CN113204123A - 一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，通过调节第二透镜组的第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3的位置，把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，便于实现调焦功能，输出的光斑可以相应进行调节，完全满足激光熔覆产品对光斑的要求能得到各种能量分布的光斑需求的思路，满足了激光熔覆产品的需求的同时，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及半导体激光技术领域，特别涉及一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置。
背景技术
激光熔覆技术由Gnanamuthu在1974年首次实现，此后，激光熔覆技术成为人们的研究重点，也是激光表面改性技术中的发展热点。激光融覆技术是指通过光内送粉或者光外送粉等各种不同的送粉方式将用于熔覆的粉末放置于被熔覆的基体表面，然后通过激光照射使得用于熔覆的粉末与被熔覆的基体同时熔化形成熔池，然后快速冷却，形成一个表面改性层，该表面改性层是被熔覆的基体与粉末材料的良好冶金结合，并且没有裂纹与气孔，可以明显的提升基材的表面硬度，耐疲劳性，抗氧化性，耐磨程度以及高度性能。
相对于其他表面改性技术，激光熔覆具有能量密度高，加热速度快，工件形变小，基材与熔覆涂层结合牢固，涂层组织小等优良特性。另外，通过光路设计和机器人的结合，在工业中基本可以实现全方位无死角的激光熔覆，但是由于现在的加工零件结构复杂，形状怪异，在某些特定的应用场景下，传统的高斯圆形光斑已经无法满足加工需求，因此，光束整型技术是激光熔覆技术中研究的一个重点。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种满足激光熔覆产品对光束要求的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置。
为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一方面，本申请提供了一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，包括光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面依序还包括：具有正光焦度的第一透镜组、光阑及具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组至少包括一个平凸透镜(L1)，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
在其中一些实施例中，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
在其中一些实施例中，所述整型装置的输出光斑大小在8mm-40mm之间，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中光斑的畸变控制在全视场小于2.5％，光斑的能量分布呈现平顶分布。
另一方面，本申请还提供了一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，包括光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面包括：具有正光焦度的第二透镜组，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中，所述整型装置的输出光斑的能量呈M型分布。
在其中一些实施例中，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
采用上述技术方案，本发明实现的技术效果如下：
本发明提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，通过调节第二透镜组的第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3的位置，把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，便于实现调焦功能，输出的光斑可以相应进行调节，完全满足激光熔覆产品对光斑的要求能得到各种能量分布的光斑需求的思路，满足了激光熔覆产品的需求的同时，便于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述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为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在Zoom1畸变格线图
图3为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在Zoom2畸变格线图
图4为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置的照明光源能量分布图
图5为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在Zoom1的光斑能量分布图
图6为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在Zoom2的光斑能量分布图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置的结构示意图(包括两个ZOOM变焦的位置)，包括：光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面依序还包括：具有正光焦度的第一透镜组110、光阑(图未示)及具有正光焦度的第二透镜组130，所述第一透镜组至少包括一个平凸透镜(L1)，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
可以理解，本申请上述实施例通过把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，实现调焦功能，且装调简单。
在其中一些实施例中，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
可以理解，本实施例采用玻璃材质的镜片，通过光学设计提高了数值孔径，因而本发明提供的物镜允许有一定发散角的平行光束，满足了高功率的需求，且玻璃材质的镜片也且避免高温给材料产生的跑焦现象。
在其中一些实施例中，所述整型装置的输出光斑大小在8mm-40mm之间，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中光斑的畸变控制在全视场小于2.5％，光斑的能量分布呈现平顶分布。
如图2所示，为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在第一次变焦的畸变格线图，相对于有发散角的激光光源如图4所示的激光光源能量分布图，通过第一次变焦位置的整型装置，输出光斑的能量分布呈现较好平顶分布，如图5所示。
如图3所述，为本发明实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置在第二次变焦的畸变格线图，通过第二次变焦的位置光斑能量分布如图6所示。
本申请上述实施例1提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，通过调节第二透镜组的第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3的位置，把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，便于实现调焦功能，输出的光斑可以相应进行调节，完全满足激光熔覆产品对光斑的要求能得到各种能量分布的光斑需求的思路，满足了激光熔覆产品的需求的同时，便于操作。
实施例2
本申请还提供了一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，包括光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面包括：具有正光焦度的第二透镜组，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
可以理解，本申请上述实施例通过把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，实现调焦功能，且装调简单。
在其中一些实施例中，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中，所述整型装置的输出光斑的能量呈M型分布。
在其中一些实施例中，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
可以理解，本实施例采用玻璃材质的镜片，通过光学设计提高了数值孔径，因而本发明提供的物镜允许有一定发散角的平行光束，满足了高功率的需求，且玻璃材质的镜片也且避免高温给材料产生的跑焦现象。
本申请上述实施例2提供的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，通过调节第二透镜组的第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3的位置，把第一凹凸透镜L2和第二双凸透镜L3作为一个整体进行调节，便于实现调焦功能，输出的光斑可以相应进行调节，完全满足激光熔覆产品对光斑的要求能得到各种能量分布的光斑需求的思路，满足了激光熔覆产品的需求的同时，便于操作。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，包括光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面依序还包括：具有正光焦度的第一透镜组、光阑及具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组至少包括一个平凸透镜(L1)，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
2.如权利要求1所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
3.如权利要求1所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
4.如权利要求1所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，所述整型装置的输出光斑大小在8mm-40mm之间，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中光斑的畸变控制在全视场小于2.5％，光斑的能量分布呈现平顶分布。
5.一种多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，包括光学物镜，沿所述光学物镜的镜头的光轴方向从物面端到成像面包括：具有正光焦度的第二透镜组，所述的第二透镜组沿光轴方向依次包括第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)，通过调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置以实现变焦。
6.如权利要求5所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置时，所述第一凹凸透镜(L2)和第二双凸透镜(L3)之间的相对距离保持不变。
7.如权利要求5所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，在调节所述第一凹凸透镜(L2)和所述第二双凸透镜(L3)的位置的过程中，所述整型装置的输出光斑的能量呈M型分布。
8.如权利要求5所述的多组平行束的激光熔覆光源的整型装置，其特征在于，所述镜头采用玻璃材质的镜片。
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