【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工领域，尤其涉及一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法及整形系统。
技术介绍
1、激光光束在发生聚光时，其光束自光源发射处朝外逐渐呈现渐缩的形态，且会聚于一点后又呈现出渐扩的形态，实际加工过程中通常会采用正离焦或者负离焦的方式对工件进行加工。然而，当工件上照射区域的环径较大，则容易出现加工头喷嘴温度升高，光束难以充分集中的情况，导致被工件的熔化所需时间加长、加工剖面质量不理想；若维持一定环径的焦点深度较浅，则因热透镜效应等发生了焦点偏离时，在照射点处的激光光线的强度分布则不为最优的环形，进而产生待加工物焊接品质恶化等问题。以上均会导致激光光束的能量利用率低于预期，进而影响加工的效率和质量。
2、例如，在激光切割过程中，为防止切割过程中产生的金属飞溅物进入到喷嘴内部造成堵塞，以及防止自工件表面反射的回返光导致加工头内部光路损坏，通常会将普通的喷嘴进行抬高设计（实际加工中，从原本的0.5mm-2mm抬高至15mm附近），从而有效减少回返光并减缓喷嘴内部的堵塞问题。然而，常规的激光束在适配这种抬高喷嘴时，由于其光束的光斑位置、光束的光斑直径均未适应性地发生变化，这就导致部分较大孔径的光束会作用到喷嘴上，使得喷嘴温度升高，同时会导致光束难以聚焦于工件表面，导致工件熔化所需时间加长等问题。
3、基于此，本申请特提出一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法及整形系统，以解决现有技术中所存在的光束能量利用率较低，加工效率较低以及喷嘴发热严重等技术问题。
技术实现思路b>
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法及整形系统，用于解决现有技术中所存在的光束能量利用率较低、加工效率较低以及喷嘴发热严重的问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法及整形系统，
3、一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法，包括如下步骤：
4、s1、对入射激光进行拓束准直；
5、s2、调整准直光束的能量分布，使得准直光束的能量沿光轴匀化分布，以提高准直光束轴向的能量利用率；
6、s3、使激光束聚焦于待加工工件表面。
7、作为优选方案，调整准直光束的能量分布包括：使准直光束沿光轴方向按照预设频率振动。
8、作为优选方案，调整准直光束的振动频率，使得单位时间内激光的能量均匀分布于特定区域。
9、作为优选方案，调整准直光束的能量分布包括：调整准直光束的束腰直径，将束腰部分能量沿光轴均匀分布于远场区域；
10、和/或，
11、通过光束整形缩小准直区域的光斑直径，并调整准直光束的光轴方向光斑直径从大至小缓慢变化，使光轴方向光斑在负焦保持原始光斑形态不变的同时，正焦呈现环形光斑。
12、作为优选方案，调整准直光束的束腰直径或通过光束整形缩小准直区域的光斑直径进一步包括：
13、扩大激光束聚焦的角度和光距。
14、作为优选方案，扩大激光束聚焦的角度和光距包括：扩大激光束聚焦的孔径角，并增加激光束聚焦的入射高度；或，扩大激光束聚焦的系统球差。
15、作为优选方案，将束腰部分能量沿光轴均匀分布于远场区域或调整准直光束的光轴方向光斑直径从大至小缓慢变化的步骤进一步包括：
16、扩大由不同入射高度入射的激光束会聚于光轴不同位置之间的间距；
17、将激光束中具有不同入射高度的各环带光分别会聚至沿光轴方向的不同位置，形成轴向多焦点光束。
18、作为优选方案，由远轴区域入射的激光束的会聚位置相对于由近轴区域入射的激光束的会聚位置更远离于待加工件表面。
19、作为优选方案，使激光束聚焦于待加工工件的步骤包括：对准直光束进行至少一次折射及线度缩放，实现对激光束的横向缩束。
20、作为本申请的另一方面，本申请还提出一种提高激光加工中激光束能量利用率的光学整形系统，该光学整形系统采用上述任一方案中的方法。
21、如上所述，本专利技术提供的一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法，首先对入射激光进行拓束准直，再调整准直光束的能量分布，使得该准直光束的能量沿光轴匀化分布，以提升该准直光束轴向的能量利用率，最后使得该激光束聚焦于待加工工件表面，完成对工件的加工即可。采用本申请所涉及的提高激光加工中激光束能量利用率的方法及光学整形系统，不仅可以使得垂直于光轴的面上的激光光线根据光轴上不同的位置能量强度分布不同，该准直光束沿轴向的能量利用率得以提升，还解决了现有技术中所存在的加工效率较低以及喷嘴发热严重等技术问题。
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1.一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的能量分布包括：使准直光束沿光轴方向按照预设频率振动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调整所述准直光束的振动频率，使得单位时间内所述激光的能量均匀分布于特定区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的能量分布包括：调整准直光束的束腰直径，将束腰部分能量沿光轴均匀分布于远场区域；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的束腰直径或所述通过光束整形缩小准直区域的光斑直径进一步包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述扩大所述激光束聚焦的角度和光距包括：扩大所述激光束聚焦的孔径角，并增加所述激光束聚焦的入射高度；或，扩大所述激光束聚焦的系统球差。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将束腰部分能量沿光轴均匀分布于远场区域或所述调整准直光束的光轴方向光斑直径从大至小缓慢变化的步骤进一步包括：
8.根
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述激光束聚焦于待加工工件的步骤包括：对准直光束进行至少一次折射及线度缩放，实现对所述激光束的横向缩束。
10.一种提高激光加工中激光束能量利用率的光学整形系统，其特征在于，所述光学整形系统采用如权利要求1-9所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种提高激光加工中激光束能量利用率的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的能量分布包括：使准直光束沿光轴方向按照预设频率振动。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，调整所述准直光束的振动频率，使得单位时间内所述激光的能量均匀分布于特定区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的能量分布包括：调整准直光束的束腰直径，将束腰部分能量沿光轴均匀分布于远场区域；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整准直光束的束腰直径或所述通过光束整形缩小准直区域的光斑直径进一步包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述扩大所述激光束聚焦的角度和光距包括：扩...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰，
申请(专利权)人：苏州创鑫激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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