CN103537799A - 一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器 - Google Patents

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宋涛
刘兴胜
王敏
景彩云
顾维一
程宁
蔡磊
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Xian Focuslight Technology Co Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

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Abstract

本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，能够有效提高半导体激光器的对准精度，提高加工效率。该用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，包括半导体激光器叠阵、光学整形模块，在半导体激光器叠阵或光学整形模块上安装有两个以上的指示光源，指示光源肉眼可辨，这些指示光源发出的光经过光学整形模块后的会聚点位于半导体激光器叠阵光斑焦点。

Description

一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，涉及一种用以定位高功率半导体激光器光斑位置的指示器。
背景技术
高功率半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高、寿命长等优点，已广泛用于激光加工、激光医疗、激光显示及科学研究领域，成为新世纪发展快、成果多、学科渗透广、应用范围大的综合性核心器件。
激光加工技术是融合了现代物理学、化学、计算机、材料科学、先进制造技术等多学科技术的高新技术，包括激光表面改性技术、激光表面修复技术、激光熔覆技术、激光产品化技术等，能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳组合，为解决整体强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，且生产效率高、加工质量稳定可靠、成本低，经济效益和社会效益好。高功率半导体激光器加工系统是非可见光，在进行激光加工作业时比较危险，同时在调节工艺时因不可见而使得工艺困难。
发明内容
本发明提供一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，能够有效提高半导体激光器的对准精度，提高加工效率。
本发明的技术方案如下：
一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，包括半导体激光器叠阵、光学整形模块，在半导体激光器叠阵或光学整形模块上安装有两个以上的指示光源，指示光源肉眼可辨，这些指示光源发出的光经过光学整形模块后的会聚点位于半导体激光器叠阵光斑焦点。
基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进：
上述指示光源共有两个或三个。
所有指示光源分布于半导体激光器叠阵发光端或光学整形模块的外围。即保证发出的光在会聚前均位于叠阵光路外围。
各个指示光源为不同色光源。这样，可以有助于进一步指导调节工作位置。
指示光源的出光端与半导体激光器叠阵出光端端面平齐。
本发明具有以下优点：
本发明结构简明，便于安装操作，指示光斑的焦距和叠阵光斑的焦距重合度对整形系统不敏感,有较好的抗干扰能力。从指示光斑投射在工件上的形态和距离可以容易的判断叠阵光斑的离焦性质和离焦量。同时该设计对叠阵光路没有影响，光源不受叠阵光源的影响，使用寿命长。
附图说明
图1、图2为本发明的结构示意图（两个指示光源安装位置略有不同）。
图3为本发明聚焦离焦原理图，分别代表两个指示光源的光斑重合、正离焦、负离焦三种状态。
图4为采用三个指示光源的结构示意图。
图5为三个指示光源的安装位置示意图。
图6为采用三个指示光源时的聚焦离焦原理图，分别代表三个指示光源的光斑正离焦、重合、负离焦三种状态。
附图标号说明：
1-半导体激光器叠阵；2-指示光源a；3-指示光源b；20-指示光源a的光斑；30-指示光源b的光斑；4-安装块；5-光学整形模块；6-主激光叠阵光路；7-指示光源光路A；8-指示光源光路B；9-聚焦平面；10-正离焦平面；11负离焦平面；12-指示光源c。
具体实施方式
如图1、图2所示，激光加工时，在打开大功率叠阵激光前，需要指示光斑标明叠阵光斑的确切位置，使得加工精准进行。本发明采用在叠阵两侧安装相同或不同波长的指示光源的方式实现叠阵光斑位置确定以及正、负离焦量的判断，具体实现如下：
两个指示光源分别安装在叠阵两侧，使得其光束经过与叠阵激光相同的光学整形模块后，相交于叠阵激光的焦点处。若指示光源a光斑与指示光源b光斑不重合，即表明被加工物体没有处于叠阵光斑焦点处，则需要调整工作位置直至指示光源a光斑与指示光源b光斑重合。
当被加工物体处于叠阵光斑焦点处时，指示光源a光斑与指示光源b光斑重合；当被加工物体处于正离焦时，指示光源a光斑将会在指示光源b光斑的一侧；当被加工物体处于负离焦时，指示光源a光斑将会在指示光源b光斑的另一侧，这样，如果指示光源a与指示光源b为不同色光源，通过光斑的相对位置就能够判断是正离焦还是负离焦。类似地，指示光源a光斑和指示光源b光斑的距离与离焦量有正比关系，通过其距离d可以推算出离焦量的大小。
同理，如图4-6所示，本发明也可以采用三个指示光源的结构，调节工作位置直至三个指示光源的光斑重合，即完成对焦。

Claims (5)

1.一种用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，包括半导体激光器叠阵、光学整形模块，其特征在于：在半导体激光器叠阵或光学整形模块上安装有两个以上的指示光源，指示光源肉眼可辨，这些指示光源发出的光经过光学整形模块后的会聚点位于半导体激光器叠阵光斑焦点。
2.根据权利要求1所述的用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，其特征在于：指示光源共有两个或三个。
3.根据权利要求1或2所述的用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，其特征在于：所有指示光源分布于半导体激光器叠阵发光端或光学整形模块的外围。
4.根据权利要求3所述的用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，其特征在于：各个指示光源为不同色光源。
5.根据权利要求3所述的用于激光加工的高功率半导体激光器焦点指示器，其特征在于：指示光源的出光端与半导体激光器叠阵出光端端面平齐。
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