CN111069792A - 一种激光功率调节装置、激光切割装置及激光切割机床 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种激光功率调节装置、激光切割装置及激光切割机床，激光功率调节装置包括支架、激光器、二分之一波片和偏振分光棱镜；所述激光器用于射出切割激光；所述二分之一波片转动设置与所述支架上，所述二分之一波片的入光处与所述激光器的激光头相对应；所述偏振分光棱镜入光处与所述二分之一波片的出光处相对设置；所述激光器射出的所述切割激光穿过所述二分之一波片后穿过所述偏振分光棱镜；所述偏振分光棱镜用于将所述切割激光中的P方向偏振激光和S方向偏振激光垂直拆分。本申请解决了如何稳定准确地调节激光的输出功率而不会影响激光的输出特性的技术问题。

Description

一种激光功率调节装置、激光切割装置及激光切割机床
技术领域
本申请涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光功率调节装置、激光切割装置及激光切割机床。
背景技术
随着智能手机和半导体行业的快速发展，激光加工技术已成为目前精密微细加工领域的主要技术。
对于不同材料的加工需要调节激光器的功率，传统的激光功率的调节是通过调节激光器内部的泵浦电流来实现的，由于激光器内部的晶体在受到激光高温照射时会产生热透镜效应，造成晶体表面发生热变形，使激光出现不同程度的折射，而改变直接改变激光的功率，激光温度的改变会使晶体表面的热变形发生变化，导致激光器实际射出的激光功率变化量与本申请设定的值存在差别，影响激光的输出特性，进而影响对料片的切割加工。因此，如何稳定准确地调节激光的输出功率而不会影响激光的输出特性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种激光功率调节装置、激光切割装置及激光切割机床，解决如何稳定准确地调节激光的输出功率而不会影响激光的输出特性的技术问题。
有鉴于此，本申请提供第一方面提供了一种激光功率调节装置，包括：支架、激光器、二分之一波片和偏振分光棱镜；
所述激光器用于射出切割激光；
所述二分之一波片转动设置与所述支架上，所述二分之一波片的入光处与所述激光器的激光头相对应；
所述偏振分光棱镜入光处与所述二分之一波片的出光处相对设置；
所述激光器射出的所述切割激光穿过所述二分之一波片后穿过所述偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜用于将所述切割激光中的P方向偏振激光和S方向偏振激光垂直拆分。
进一步的，还包括电机；
所述电机与所述二分之一波片传动连接。
进一步的，还包括光束取样器；
所述光束取样器对应设置于所述偏振分光棱镜P方向偏振激光的出光处；
所述光束取样器用于反射所述切割激光中的固定比例的能量。
进一步的，还包括光功率检测器；
所述光功率检测器用于接收所述光束取样器所反射的切割激光的能量。
进一步的，还包括光束截止器；
所述光束截止器对应设置于所述偏振分光棱镜S方向偏振激光的出光处。
进一步的，所述激光器为紫外飞秒激光器。
本申请第二方面提供了一种激光切割装置，包括聚焦镜组件和上述的激光功率调节装置；
所述聚焦镜组件与所述激光功率调节装置相对设置；
所述激光功率调节装置射出的P方向偏振激光穿过所述聚焦镜组件后射出。
本申请第三方面提供了一种激光切割机床，包括底座、支撑架、工作台和上述的激光切割装置；
所述支撑座固定设置于所述底座的上方；
所述激光切割装置固定设置于所述支撑架上；
所述滑动工作台滑动设置于所述底座上，且位于所述激光切割装置的下方。
与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：
本申请提供了一种激光功率调节装置，包括：支架、激光器、二分之一波片和偏振分光棱镜；所述激光器用于射出切割激光；所述二分之一波片转动设置与所述支架上，所述二分之一波片的入光处与所述激光器的激光头相对应；所述偏振分光棱镜入光处与所述二分之一波片的出光处相对设置；所述激光器射出的所述切割激光穿过所述二分之一波片后穿过所述偏振分光棱镜；所述偏振分光棱镜用于将所述切割激光中的P方向偏振激光和S方向偏振激光垂直拆分。
本申请中的激光功率调节装置，通过设置二分之一波片和偏振分光棱镜，二分之一波片转动设置于支架上，激光器射出的激光穿过二分之一波片，通过调整二分之一波片的角度，使二分之一波片可调节激光中的P方向偏振激光和S方向偏振激光的功率比值，然后激光穿过偏振分光棱镜，偏振分光棱镜将P方向偏振激光和S方向偏振激光垂直拆分，将P方向偏振激光用于激光切割，因此，只需调节二分之一波片的转动角度，便可调节P方向偏振激光的功率大小，而无需调节激光器的泵浦电流改变本身射出的激光的功率，使激光器内的晶体热变形保持稳定，从而可准确调节激光功率，使激光保持良好的输出特性，实现对料片的精确加工，解决了如何稳定准确地调节激光的输出功率而不会影响激光的输出特性的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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申请的一些实施方式，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为本申请实施例所提供的激光功率调节装置的结构简图；
图2为本申请实施例所提供的激光功率调节装置的局部结构示意图；
其中，附图标记为：支架1、激光器2、二分之一波片3、偏振分光棱镜4、P方向偏振激光5、S方向偏振激光6、电机7、光束取样器8、光功率检测器9、光束截止器10。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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申请中的具体含义。
本申请第一方面提供了一种激光功率调节装置。
为了便于理解，请参阅图1和图2，图1为本申请实施例所提供的激光功率调节装置的结构简图，图2为本申请实施例所提供的激光功率调节装置的局部结构示意图；
本申请提供的激光功率调节装置，包括：支架1、激光器2、二分之一波片3、电机7和偏振分光棱镜4；
激光器2用于射出切割激光；
二分之一波片3的入光处与激光器2的激光头相对设置，二分之一波片3与电机7传动连接，电机7可带动二分之一波片3转动；
偏振分光棱镜4入光处与二分之一波片3的出光处相对设置；
激光器2射出的切割激光穿过二分之一波片3后穿过偏振分光棱镜4；
偏振分光棱镜4用于将切割激光中的P方向(水平向)偏振激光和S方向(竖直向)偏振激光垂直拆分。
需要说明的是，激光器2射出的切割激光功率稳定的切割激光，本申请中将激光器2射出的激光功率调为最大输出功率，从而扩大后续激光功率调整的范围，适用于更多种不同情况的加工；
二分之一波片3转动设置于支架1上，位于激光器2的激光头的前方，电机7固定设置于支架1上，电机7与二分之一波片3传动连接，电机7可调节二分之一波片3的转动角度，通过调节二分之一波片3的角度可改变激光中P方向偏振激光5和S方向偏振激光6的输出功率，但P方向偏振激光5和S方向偏振激光6的输出功率之和不会发生改变，仅改变两者的功率比；
偏振分光棱镜4又称为PBS，其可将切割激光中的P方向偏振激光5和S方向偏振激光6进行垂直拆分，本申请采用被分离出的P方向偏振激光5为料片切割激光。
本申请中的激光功率调节装置，通过设置二分之一波片3和偏振分光棱镜4，二分之一波片3转动设置于支架1上，激光器2射出的激光穿过二分之一波片3，通过调整二分之一波片3的角度，使二分之一波片3可调节激光中的P方向偏振激光5和S方向偏振激光6的功率比值，然后激光穿过偏振分光棱镜4，偏振分光棱镜4将P方向偏振激光5和S方向偏振激光6垂直拆分，将P方向偏振激光5用于激光切割，因此，只需调节二分之一波片3的转动角度，便可调节P方向偏振激光5的功率大小，而无需调节激光器2的泵浦电流改变本身射出的激光的功率，使激光器2内的晶体热变形保持稳定，从而可准确调节激光功率，使激光保持良好的输出特性，实现对料片的精确加工，解决了如何稳定准确地调节激光的输出功率而不会影响激光的输出特性的技术问题。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光功率调节装置还包括光束取样器8；
光束取样器8对应设置于偏振分光棱镜4P方向偏振激光5的出光处；
光束取样器8用于反射切割贾光中的固定比例的能量。
具体来说，光束取样器8可对光束进行取样，用于取出激光固定比例的光能进行检测。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光功率调节装置还包括光功率检测器9，光功率检测器9用于接收光束取样器8所述反射的切割激光的能量，由于光束取样器8所反射的激光功率的比例固定，因此可通过光功率取样器测量反射的激光功率，在通过计算机准确计算出此时切割激光的激光功率。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的光功率调节装置还包括光束截止器10；
光束截止器10对应设置于偏振分光棱镜4S方向偏振激光6的出光处，用于安全吸收S方向偏正激光。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光器2为紫外飞秒激光器2，可射出紫外飞秒激光，相对于红外激光来说，紫外飞秒激光的光子能量密度高于红外激光，射入至料片时可使切割部位快速熔断，提高切割效率的同时有效防止表面熔珠；相对于紫外皮秒激光来说，紫外飞秒激光的脉宽比紫外皮秒激光的脉宽更窄，在切割料片时产生的热效应更小。
本申请第二方面提供了一种激光切割装置，包括聚焦镜组件和上述实施例的激光功率调节装置；
聚焦镜组件与激光功率调节装置相对设置；
激光功率调节装置射出的P方向偏正激光穿过聚焦镜组件后射出。
本申请第三方面提供了一种激光切割机床，包括底座、支撑架、工作台和权利要求6的激光切割装置；
支撑座固定设置于底座的上方；
激光切割装置固定设置于支撑架上；
滑动工作台滑动设置于底座上，且位于激光切割装置的下方。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种激光功率调节装置，其特征在于，包括：支架、激光器、二分之一波片和偏振分光棱镜；
所述激光器用于射出切割激光；
所述二分之一波片转动设置与所述支架上，所述二分之一波片的入光处与所述激光器的激光头相对应；
所述偏振分光棱镜入光处与所述二分之一波片的出光处相对设置；
所述激光器射出的所述切割激光穿过所述二分之一波片后穿过所述偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜用于将所述切割激光中的P方向偏振激光和S方向偏振激光垂直拆分。
2.根据权利要求1所述的激光功率调节装置，其特征在于，还包括电机；
所述电机与所述二分之一波片传动连接。
3.根据权利要求1所述的激光功率调节装置，其特征在于，还包括光束取样器；
所述光束取样器对应设置于所述偏振分光棱镜P方向偏振激光的出光处；
所述光束取样器用于反射所述切割激光中的固定比例的能量。
4.根据权利要求3所述的激光功率调节装置，其特征在于，还包括光功率检测器；
所述光功率检测器用于接收所述光束取样器所反射的切割激光的能量。
5.根据权利要求1所述的激光功率调节装置，其特征在于，还包括光束截止器；
所述光束截止器对应设置于所述偏振分光棱镜S方向偏振激光的出光处。
6.根据权利要求1所述的激光功率调节装置，其特征在于，所述激光器为紫外飞秒激光器。
7.一种激光切割装置，其特征在于，包括聚焦镜组件和权利要求1-6任一项所述的激光功率调节装置；
所述聚焦镜组件与所述激光功率调节装置相对设置；
所述激光功率调节装置射出的P方向偏振激光穿过所述聚焦镜组件后射出。
8.一种激光切割机床，其特征在于，包括底座、支撑架、工作台和权利要求7所述的激光切割装置；
所述支撑座固定设置于所述底座的上方；
所述激光切割装置固定设置于所述支撑架上；
所述工作台滑动设置于所述底座上，且位于所述激光切割装置的下方。
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