CN111505833A - 一种多波段激光耦合技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多波段激光耦合技术，包括激光器、准直镜组、振镜模组、全反镜、聚焦镜和控制系统，激光器设置为两个用于分别输出点状光斑和环形光斑，准直镜组、振镜模组和全反镜三部分依次设置且对应激光器数量对应设置有两组；首先激光器发射出对应类型的光斑至对应的准直镜组上，点状光斑和环形光斑依次通过对应的准直镜组、振镜模组、全反镜，光斑在到达全反镜之后，两组全反镜上对应的点状光斑和环形光斑均反射至聚焦镜上完成耦合；所述控制系统与激光器、准直镜组、振镜模组均电连接实现控制，通过控制系统实现光斑大小及光斑轨迹可调。

Description

一种多波段激光耦合技术

技术领域

本发明涉及激光耦合技术领域，特别涉及一种多波段激光耦合技术，可应用在以下应用场景：铜及铜合金的焊接，其他高反材料的焊接；易产生焊接裂纹材料的焊接。

背景技术

市场现有的技术通过光纤耦合实现了点装光斑与环形光斑的结合通过光纤激光器内部的耦合或者外部焊接头的耦合实现，无法实现光斑的摆动调节和多波段的耦合。

目前市面上也出现了一些多光路、单通道的激光发射光学系统，但此类方法多采用透射式光学系统，工作波长范围较窄，能量利用率很低。在现有技术中查询到，专利号ZL201020509974.X公开了一种多波长激光耦合装置，其包括有若干透过波长相互不同的激光束的输入光纤、第一透镜系统、第二透镜系统和透过一组不同波长同轴激光束的输出光纤，若干输入光纤的端部被集合成一光纤束并连接至第一透镜系统，第一透镜系统能够对透入的不同波长的激光束进行校正、扩束形成一组平行激光束，第二透镜系统设置于第一透镜系统之后，且能够对透入的平行激光束进行修正、聚焦并导入所述输出光纤，该输出光纤连接于所述第二透镜系统之后，且能够传导耦合后的同轴激光束；具有镀膜容易、便于制作和透光率高、能耗少的优点，特别适用于将多个波长相近的不同激光束耦合成为一组同轴激光束；具体为通过光纤配合多套的光学透镜系统实现多波长激光的耦合。

针对上述采用透射式光学系统不理想的情况下，现有技术中公开了一种多波长激光耦合光学装置(专利号ZL 201420533198.5)，固定圆板和抛物面反射镜分别装置在外固定桶的两端；固定圆板的中心设有耦合光纤，以固定圆板为中心对称设有激光发射系统单元的波长激光器及相应的光纤准直透镜；波长激光器发射的波长激光的光轴相互平行，通过抛物面反射镜汇聚反射在耦合光纤端面上耦合，通过耦合光纤输出光纤头发射；将多个激光发射系统整合为一体，将不同波长、不同用途的多个激光器的光线耦合后同轴发射，使得系统整体的光能利用率非常高，无光能损耗；在很宽的波长范围内工作，有效地解决了传统多个激光器光电产品光路多、同能同轴、体积庞大、调试困难及成本高等弊端，产品结构简单、设计合理。

上述多波长激光耦合光学装置采用了抛物面反射镜的结构实现了多波长激光的耦合，通过光纤中耦合进不同波段的激光方式存在着灵活性差，光源属性直接决定加工性能，调整空间小的缺陷；而上述采用抛物面反射镜的结构特点针对光纤工作波长范围较窄，能量利用率很低问题，但仅可实现光斑能量调节，无法调节光斑大小或轨迹。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多波段激光耦合技术。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多波段激光耦合技术，包括激光器、准直镜组、振镜模组、全反镜、聚焦镜和控制系统，激光器设置为两个，用于分别输出点状光斑和环形光斑，准直镜组、振镜模组和全反镜三部分依次设置且对应激光器数量对应设置有两组。

首先激光器发射出对应类型的光斑至对应的准直镜组上，点状光斑和环形光斑依次通过对应的准直镜组、振镜模组、全反镜，光斑在到达全反镜之后，两组全反镜上对应的点状光斑和环形光斑均反射至聚焦镜上完成耦合；所述控制系统与激光器、准直镜组、振镜模组均电连接实现控制，通过控制系统实现光斑大小及光斑轨迹可调。

控制系统控制激光器实现不同的激光输出能量配比，控制系统通过准直镜组的镜片位置变化实现聚焦的调节、通过振镜模组的摆动实现点状光斑或环形光斑的摆动，最终实现光斑大小及光斑轨迹可调。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：本发明技术可实现多波段的耦合，并且在耦合的过程中通过控制系统的控制，调控激光器、准直镜组和振镜模组实现光斑大小可调和环形光斑可摆动。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1为实施例中激光耦合技术的框架原理图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。说明书中的“实施例”或“实施方式”既可表示一个实施例或一种实施方式，也可表示一些实施例或一些实施方式的情况。

本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

根据本发明的实施方式，提出了一种多波段激光耦合技术。

需要说明的是，附图中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

一种多波段激光耦合技术，参照图1所示，包括激光器、准直镜组、振镜模组、全反镜、聚焦镜和控制系统，激光器设置为两个，分别为激光器1和激光器2，分别用于输出点状光斑和环形光斑；准直镜组、振镜模组和全反镜三部分依次设置且对应激光器数量对应设置有两组，与激光器1和激光器2对应设置为准直镜组1和准直镜组2、振镜模组1和振镜模组2、全反镜1和全反镜2。

现阶段是针对点状光斑和环形光斑的激光耦合，包含但不局限于此两种光斑的耦合，此发明主要技术点在于整个架构的设计，即采用依次设计的激光器、准直镜组、振镜模组、全反镜形成一组，多波段激光的耦合最终通过聚焦镜完成聚集。

激光器1输出点状光斑，通过振镜模组1的摆动实现点状光斑的摆动，并通过控制系统调控激光器1的激光输出能量配比实现能量调节，配合上准直镜组中镜片位置可变化的实现焦距的可调。

激光器2输出环形光斑，通过振镜模组2的摆动实现环形光斑的摆动，并通过控制系统调控激光器2的激光输出能量配比实现能量调节，配合上准直镜组中镜片位置可变化的实现焦距的可调。

具体地，准直镜组包含两个及以上的准直镜，并且准直镜均平行相对设置，全反镜设置为倾斜45°设置，并且两组全反镜的倾斜角度设置一致。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (5)

1.一种多波段激光耦合技术，其特征在于：包括激光器、准直镜组、振镜模组、全反镜、聚焦镜和控制系统，激光器设置为两个用于分别输出点状光斑和环形光斑，准直镜组、振镜模组和全反镜三部分依次设置且对应激光器数量对应设置有两组；

首先激光器发射出对应类型的光斑至对应的准直镜组上，点状光斑和环形光斑依次通过对应的准直镜组、振镜模组、全反镜，光斑在到达全反镜之后，两组全反镜上对应的点状光斑和环形光斑均反射至聚焦镜上完成耦合；所述控制系统与激光器、准直镜组、振镜模组均电连接实现控制，通过控制系统实现光斑大小及光斑轨迹可调。

2.根据权利要求1所述的一种多波段激光耦合技术，其特征在于：所述控制系统控制激光器实现不同的激光输出能量配比，控制系统通过准直镜组的镜片位置变化实现聚焦的调节、通过振镜模组的摆动实现点状光斑或环形光斑的摆动，最终实现光斑大小及光斑轨迹可调。

3.根据权利要求1所述的一种多波段激光耦合技术，其特征在于：两个激光器分别为激光器1和激光器2，两组振镜模组分别为振镜模组1和振镜模组2，激光器1输出点状光斑，通过振镜模组1的摆动实现点状光斑的摆动；激光器2输出环形光斑，通过振镜模组2的摆动实现环形光斑的摆动。

4.根据权利要求1所述的一种多波段激光耦合技术，其特征在于：准直镜组包含两个及以上的准直镜，并且准直镜均平行相对设置。

5.根据权利要求1所述的一种多波段激光耦合技术，其特征在于：全反镜设置为倾斜45°设置，并且两组全反镜的倾斜角度设置一致。

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