，目前大功率激光器通常由光纤合束器将多个小功率激光器合束而成
。
这种激光合束技术的特点是对光束质量的劣化较大，不利于激光加工光学系统的设计
。
此外，由于脉冲激光器对回向反射光比较敏感，通常需要在光路中设置光隔离器，而光隔离器由于材料和器件的特性的限制，其耐受光的能力也有限，技术上很难满足要求，且价格昂贵
。
在脉冲激光加工系统中，有时还需要采用连续光进行辅助加工，现有的解决方案是采用两套激光系统同时加工，增加个系统成本和复杂度
。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种防回光激光加工头及加工设备，本专利技术通过合理的结构设计，可以从结构上大幅减小回光，并直接采用小功率激光模块，优化删除合束环节，从而大幅减低设备成本，本专利技术在还通过将脉冲光和连续光整合在一个系统中，降低系统复杂度
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的方案是提供一种防回光激光加工头，包括激光扫描振镜
、
平场聚焦镜头和至少二个准直镜头，还包括在每个所述准镜头前对应设置的光纤输出激光模块，其中：
[0005]所述准直镜头用于将所对应的所述光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光，所有准直镜头并行设置；
[0006]所述激光扫描振镜设置在准直镜头的输出光路上，用于实现一维或两维扫描；
[0007]所述平场聚焦镜头设置在所述激光扫描振镜的输出光路上，将来自所述激光扫描振镜的光束汇聚成多个光斑；
[0008]所述光纤输出激光模块中包括相互之间同步工作的脉冲激光模块；其中：
[0009]所述平场聚焦镜头光线出射端的来自对应准直镜头的子光束与平场聚焦镜头的光轴不平行；
[0010]任一子光束与所述平场聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与其它子光束的路径不重合；
[0011]任一子光束中的任一光线与所述平场聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与该子光束中的其它光线的路径不重合
。
[0012]进一步的，所述准直镜头光轴平行且与所述平场聚焦镜头光轴平行；通过调整光
纤输出激光模块光纤输出端面位置
、
纤芯形状
、
纤芯尺寸
、
所对应准直镜头焦距及平场聚焦镜头焦距，使所有光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述平场聚焦镜头后在焦面附近成的像叠加在一起形成点光斑；或者在焦面附近成的像排列在一起形成线光斑
。
[0013]本专利技术还提供一种防回光激光加工头，包括动态聚焦镜头
、
激光扫描振镜和至少二个准直镜头，还包括在每个所述准直镜头前对应设置的光纤输出激光模块；其中：
[0014]所述准直镜头用于将所对应的光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光，所有准直镜头并行设置；
[0015]所述动态聚焦镜头设置在准直镜头的输出光路中，将来自准直镜头的光汇聚成后焦面上多个按一定规律分布的光斑；所述动态聚焦镜头包含至少一片可以沿镜头光轴方向移动的透镜，用于使所汇聚的光斑沿光轴方向运动；
[0016]所述激光扫描振镜位于所述动态聚焦镜头的输出光路中，用于实现一维或两维角度扫描；所述动态聚焦镜头与所述激光扫描振镜协同工作，用于使来自准直镜头的所有光斑在所述动态聚焦镜头后方的一个三维空间上扫描；所述光纤输出激光模块中包括相互之间同步工作的脉冲激光模块；其中：
[0017]所述动态聚焦镜头光线出射端的来自对应准直镜头的所有子光束与动态聚焦镜头的光轴均不平行；任一子光束与所述动态聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与其它子光束的路径不重合；任一子光束中的任一光线与所述动态聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与该子光束中的其它光线的路径不重合
。
[0018]进一步的，所述准直镜头光轴平行且与所述动态聚焦镜头光轴平行；通过调整所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置
、
纤芯形状
、
纤芯尺寸
、
所对应准直镜头焦距及动态聚焦镜头焦距，使所有光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述动态聚焦镜头后在像面成的像叠加在一起形成点光斑，或者在像面成的像排列在一起形成线光斑
。
[0019]进一步的，所述动态聚焦镜头包括一个负透镜光组和一个正透镜光组；所述负透镜光组靠近所述准直镜头设置，用于使来自准直镜头的多个平行光束变成来自多个虚像点的发射光；所述正透镜光组用于将来自负透镜光组的光汇聚到正透镜光组后的像面上；
[0020]所述负透镜光组可以沿平行于光轴方向运动
。
[0021]进一步的，在所有准直镜头或所有光纤输出激光模块输出光纤端面区域设置至少一个回光探测系统
。
[0022]进一步的，每个所述光纤输出激光模块对应设置一个回光探测系统；所述回光探测系统是光电探测器，设置在每个所述光纤输出激光模块输出光纤端面附近；
[0023]或者，所述回光探测系统包括光电探测器和一根探测光纤，所述探测光纤的一端设置在光纤输出激光模块输出光纤端面附近，另一端将探测到的回光照射在所述光电探测器上
。
[0024]进一步的，所述回光探测系统包括一个探测镜头和一个光电探测器；所述探测镜头的光轴与所述平场聚焦镜头或动态聚焦镜头的光轴重合，将所述平场聚焦镜头或动态聚焦镜头返回的光汇聚到所述光电探测器上；
[0025]或者，所述回光探测系统包括一个探测镜头
、
一根光纤和一个光电探测器，所述探
测镜头光轴与所述平场聚焦镜头或动态聚焦镜头的光轴重合，用于将所述平场聚焦镜头或动态聚焦镜头返回的光汇聚到所述探测光纤的一个端面上，所述探测光纤另一端面输出的光照射在所述光电探测器上
。
[0026]进一步的，在每个所述准直镜头出光端紧邻处对应设置一个光隔离器；
[0027]所述光纤输出激光模块中还包括至少一个连续光激光模块
。
[0028]进一步的，本专利技术还提供一种激光加工设备，包括上述防回光耐冲激光加工头
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种防回光激光加工头，其特征是：包括激光扫描振镜
、
平场聚焦镜头和至少二个准直镜头，还包括在每个所述准镜头前对应设置的光纤输出激光模块，其中：所述准直镜头用于将所对应的所述光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光，所有准直镜头并行设置；所述激光扫描振镜设置在准直镜头的输出光路上，用于实现一维或两维扫描；所述平场聚焦镜头设置在所述激光扫描振镜的输出光路上，将来自所述激光扫描振镜的光束汇聚成多个光斑；所述光纤输出激光模块中包括相互之间同步工作的脉冲激光模块；其中：所述平场聚焦镜头光线出射端的来自对应准直镜头的子光束与平场聚焦镜头的光轴不平行；任一子光束与所述平场聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与其它子光束的路径不重合；任一子光束中的任一光线与所述平场聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与该子光束中的其它光线的路径不重合
。2.
根据权利要求1所述的防回光激光加工头，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述平场聚焦镜头光轴平行；通过调整光纤输出激光模块光纤输出端面位置
、
纤芯形状
、
纤芯尺寸
、
所对应准直镜头焦距及平场聚焦镜头焦距，使所有光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述平场聚焦镜头后在焦面附近成的像叠加在一起形成点光斑；或者在焦面附近成的像排列在一起形成线光斑
。3.
一种防回光激光加工头，其特征是：包括动态聚焦镜头
、
激光扫描振镜和至少二个准直镜头，还包括在每个所述准直镜头前对应设置的光纤输出激光模块；其中：所述准直镜头用于将所对应的光纤输出激光模块的输出光纤端面输出的光变成平行光，所有准直镜头并行设置；所述动态聚焦镜头设置在准直镜头的输出光路中，将来自准直镜头的光汇聚成后焦面上多个按一定规律分布的光斑；所述动态聚焦镜头包含至少一片可以沿镜头光轴方向移动的透镜，用于使所汇聚的光斑沿光轴方向运动；所述激光扫描振镜位于所述动态聚焦镜头的输出光路中，用于实现一维或两维角度扫描；所述动态聚焦镜头与所述激光扫描振镜协同工作，用于使来自准直镜头的所有光斑在所述动态聚焦镜头后方的一个三维空间上扫描；所述光纤输出激光模块中包括相互之间同步工作的脉冲激光模块；其中：所述动态聚焦镜头光线出射端的来自对应准直镜头的所有子光束与动态聚焦镜头的光轴均不平行；任一子光束与所述动态聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与其它子光束的路径不重合；任一子光束中的任一光线与所述动态聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与该子光...

【专利技术属性】
技术研发人员：方强，方笑尘，
申请(专利权)人：方强，
类型：发明
国别省市：