CN110045506A - 一种激光加热系统及其加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光应用技术领域，提供一种激光加热系统及其加热方法，所述激光加热系统包括依次按照激光传输方向设置的半导体激光泵浦源、第一整形镜、二维扫描振镜和聚焦镜；所述半导体激光泵浦源包括依次按照激光传输方向设置的激光二极管、第二整形镜和反射镜，并且从所述反射镜反射出的激光对应传输至所述第一整形镜；本发明加热效率高，在使用过程中可自定义区域加热，并且输出激光的能量均匀，加热效果好，尤其适用于对手机的手机屏幕或玻璃材质后盖进行加热，以便在手机碎屏维修中对手机实施拆卸。
Description
技术领域
本发明涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种激光加热系统及其加热方法。
背景技术
目前，手机作为生活消费品，使用频率非常高。在日常使用过程中，手机容易发生碰撞或高空跌落，这导致手机屏幕或者玻璃材质后盖破碎，破碎的手机屏幕或玻璃材质后盖可经过专业人员拆卸后更换。由于手机屏幕和玻璃材质后盖均通过粘胶粘贴在手机上，它们需通过热风机或专门加热工具对手机进行加热后，才能进行拆除。无论是使用热风机或者专门加热工具都需要持续加热，并且存在难以实现对手机上的特定区域进行加热的问题，这容易引起手机整体升温过高而导致其内部元器件损坏，甚至存在手机电池过热爆炸的危险。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种激光加热系统及其加热方法，用以解决当前采用热风机或专门加热工具对手机上的屏幕或玻璃材质后盖进行拆除时，需要持续加热，并难以实现对手机上的特定区域进行加热的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光加热系统，包括依次按照激光传输方向设置的半导体激光泵浦源、第一整形镜、二维扫描振镜和聚焦镜；
所述半导体激光泵浦源包括依次按照激光传输方向设置的激光二极管、第二整形镜和反射镜，并且从所述反射镜反射出的激光对应传输至所述第一整形镜。
优选的，本发明中所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜设置在冷却底板上，在所述冷却底板的底部设有冷却组件。
优选的，本发明中所述冷却底板呈台阶状，并在所述冷却底板的每层台阶面上均设置所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜。
优选的，本发明中所述冷却组件包括冷却盘管，所述冷却盘管的两端分别通过管路连接水冷系统。
优选的，本发明中所述半导体激光泵浦源还包括用于容纳所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜的壳体，在所述壳体上开设有出光孔；从所述反射镜反射出的激光对应通过所述出光孔对应传输至所述第一整形镜。
优选的，本发明中所述第一整形镜和所述第二整形镜均采用柱面镜，所述柱面镜的柱面朝向光的入射方向。
优选的，本发明应用于对手机的手机屏幕或玻璃材质后盖进行加热，以对手机实施拆卸。
本发明还提供了一种激光加热系统的加热方法，包括：
S1：由所述第一整形镜将所述半导体激光泵浦源发射出的激光整形为光斑；
S2：通过控制所述二维扫描振镜的角度变化，以控制所述光斑在所述聚焦镜的聚焦平面上作不同扫描路径的扫描运动；
S3:由所述聚焦镜聚焦得到的激光对物体加热。
优选的，本发明中所述光斑的扫描路径为若干条相互平行的直线型扫描路径。
优选的，本发明中所述光斑的扫描速度为100-500mm/s，相邻两条所述扫描路径之间的扫描间距为0.5-1.5mm。
优选的，本发明中所述半导体激光泵浦源发射的激光的波长为900-980nm，功率为50-100W；所述光斑呈方形，其边长为3-4mm；所述聚焦镜的焦距为100-245mm。
(三)技术效果
本发明提供的激光加热系统，通过半导体激光泵浦源发射出沿特定方向均匀分散的激光束，该激光束由第一整形镜整形成能量均匀分布的光斑，通过控制所述二维扫描振镜的角度变化，实现控制所述光斑在聚焦镜的聚焦平面上作不同扫描路径的扫描运动，从而由所述聚焦镜聚焦得到的激光可对物体实施加热。本发明加热效率高，在使用过程中通过控制所述光斑扫描路径的选择来实现对物体在自定义区域的加热，并且输出激光的能量均匀，加热效果好，尤其适用于对手机的手机屏幕或玻璃材质后盖进行加热，以便在手机碎屏维修中对手机实施拆卸，并有效防止传统采用热风机或专门加热工具加热的方式对手机内部元器件造成的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明所述激光加热系统的结构示意图；
图2为本发明中半导体激光泵浦源的结构示意图；
图3为本发明中冷却底板与冷却组件的安装结构示意图。
图中：1-半导体激光泵浦源，101-激光二极管，102-第二整形镜，103-反射镜，2-第一整形镜，3-二维扫描振镜，4-聚焦镜，5-冷却底板，6-冷却盘管，7-水冷系统，8-壳体，9-出光孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参见图1-2，本实施例提供了一种激光加热系统，包括依次按照激光传输方向设置的半导体激光泵浦源1、第一整形镜2、二维扫描振镜3和聚焦镜4；
所述半导体激光泵浦源1包括依次按照激光传输方向设置的激光二极管101、第二整形镜102和反射镜103，其中激光二极管101发射出的发散型激光经过第二整形镜102的整形后，转换成平行输出的激光，该平行输出的激光经过所述反射镜103反射，并对应传输至所述第一整形镜2。
由此，通过所述半导体激光泵浦源1发射出沿特定方向均匀分散的激光束，该激光束由第一整形镜2整形成能量均匀分布的光斑，这种光斑(激光束)相对于传统的由脉冲激光器、传输光纤和准直镜发射出的高斯光束而言，不会出现高斯光束中间能量高，周围能量弱的情况。
公知，二维扫描振镜由分别沿X轴和Y轴布置的X轴扫描镜和Y轴扫描镜组成，并且X轴扫描镜和Y轴扫描镜均包括有反射镜片和用于实时调节反射镜片角度的高速微型电机。在实际使用过程中，通过控制所述二维扫描振镜3在X轴和Y轴上的角度变化，即可实现控制所述光斑在聚焦镜4的聚焦平面上作不同扫描路径的扫描运动，从而由所述聚焦镜4聚焦得到的激光可对物体实施加热。
进一步的，本实施例中所述激光二极管101、所述第二整形镜102和所述反射镜103设置在冷却底板5上，在所述冷却底板5的底部设有冷却组件。通过设置所述冷却底板5用以对所述激光二极管101、所述第二整形镜102和所述反射镜103产生的热量进行热传导，为了确保较好的热传导效果，可以采用铝材质制作冷却底板5。
进一步的，本实施例中所述冷却底板5呈台阶状，并在所述冷却底板5的每层台阶面上均设置所述激光二极管101、所述第二整形镜102和所述反射镜103，其中，为了防止相邻两个台阶面上从反射镜103反射的激光发生干涉，可以对冷却底板5的每个台阶层的高进行适应性设置。由此，冷却底板5的每层台阶面上设置的激光二极管101、第二整形镜102和反射镜103均构成了一个的发光单元，这些发光单元彼此之间相互独立，可以单独使用，也可以组合为一起来使用；当需要调整所述半导体激光泵浦源1发出的激光的频率时，即可通过调整发光单元实际工作的数量来实现。
进一步的，参见图3，本实施例中所述冷却组件包括冷却盘管6，所述冷却盘管6的两端分别通过管路连接水冷系统7。在所述冷却底板5的底部设置冷却盘管6，不仅占用的空间体积小，而且在工艺上便于实现，即冷却盘管6可以设计多种排布结构，如回形结构、蛇形结构或多环路结构，这样使得所述冷却底板5的表面温度分布更加均匀，并且更容易导热。
进一步的，本实施例中所述半导体激光泵浦源1还包括用于容纳所述激光二极管101、所述第二整形镜102和所述反射镜103的壳体8，在所述壳体8上开设有出光孔9；从所述反射镜103反射出的激光对应通过所述出光孔9对应传输至所述第一整形镜2。通过设计所述壳体8，确保了激光传输光路的畅通，有效防止了半导体激光泵浦源1免受外界环境中的光线或杂物的影响。
进一步的，本实施例中所述第一整形镜2和所述第二整形镜102均采用柱面镜，所述柱面镜的柱面朝向光的入射方向，其中柱面镜用于将从其柱面输入的激光转换成平行光，在实际工作中，根据需要，可对柱面镜的光线输出面的形状进行设计，以便得到圆形、矩形、正六边形、正八边形及其它形状的光斑。
实施例2
本实施例基于实施例1所述的激光加热系统，具体提供了一种激光加热系统的加热方法，包括：
S1：由所述第一整形镜2将所述半导体激光泵浦源1发射出的激光整形为光斑；
S2：通过控制所述二维扫描振镜3的角度变化，以控制所述光斑在所述聚焦镜4的聚焦平面上作不同扫描路径的扫描运动；
S3:由所述聚焦镜4聚焦得到的激光对物体(手机屏幕或玻璃材质后盖)进行加热。
优选的，本发明中所述光斑的扫描路径为若干条相互平行的直线型扫描路径。当二维扫描振镜3在结构布置上，采用由其X轴扫描镜和Y轴扫描镜依次设置在第一整形镜2和聚焦镜4之间时，X轴扫描镜将来自于第一整形镜2的激光反射至Y轴扫描镜，并由Y轴扫描镜将激光反射至聚焦镜4，从而每次在控制光斑扫描时，先将X轴扫描镜设置在一个预设的反射角度，然后控制Y轴扫描镜的反射镜片作连续转动，即可形成一个直线型的扫描路径，然后，每次重新调整X轴扫描镜的反射角度，并依此重复操作，即可得到若干条相互平行的直线型扫描路径。
优选的，本发明中所述光斑的扫描速度为100-500mm/s，相邻两条所述扫描路径之间的扫描间距为0.5-1.5mm。
优选的，本发明中所述半导体激光泵浦源1发射的激光的波长为900-980nm，具体优选为915nm，半导体激光泵浦源1发射的激光的功率为50-100W；所述光斑呈方形，其边长为3-4mm；所述聚焦镜的焦距为100-245mm。
实施例3
本实施例基于实施例1-2，它应用于对手机的手机屏幕或玻璃材质后盖进行加热，以便对手机进行拆卸。
由于手机屏幕和玻璃材质后盖均通过粘胶粘粘在手机上的，在进行加热时，先自定义加热区域，通过控制二维扫描振镜3的角度变化，以规划扫描路径，对自定义的加热区域进行加热。
为了防止在加热的过程中因温度过高将粘胶燃烧或汽化，在加热的过程中，应控制光斑的扫描速度(扫描速度为100-500mm/s)，并选择相应焦距的聚焦镜4(焦距为100-245mm)。由于激光对手机的加热温度取决于照射点的激光功率、光斑直径和作用时间，从而光斑直径越小、激光功率越高、照射点的作用时间越长越容易导致粘胶燃烧和汽化，因此，二维扫描振镜3扫描速度的调整和聚焦镜4焦距的选择是实际操作过程中影响激光加热效果最直接的方法。
通过上述设置，可使得在对手机加热的过程中，在自定义加热区域进行加热，加热效率高，加热时激光的瞬间高温致使胶层失效，并在加热过程中无粉尘污染，从而不仅清洁环保，也有效防止了对手机内部元器件造成损伤，大大节省了手机的维修时间。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种激光加热系统，其特征在于，包括依次按照激光传输方向设置的半导体激光泵浦源、第一整形镜、二维扫描振镜和聚焦镜；
所述半导体激光泵浦源包括依次按照激光传输方向设置的激光二极管、第二整形镜和反射镜，并且从所述反射镜反射出的激光对应传输至所述第一整形镜。
2.根据权利要求1所述的激光加热系统，其特征在于，所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜设置在冷却底板上，在所述冷却底板的底部设有冷却组件。
3.根据权利要求2所述的激光加热系统，其特征在于，所述冷却底板呈台阶状，并在所述冷却底板的每层台阶面上均设置所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜。
4.根据权利要求2或3所述的激光加热系统，其特征在于，所述冷却组件包括冷却盘管，所述冷却盘管的两端分别通过管路连接水冷系统。
5.根据权利要求1或2或3所述的激光加热系统，其特征在于，所述半导体激光泵浦源还包括用于容纳所述激光二极管、所述第二整形镜和所述反射镜的壳体，在所述壳体上开设有出光孔；从所述反射镜反射出的激光对应通过所述出光孔对应传输至所述第一整形镜。
6.根据权利要求1或2或3所述的激光加热系统，其特征在于，所述第一整形镜和所述第二整形镜均采用柱面镜，所述柱面镜的柱面朝向光的入射方向。
7.一种采用权利要求1-6中任意一项所述的激光加热系统的加热方法，其特征在于，包括：
S1：由所述第一整形镜将所述半导体激光泵浦源发射出的激光整形为光斑；
S2：通过控制所述二维扫描振镜的角度变化，以控制所述光斑在所述聚焦镜的聚焦平面上作不同扫描路径的扫描运动；
S3：由所述聚焦镜聚焦得到的激光对物体加热。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光斑的扫描路径为若干条相互平行的直线型扫描路径。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光斑的扫描速度为100-500mm/s，相邻两条所述扫描路径之间的扫描间距为0.5-1.5mm。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法，其特征在于，所述半导体激光泵浦源发射的激光的波长为900-980nm，功率为50-100W；所述光斑呈方形，其边长为3-4mm；所述聚焦镜的焦距为100-245mm。
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