CN106654813A - 一种激光分光系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种激光分光系统及方法。其中，激光分光系统包括激光输出组件、激光分束单元及光纤耦合器，而激光分束单元包括可旋转的第一半波片及固定设置的偏振选择分束；激光分光方法包括：激光输出组件的输出端发射出线偏振光，线偏振光传递至激光分束单元中，第一半波片将线偏振光调配后传递至偏振选择分束器中，偏振选择分束器将经第一半波片调配后的线偏振光分为两束激光支束，两束激光支束分别汇集到与其对应的光纤耦合器中，光纤耦合器耦合输出至加工工位聚焦镜头上。本发明能使激光支束的激光能量发生连续相对变化，以实现对分光光路的功率调节，且调节简单快捷。

Description

一种激光分光系统及方法

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，特别涉及一种激光分光系统及方法。

背景技术

高功率激光技术已广泛应用于激光加工行业，包括切割、焊接、打标等。在实际生产过程中，根据加工工件材料的不同，需要激光能量随之改变，以满足加工要求。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：

现有技术中，通常对高功率激光进行分束，来满足多工位加工的需求，但在确定反射镜反射率后，固定光源输出固定功率，分光光路的功率就不能再次改变；这样在激光功率调节上极为不便，即便采用更换反射片的方式，也不能快速实现分光光路的功率的连续可变。

发明内容

为了解决现有技术中分光光路的功率不易连续可变的问题，本发明提供了一种激光分光系统及方法。所述技术方案如下：

一种激光分光系统，所述系统包括激光输出组件、激光分束单元及光纤耦合器；

所述激光输出组件的输出端发射出线偏振光；

所述激光分束单元包括可旋转的第一半波片及固定设置的偏振选择分束器，所述第一半波片及所述偏振选择分束器沿所述线偏振光的传播方向依次设置，所述激光输出组件的输出端发射出的线偏振光经所述第一半波片调配后传递至所述偏振选择分束器中，所述偏振选择分束器将经所述第一半波片调配后的线偏振光分为两束激光支束；

所述光纤耦合器设置有两个，所述光纤耦合器和所述激光支束一一对应设置，所述激光支束通过对应的所述光纤耦合器汇集。

在本发明的一种实现方式中，所述系统包括一个用于调整激光支束的入射角度的全反射镜片，一个所述全反射镜片设置在所述偏振选择分束器与任意一个所述光纤耦合器之间。

在本发明的一种实现方式中，所述系统包括两个用于调整激光支束的入射角度的全反射镜片，两个所述全反射镜片分别设置在所述偏振选择分束器与两个所述光纤耦合器之间。

优选地，所述激光输出组件包括激光器及偏振旋转合束单元，所述激光器的出射端与所述偏振旋转合束单元的入光端对应设置，所述激光器的出射端发射出激光，通过所述激光所述偏振旋转合束单元作用后，形成线偏振光。

进一步地，所述激光输出组件还包括光学准直扩束器，所述光学准直扩束器设置在所述激光器的出射端与所述偏振旋转合束单元的入光端之间，所述激光器的出射端发射出的激光经所述光学准直扩束器准直扩束后再进入到所述偏振旋转合束单元中。

更进一步地，所述偏振旋转合束单元包括偏振选择分束器、第二半波片、全反射直角棱镜和合束镜，经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光通过所述偏振选择分束器处理后形成第一单偏振激光支束及第二单偏振激光支束，所述第一单偏振激光支束为经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光直射所述偏振选择分束器而成，所述第二单偏振激光支束为经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光折射所述偏振选择分束器而成，所述第二半波片为固定设置，所述第二单偏振激光支束通过所述第二半波片调制后与所述第一单偏振激光支束具有相同的偏正态，具有与所述第一单偏振激光支束具有相同偏正态的所述第二单偏振激光支束通过所述全反射直角棱镜后，与所述第一单偏振激光支束共同射入到所述合束镜中，形成线偏振光。

一种基于上述的激光分光系统进行的激光分光方法，所述方法包括：

激光输出组件的输出端发射出线偏振光，传递至激光分束单元；

所述激光分束单元的第一半波片将所述线偏振光调配后，传递至所述激光分束单元的偏振选择分束器；

所述偏振选择分束器将经所述第一半波片调配后的线偏振光分为两束激光支束，所述两束激光支束分别汇集到与其对应的光纤耦合器中；

所述激光支束通过所述光纤耦合器耦合输出至加工工位聚焦镜头上。

本发明的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的激光分光系统及方法中，第一半波片由于可旋转角度，因此，可以通过旋转第一半波片，控制入射到偏振选择分束器中的线偏振光的偏振态，从而使线偏振光通过偏振选择分束器后的两束激光支束的激光能量发生连续相对变化，以实现对分光光路的功率调节，由于仅仅是旋转第一半波片，其余元件并没有动作，因此，分光光路的功率的调节简单快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种激光分光系统的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种激光分光系统中的结构示意图；

图3是本发明实施例的激光输出组件中的偏振旋转合束单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种激光分光系统中的激光分束单元的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种激光分光方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种激光分光系统。

图1是本发明实施例提供的一种激光分光系统的流程示意图，参见图1，本发明实施例所示的系统包括激光输出组件1、激光分束单元2及光纤耦合器4。

本发明实施例的激光输出组件1的输出端发射出线偏振光。

图4是本发明实施例提供的一种激光分光系统中的激光分束单元的结构示意图，结合图4，本发明实施例的激光分束单元2包括可旋转的第一半波片21及固定设置的偏振选择分束器22，第一半波片21及偏振选择分束器22沿线偏振光的传播方向依次设置，激光输出组件1的输出端发射出的线偏振光经第一半波片21调配后传递至偏振选择分束器22中，偏振选择分束器22将经第一半波片21调配后的线偏振光分为两束激光支束。

本发明实施例的光纤耦合器4设置有两个，光纤耦合器4和激光支束一一对应设置，激光支束通过对应的光纤耦合器4汇集。

本发明提供的一种激光分光系统中，第一半波片由于可旋转角度，因此，可以通过旋转第一半波片，控制入射到偏振选择分束器中的线偏振光的偏振态，从而使线偏振光通过偏振选择分束器后的两束激光支束的激光能量发生连续相对变化，以实现对分光光路的功率调节，由于仅仅是旋转第一半波片，其余元件并没有动作，因此，分光光路的功率的调节简单快捷。

图2是本发明实施例提供的一种激光分光系统的结构示意图，结合图2，本发明实施例中，激光输出组件1包括激光器11及偏振旋转合束单元13，激光器1的出射端与偏振旋转合束单元13的入光端对应设置，激光器1的出射端发射出激光，通过激光偏振旋转合束单元13作用后，形成线偏振光。

结合图2，本发明实施例中，激光输出组件还包括光学准直扩束器12，光学准直扩束器12设置在激光器1的出射端与偏振旋转合束单元13的入光端之间，激光器11的出射端发射出的激光经光学准直扩束器12准直扩束后再进入到偏振旋转合束单元13中，这样可以对激光器1的出射端发射出的激光进行改善，以提高激光能量的利用率，还可以对系统中的元件进行保护。

图3是本发明实施例的激光输出组件中的偏振旋转合束单元的结构示意图，结合图3，本发明实施例中，偏振旋转合束单元13包括偏振选择分束器131、第二半波片132、全反射直角棱镜133和合束镜134，经光学准直扩束器12准直扩束后的激光，通过偏振选择分束器131处理后形成第一单偏振激光支束及第二单偏振激光支束，第一单偏振激光支束为经光学准直扩束器12准直扩束后的激光直射偏振选择分束器131而成，第二单偏振激光支束为经光学准直扩束器12准直扩束后的激光折射偏振选择分束器131而成，第二半波片132为固定设置，第二单偏振激光支束通过第二半波片132调制后与第一单偏振激光支束具有相同的偏正态，具有与第一单偏振激光支束具有相同偏正态的第二单偏振激光支束通过全反射直角棱镜133后，与第一单偏振激光支束共同射入到合束镜133中，形成线偏振光。

本发明实施例中，激光器11、光学准直扩束器12及偏振旋转合束单元13可以沿激光的传播路线依次固定设置。

本发明实施例中，激光输出组件也可以采用能直接输出线偏振光的单偏振激光器，本发明实施例对激光输出组件的类型在此不做限制。

结合图4，两束激光支束中的一束激光支束是从偏振选择分束器22中直射出来的，而两束激光支束中的另一束激光支束是从偏振选择分束器22中折射出来的。

本发明实施例中，第一半波片21可以安装在一个具有旋转功能的支架中，通过调整支架，即可达到旋转第一半波片21的目的，该支架的类型可以为相机中旋转镜头所配备的支架，本发明实施例对此不做限制。

本发明实施例中，偏振选择分束器22可以固定设置在一个基座上。

结合图2，本发明实施例还可以包括一个全反射镜片3，该全反射镜片3设置在偏振选择分束器22与任意一个光纤耦合器4之间，该全反射镜片3可以用于调整激光支束的入射角度。

当然，本发明实施例的全反射镜片3也可以设置有两个，两个全反射镜片3分别设置在偏振选择分束器22与两个光纤耦合器4之间。

本发明实施例还提供了一种激光分光方法，该方法是基于上述的激光分光系统进行的，图5是本发明实施例提供的一种激光分光方法的流程示意图，结合图5，该方法包括：

S1：激光输出组件1的输出端发射出线偏振光，传递至激光分束单元2；

S2：激光分束单元2的第一半波片21将线偏振光调配后，传递至激光分束单元2的偏振选择分束器22；

S3：偏振选择分束器22将经第一半波片21调配后的线偏振光分为两束激光支束，两束激光支束分别汇集到与其对应的光纤耦合器4中；

S4：激光支束通过光纤耦合器耦合输出至加工工位聚焦镜头上。

本发明实施例中，由于两束激光支束输出的激光为线偏振光，因此特别适用于偏振态敏感的激光加工领域。

需要说明的是，本发明实施例中，可以在两束激光支束上继续设置激光分束单元，对激光支束再次进行分束，以对激光分光进行有效扩展，以实现更多加工工位的同时加工，并同时保证激光能量的连续可调和线偏振激光输出。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种激光分光系统，其特征在于，所述系统包括激光输出组件、激光分束单元及光纤耦合器；

所述激光输出组件的输出端发射出线偏振光；

所述激光分束单元包括可旋转的第一半波片及固定设置的偏振选择分束器，所述第一半波片及所述偏振选择分束器沿所述线偏振光的传播方向依次设置，所述激光输出组件的输出端发射出的线偏振光经所述第一半波片调配后传递至所述偏振选择分束器中，所述偏振选择分束器将经所述第一半波片调配后的线偏振光分为两束激光支束；

所述光纤耦合器设置有两个，所述光纤耦合器和所述激光支束一一对应设置，所述激光支束通过对应的所述光纤耦合器汇集。

2.根据权利要求1所述的激光分光系统，其特征在于，所述系统包括一个用于调整激光支束的入射角度的全反射镜片，一个所述全反射镜片设置在所述偏振选择分束器与任意一个所述光纤耦合器之间。

3.根据权利要求1所述的激光分光系统，其特征在于，所述系统包括两个用于调整激光支束的入射角度的全反射镜片，两个所述全反射镜片分别设置在所述偏振选择分束器与两个所述光纤耦合器之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光分光系统，其特征在于，所述激光输出组件包括激光器及偏振旋转合束单元，所述激光器的出射端与所述偏振旋转合束单元的入光端对应设置，所述激光器的出射端发射出激光，通过所述激光所述偏振旋转合束单元作用后，形成线偏振光。

5.根据权利要求4所述的激光分光系统，其特征在于，所述激光输出组件还包括光学准直扩束器，所述光学准直扩束器设置在所述激光器的出射端与所述偏振旋转合束单元的入光端之间，所述激光器的出射端发射出的激光经所述光学准直扩束器准直扩束后再进入到所述偏振旋转合束单元中。

6.根据权利要求5所述的激光分光系统，其特征在于，所述偏振旋转合束单元包括偏振选择分束器、第二半波片、全反射直角棱镜和合束镜，经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光通过所述偏振选择分束器处理后形成第一单偏振激光支束及第二单偏振激光支束，所述第一单偏振激光支束为经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光直射所述偏振选择分束器而成，所述第二单偏振激光支束为经所述光学准直扩束器准直扩束后的激光折射所述偏振选择分束器而成，所述第二半波片为固定设置，所述第二单偏振激光支束通过所述第二半波片调制后与所述第一单偏振激光支束具有相同的偏正态，具有与所述第一单偏振激光支束具有相同偏正态的所述第二单偏振激光支束通过所述全反射直角棱镜后，与所述第一单偏振激光支束共同射入到所述合束镜中，形成线偏振光。

7.一种利用所述权利要求1-6所述系统进行激光分光的方法，其特征在于，所述方法包括：

激光输出组件的输出端发射出线偏振光，传递至激光分束单元；

所述激光分束单元的第一半波片将所述线偏振光调配后，传递至所述激光分束单元的偏振选择分束器；

所述偏振选择分束器将经所述第一半波片调配后的线偏振光分为两束激光支束，所述两束激光支束分别汇集到与其对应的光纤耦合器中；

所述激光支束通过所述光纤耦合器耦合输出至加工工位聚焦镜头上。