多激光脉冲序列能量时域累积方法技术

多激光脉冲序列能量时域累积方法属于激光加工技术领域。现有变能量亚微米快速激光加工方法采用容量不同的储能电容为激光器泵浦供电，获得幅值、脉宽不同的激光脉冲，但是，由于电光转换效率不稳定，激光输出也不稳定；该方法对硬件的要求很高；缺乏柔性。本发明专利技术其特征在于采用连续激光器，通过调Q产生脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的若干激光脉冲序列，由脉冲频率高、脉宽窄的激光脉冲序列提供较大的激光加工能量，由脉冲频率低、脉宽宽的激光脉冲序列提供较小的激光加工能量，由多段脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的激光脉冲序列在激光加工时域里组成一个激光脉冲序列串，工件对应吸收的能量与能量时域累积曲线一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，能够获得能量精度高、作用时间控制精准的激光束，用于激光精细加工，如亚微米激光焊接、打孔、切割等，属于激光加工

技术介绍
在现有激光加工过程中，工件吸收能量E不变，见图1所示，在加工时域、内，工件吸收能量E始终为ei。对于激光精细加工，如亚微米快速激光焊接、打孔、切割等，这种加工方式无法取得令人满意的效果，如在细丝的焊接过程中，不可避免地发生熔化成珠或气化现象，焊接几乎无法进行。鉴于此，在亚微米快速激光加工
出现了一种变能量激光加工方法，工件对应吸收的能量按照能量时域累积曲线变化，并且，激光加工方式不同，如焊接、打孔、切割等，有不同的能量时域累积曲线。如变能量亚微米快速激光打孔，其能量时域累积曲线一开始为一个峰值能量，瞬间间歇后激光能量由小到大地变化，达到一个最大值，再逐步减小到零，随后又是一个峰值能量，完成加工，见图2所示。在该方法中， 使用脉冲激光器提供加工激光。激光加工能量的变化是通过激光电源实现的。张秋鄂发表在《光电子技术与信息》2003年Vol. 1第6期P102的一篇题为“激光电源波形的微机控制” 的文章对此作了介绍。在激光电源中，并联设置多个容量不同的储能电容，每个储能电容都有一个电子开关，这些电子开关由一个单片机控制。根据所需激光加工能量的不同，由容量不同的储能电容为激光器泵浦供电，获得幅值、脉宽不同的激光脉冲，这些激光脉冲的连线与亚微米激光加工能量时域累积曲线相同。然而，这种通过不断改变激光脉冲幅值、脉宽获得不同的激光加工能量的亚微米快速激光加工方法存在诸多问题。首先，由于电光转换效率不稳定，激光输出不稳定，因此，很难精确控制输出的激光加工能量的大小，对于亚微米快速激光加工这种精细激光加工来说，势必造成成品率下降。其次，该方法对硬件的要求很高。因储能电容以放电、充电方式工作，总是存在一个较大的时间差，对于高重复频率激光加工，如100 200Hz，该方法难以应对。第三，该方法所采用的脉冲激光器专机专用，针对特定工件和加工方式，脉冲激光器硬件固定，输出的激光加工能量波形确定，因此，缺乏柔性。在现有技术中，调Q技术与连续激光器结合能够获得高重复频率脉冲激光输出， 也就是调整Q驱动器的电信号频率及脉宽，通过调Q晶体，将连续激光转换为具有相应脉冲频率和脉宽的脉冲激光，调Q驱动器以及调Q晶体的使用消除了现有脉冲激光器因使用储能电容以及泵浦而带来的诸多不足。如果采用这种高重复频率脉冲激光进行亚微米快速激光加工，所提供的加工能量持续不变，没有与亚微米快速激光加工能量时域累积曲线保持一致，见图3所示，不能简单地用于亚微米快速激光加工。不过，正如上文所言，能够通过调整Q驱动器的电信号频率及脉宽，再通过调Q晶体，将连续激光转换为所需脉冲频率和脉宽的脉冲激光，而Q驱动器的电信号频率及脉宽的调整则由自Q驱动器计算机接口所接上位计算机控制。
技术实现思路
为了克服现有通过不断改变激光脉冲幅值、脉宽获得不同的激光加工能量的亚微米快速激光加工方法所存在的不足，实现激光加工能量的精确控制，获得符合能量时域累积曲线以及高重复频率的激光加工能量输出，同时使得所采用的硬件部分即激光器具有广泛的适应性，即适合不同工件、不同方式的激光加工，我们专利技术了一种。本专利技术之方法是一种亚微米快速激光加工方法，由激光脉冲进行变能量加工，其特征在于，采用连续激光器，通过调Q产生脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的若干激光脉冲序列，由脉冲频率高、脉宽窄的激光脉冲序列提供较大的激光加工能量，由脉冲频率低、脉宽宽的激光脉冲序列提供较小的激光加工能量，由多段脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的激光脉冲序列在激光加工时域里组成一个激光脉冲序列串，工件对应吸收的能量与能量时域累积曲线一致。本专利技术之方法其技术效果在于，通过Q驱动器计算机接口接入上位计算机，根据软件控制Q驱动器的电信号频率及脉宽，通过调Q晶体将连续激光转换为具有相应脉冲频率和脉宽的脉冲激光，该脉冲激光具有高重复频率的特点。并且，根据加工工件及其加工方式所对应的能量时域累积曲线，由上位计算机实时调整Q驱动器的电信号频率及脉宽，输出的脉冲激光则为脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的几个激光脉冲序列，它们在激光加工时域里组成一个激光脉冲序列串，实现激光能量仿真，工件能够吸收的能量与能量时域累积曲线一致。与现有技术相比，本专利技术同样是一种变能量加工方法，但是，不同的是激光加工能量来自脉冲频率及脉宽不同、幅值相同激光脉冲序列，而这样的激光脉冲序列又产生于调Q技术，具有高重复频率特点，因此，能够精确控制激光加工能量，配合激光能量仿真技术严格按照能量时域累积曲线进行加工，提高了加工质量。另外，对于不同的加工工件及加工方式，其能量时域累积曲线不同，采用本专利技术之方法，只需将能量时域累积曲线输入上位计算机，通过实时算法得出激光脉冲序列串的各项参数，输出适合当前加工工件及加工方式所需激光加工能量，一机多用。附图说明图1是现有不变能量激光加工方法其加工能量与加工时域关系图。图2是现有变能量激光加工方法其加工能量与加工时域关系图。图3是现有通过调Q技术与连续激光器结合所获得的具有高重复频率脉冲激光波形图。图4是变能量亚微米快速激光加工方法通常需要遵循的一种工件吸收能量时域累积曲线图。图5是本专利技术之方法对应变能量亚微米快速激光加工方法通常遵循的能量时域累积曲线之多激光脉冲序列串示意图。图6是变能量亚微米快速激光细丝焊接方法遵循的一种工件吸收能量时域累积曲线图。图7是本专利技术之方法对应变能量亚微米快速激光细丝焊接方法遵循的能量时域累积曲线之多激光脉冲序列串示意图，该图兼作为摘要附图。图8是变能量亚微米快速激光精细打孔方法遵循的一种工件吸收能量时域累积曲线图。图9是本专利技术之方法对应变能量亚微米快速激光精细打孔方法遵循的能量时域累积曲线之多激光脉冲序列串示意图。具体实施例方式实施例1 该实施例是一种亚微米快速激光加工方法，由激光脉冲进行变能量加工，所涉及的能量时域累积曲线在加工时间为、处具有一个峰值^，工件表面吸收的激光能量在峰值 ei两侧呈近似高斯分布，见图4所示，图中横轴表示激光脉冲的加工时间T，纵轴表示工件表面吸收的激光加工能量E。采用连续激光器，连续激光功率P为40W，通过调Q产生脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的两个激光脉冲序列，各个激光脉冲序列参数见下表权利要求1.一种，是一种亚微米快速激光加工方法，由激光脉冲进行变能量加工，其特征在于，采用连续激光器，通过调Q产生脉冲频率及脉宽不同、 幅值相同的若干激光脉冲序列，由脉冲频率高、脉宽窄的激光脉冲序列提供较大的激光加工能量，由脉冲频率低、脉宽宽的激光脉冲序列提供较小的激光加工能量，由多段脉冲频率及脉宽不同、幅值相同的激光脉冲序列在激光加工时域里组成一个激光脉冲序列串，工件对应吸收的能量与能量时域累积曲线一致。2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述激光脉冲序列串由2 3个不同或者部分相同的所述的激光脉冲序列构成，每个激光脉冲序列之间具有时间间隔。全文摘要属于激光加工
现有变能量亚微米快速激光加工方法采用容量不同的储能电容为激光器泵浦供电，获得幅值、脉宽不同的激光脉冲，但是，由于电光转换效率不稳定，激光输出也不稳定；该方法对硬件的要求很高；缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣，张秋鄂，李永正，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：