CN113231733A - 一种激光合束装置及加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光合束装置及加工设备，包括激光器阵列和第一反射件，激光器阵列向第一反射件反射至少两束激光，第一反射件呈阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，反射面均面向所述激光，且每一反射面对应一束激光，第一反射件的反射面沿着Y轴方向呈上升阶梯状布置，其中Y轴方向为激光束被第一反射件反射后的激光束方向。通过上述方式，本申请能够提高激光光束质量。

Description

一种激光合束装置及加工设备

技术领域

本申请属于激光技术领域，尤其是涉及一种激光合束装置及加工设备。

背景技术

随着制造业的飞速发展，人们对加工技术的要求越来越高。半导体激光器具有结构紧凑、重量轻、易集成、寿命长、成本低以及波长是金属材料高吸收波段的优点，广泛应用于加工工艺中。现有的连续高功率半导体激光器，利用巴条进行封装，由多个微通道制冷结构的激光器单元在垂直方向进行堆叠以实现高功率输出。但受限于微通道制冷器结构本身的厚度，相邻的激光器单元的光束经过准直后光束之间的间距过大，激光能量密集度较小，导致激光光束质量变差，易降低激光束加工工艺的精度，影响加工的产品质量。

发明内容

针对上述问题，本申请提供了一种激光合束装置及加工设备，以改善激光加工技术中激光光束间距过大而导致的质量变差的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种激光合束装置，包括激光器阵列和第一反射件，激光器阵列向第一反射件反射至少两束激光，第一反射件呈阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，反射面均面向所述激光，且每一反射面对应一束激光，第一反射件的反射面沿着Y轴方向呈上升阶梯状布置，其中Y轴方向为激光束被第一反射件反射后的激光束方向。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种激光加工设备，包括如上述任一项所述的激光合束装置。

本申请的有益效果是：第一反射件包括呈上升的阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，每一束激光各与反射面一一对应，从而每一束激光自不同反射面上一一反射。由于反射面呈阶梯状，也就是相邻两束激光的反射点存在高度差，导致其反射后的相邻两个激光之间的间距变小。由于每一个反射面沿着反射后的反射激光束方向(也就是Y轴方向)呈上升阶梯状布置，导致激光的反射点在沿着与Y轴方向的间距变小，从而反射的激光间的间距变小，进而提高激光合束装置所发射的激光的能量密集度，减小激光合束装置所输出的激光光斑直径，改善激光合束装置所发射的激光的激光质量。在使用本申请的激光合束装置进行激光加工时，激光合束装置所提供的能量密集度更高、光斑直径更小的激光可提高激光加工工艺的精度以及产品的生产质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。其中：

图1是本申请激光合束装置整体结构的结构示意图；

图2是本申请激光合束装置激光准直组件实施方式的结构示意图；

图3是本申请激光合束装置第一实施例的结构示意图；

图4是本申请激光合束装置第一反射件实施方式的结构示意图；

图5是本申请激光合束装置第二反射件实施方式的结构示意图；

图6是本申请激光合束装置第一实施例中第三反射件实施方式的结构示意图；

图7是本申请激光合束装置第二实施例的结构示意图；

图8是本申请激光加工设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。本申请中所表述的“第一”“第二”并不代表先后顺序，仅起到指向作用，本申请中所表述的“和/或”，仅用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，并非对关联关系的限制。

激光合束装置是在一个激光器不足以发射能量满足要求的情况下，将至少两个激光器所发射的激光合为一体，形成能量可以满足要求的一种装置。激光合束装置广泛应用于激光加工技术中，以改善激光加工的质量，提高激光加工的精度。

图1是本申请激光合束装置整体结构的结构示意图。在一个实施例中，如图1所示，本申请提供了一种激光合束装置10，其包括激光器阵列100、激光合束组件200以及激光准直组件300。其中激光器阵列100包括至少两个激光器，激光器阵列100中的至少两个激光器的激光出射面在同一平面上。也就是说，激光器阵列100在同一平面上向激光准直组件300和激光合束组件200发射至少两束激光。可以理解的，激光器阵列100所包括的激光器数量可根据具体应用及激光能量需求进行设置，激光器阵列100的所有激光器的激光出射面在同一平面上。激光器阵列100所包括的至少两个激光器可以均为半导体激光器，半导体激光器可以包括采用焊料焊接或导热导电粘合剂封装在热沉上的半导体激光器芯片，且半导体激光器芯片可以为微型巴条或巴条，也可以为多个微型巴条或巴条。

激光准直组件300设置于激光束阵列100和激光合束组件200之间。请参阅图2，图2是本申请激光合束装置激光准直组件实施方式的结构示意图，激光准直组件300包括快轴准直透镜310和慢轴准直透镜320，以对激光光束进行快轴准直和慢轴准直，减小激光光束在发射至激光合束装置10时激光光束的发散。快轴准直透镜310、慢轴准直透镜320与激光器阵列100中激光器的数量相同且一一对应。具体地，快轴准直透镜310的数量为至少两个，慢轴准直透镜320的数量为至少两个，快轴准直透镜310与慢轴准直透镜320一一对应，每一个快轴准直透镜310和对应的慢轴准直透镜320可组成一个透镜组，该透镜组与激光器阵列100中的激光器一一对应。激光器阵列100中的激光器发射出至少两束激光，每一束激光均可经过与激光器对应的快轴准直透镜310和慢轴准直透镜320，以实现激光的快轴准直和慢轴准直，以减小每一束激光的光斑变形，并减小激光能量的扩散。本实施例中所表述的“至少两个”“至少两束”是指数量为两个、为两束或者数量为两个以上、两束以上。

可以理解的，在其它实施例中，激光准直组件300也可以仅包括快轴准直透镜310，对激光光束进行快轴准直。在不影响激光光束输出效果的情况下，可根据装置的具体结构及应用进行选择性设置，此处不做限制。

图3是本申请激光合束装置第一实施例的结构示意图。具体地，请参阅图3，在一个实施例中，激光合束组件200包括第一反射件210，第一反射件210包括呈上升阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，这些反射面均面向激光器阵列100中的激光器发射出的激光，且反射面和激光一一对应，也就是说，每一反射面对应一束激光，且第一反射件210的反射面沿着Y轴方向呈上升阶梯状布置，其中Y轴方向为激光束被第一反射件210反射后的激光束方向。由于反射面呈阶梯状，也就是相邻两束激光的反射点存在高度差，导致其反射后的相邻两个激光之间的间距变小。由于每一个反射面沿着反射后的反射激光束方向(也就是Y轴方向)呈上升阶梯状布置，导致激光的反射点在沿着与Y轴方向垂直方向的间距变小，从而反射的激光间的间距变小，进而提高激光合束装置所发射的激光的能量密集度，减小激光合束装置所输出的激光光斑直径，改善激光合束装置所发射的激光的激光质量。

为了更详细的说明本申请的激光合束装置10，举一个具体的实施例来说，请结合参照图3，在本具体的实施例中，激光准直组件300在本实施例中仅包括快轴准直透镜310(图未示)，且快轴准直透镜310的数量为三个，分别为准直透镜311、准直透镜312和准直透镜313，均设置于激光器阵列100和第一反射件210之间。激光器阵列100包括三个激光器，即激光器110、激光器120和激光器130，分别与准直透镜311、准直透镜312和准直透镜313一一对应，且三个激光器的激光出射面在同一平面上。第一反射件210包括三个反射面，分别为反射面211、反射面212和反射面213三个反射面均面向激光器阵列100的激光出射面，且每一反射面对应一个激光器所发射的一束激光。其中，反射面211至反射面213为逐渐上升的阶梯状。具体地，激光器110、激光器120和激光器130分别向第一反射件210发射三束激光，三束激光分别经过对应的激光准直组件300准直后发射至第一反射件210的反射面上。反射面211对应于激光器110发射的、经准直透镜311准直的激光，反射面212对应于激光器120发射的、经准直透镜312准直的激光和反射面213对应于激光器130发射的、经准直透镜313准直的激光。如图3所示，每一个反射面与对应的激光之间的夹角为θ。其中，激光器110和120发射的激光之间的间距为D，被第一反射件210反射后的间距为d，如图3所示，以D、d为直角边做一个直角三角形可知，在直角三角形中，D所对应的夹角角度大于θ，d所对应的夹角角度小于θ，即d小于D，因此通过第一反射件210的三个反射面呈阶梯状、且相互平行排布的结构设置，第一反射件210可以缩小激光器阵列100所发射的三个激光光束的间距。

在一个具体的实施例中，可以设置第一反射件210的每一反射面与对应的激光光束之间的夹角θ为45°。其中，第一反射件210的反射面可以设置为沿着Y轴方向呈上升阶梯状布置，Y轴方向为第一反射件210反射后的激光束方向，即反射面213在Y轴方向上低于反射面212，反射面212在Y轴方向上低于反射面211。基于第一反射件210的反射面之间存在阶梯高度差，在θ为45°的情况下，激光准直组件300准直后的激光光束发射至第一反射件210的反射面上并被反射后，如图3所示，以第一反射件210上反射后的激光之间的间距d和激光器准直组件300准直后的激光光束之间的间距D分别对应直角三角形的两个直角边，则D所对应的直角三角形的角度大于反射面与激光光束之间的夹角θ即小于45°，d所对应的直角三角形的角度小于反射面与激光之间的夹角θ即小于45°，因此经第一反射件210反射后的激光光束之间的间距小于激光器准直组件300准直后的激光光束之间的间距，进而第一反射件210实现缩小经过准直组件300准直后的激光光束之间的间距，增大激光能量密度。

在一些实施例中，请参阅图4，图4是本申请激光合束装置第一反射件实施例的结构示意图。具体地，第一反射件210可以设置为包括一个基体210a，基体210a的一个面上设置呈多个台阶面，从而形成反射面。为了便于加工，请结合参照图3、图4a及图4c，在一些优选实施例中，基体210a的截面呈四边形、多边形、三角形；甚至是矩形、直角梯形或等腰直角三角形。举例来说，基体210a可以将矩形的长边，直角梯形或者等腰直角三角形的斜边设置呈阶梯状而形成第一反射件210的反射面。在有一个实施例中，第一反射件210包括多个截面呈矩形的基体210b，如图4b所示，且这些基体210b层叠设置，相邻两个基地的端面沿着基体210b的长度方向错开预设的距离，从而使得基体的端面之间呈阶梯状排布以形成第一反射件210的反射面，如图4b显示，此处基体的形状也不做限制，满足可堆叠形成阶梯状排布的第一反射件210的反射面即可。

在一些实施例中，请结合参照图3，激光合束组件200还包括第二反射组件220和第三反射件230。其中，第二反射组件220可以包括第一反射平面221和第二反射平面222。第一反射平面221与第一反射件210的反射面平行，且第一反射平面221与第二反射平面222呈直角。

可选地，第三反射件230包括呈阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，第三反射件230的反射面在与Y轴方向垂直的方向均呈上升阶梯状布置。第三反射件230的每一反射面对应一束所述激光，第三反射件230的每一个反射面与对应的激光之间有预设夹角。本实施例中，经过第一反射件210反射的激光首先发射至第一反射平面221上，经第一反射平面221反射后的激光发射方向发生偏转，变为与激光器阵列100所发射的激光方向相同并进一步发射至第二反射平面222上，而经第二反射平面222反射后的激光光束的发射方向再次发生偏转并照射至第三反射件230的反射平面上，激光经第三反射件230的反射平面反射后射出，第三反射件230的反射面实现激光光束的方向再次发生的偏转，使得最终输出的激光光束方向与激光器阵列100所发射的激光光束方向相同。在上述激光反射的过程中，由于第一反射平面221和第二反射平面222呈直角设置，激光在第一反射平面221和第二反射平面222上的反射只是改变方向，而不改变间距。

具体地，请结合参照图3和图5a，其中，图5是本申请激光合束装置第二反射件实施例的结构示意图。在一个实施例中，第二反射件210可以设置为包括一个基体220a，第一反射平面221和第二反射平面222设置在基体220a的一个侧壁上，第一反射平面221和所述第二反射平面222垂直相交。或者，可理解的，第一反射平面221和第二反射平面222也可以不相互连接，而是在第一反射平面221和第二反射平面222之间还设置有其它面，使得第一反射平面221和第二反射平面222间隔设置；但是第一反射平面221的延长面和第二反射平面222的延长面必须垂直相交。

或者，在另外一个实施例中，请参照图5b和图5c，第二反射组件220包括间隔设置的第一基体220b和第二基体220c。第一反射平面221和第二反射平面222分别为第一基体220b和第二基体220c的一个侧面，第一反射平面221的延长面和第二反射平面222的延长面垂直相交。第一基体220b和第二基体220c的截面呈矩形或等腰直角三角形，第一基体220b和第二基体220c的截面形状不限于图5中所示的形状，也可以是其他形状，例如可以是梯形、平行四边形等，具体形状可根据使用及安装需求进行调整，此处不做限制。

进一步地，由于第三反射件230的反射面呈阶梯状、平行排布，与第一反射件210相同具有缩小激光光束间距的效果，进而实现经过第三反射件230反射后的激光束间距进一步减小。

具体地，由于第一反射件210的阶梯状，其反射后的激光的光程不同的问题，导致其在光程传播过程中的能量损失也不同，从而在进行加工时，不同光程的激光热量不同。为了避免激光的光程不同，在一些优选实施例中，第三反射件230的每一个反射面与对应的激光之间的夹角为等于45°。第一反射件210的每相邻两个反射面之间连接有一个第一台阶(图未示)，第三反射件230的每相邻两个反射面之间连接有一个第二台阶(图未示)，第一台阶和第二台阶的高度均相同，则经第一反射件210反射后的相邻两个光束之间沿Y轴方向的光程差对应于第一台阶高度，经第三反射件230反射后的该相邻两个光束之间沿Y轴方向光程差对应于第二台阶高度，且在第一台阶和第二台阶形成的两个光程差沿Y轴方向反向延伸，进而可以实现两个光束在激光合束装置10中Y轴方向光程差的相互弥补，避免了由于第一反射件210和第三反射件230的反射面的阶梯状，导致其反射后的激光的光程不同的问题。

可以理解的，在一个优选的实施例中，第一台阶与第一反射件210的每相邻两个反射面之间垂直连接；第二台阶与第三反射件230的每相邻两个反射面之间也垂直连接。

具体地，为了进一步说明，举一个具体的实施例来详细说明。以图3所示实施例中第一反射件210的反射面213和反射面212为例。反射面213对应于第三反射件230的反射面233，反射面212对应于第三反射件230的反射面232。进一步可以设置反射面212与反射面213之间台阶高度等于反射面232与反射面233之间的台阶高度。反射面212、反射面213均与第一反射平面221平行，延长反射面212至与反射面213对应的光束相交，则反射面212、反射面213对应的激光光束在经过第一反射件210反射后，沿Y轴方向反射面213对应的激光光束的光程比反射面212对应的激光光束光程大d1。同理，反射面232、反射面233均与第二反射平面222平行，延长反射面233至与反射面232所对应的光束相交，则反射面232、反射面233对应的激光光束在经过第三反射件230反射后，沿Y轴方向反射面232对应的激光光束的光程比反射面233对应的激光光束光程大d2，反射面212与反射面213之间台阶高度等于反射面232与反射面233之间的台阶高度，且第一反射件210的反射面和第三反射件230的反射面均与Y轴方向呈45°设置，则d1＝d2。反射面213对应于第三反射件230的反射面233，反射面212对应于第三反射件230的反射面232，即d1和d2沿Y轴方向反向延伸，因此反射面232和反射面233最终反射的激光光束沿Y轴方向光程相等。

进一步地，激光光束被第一反射件210反射后，沿Y轴垂直方向，反射面212对应的激光光束的光程比反射面213对应的激光光束光程大d，激光光束进一步被第一反射平面221反射后，沿Y轴垂直方向，反射面212对应的激光光束光程比反射面213对应的激光光束光程小d，进而经第一反射平面221反射后的两激光光束沿与Y轴垂直方向光程相等。同理，反射面212对应的激光光束和反射面213对应的激光光束在经过第二反射平面222和反射面232、反射面233反射后，沿Y轴垂直方向光程相等。进而实现反射面212对应的激光光束和反射面213对应的激光光束在经过第一反射件210、第二反射件220和第三反射件230反射后，两激光光束的光程相等。同理，当激光光束为三个或者三个以上的情况，上述方式也可实现输出的所有激光光束的光程相等。

其中，本实施例中设定第一反射件210和第三反射件230的反射面之间的阶梯高度差相同，是为了实现输出激光的光程相等，以及输出激光的能量密度均匀分布。具体地，可以将激光器阵列100所发射的激光光束的间距设定为D，第三反射件230反射后的激光光束间距设定为s，第一反射件210和第三反射件230的阶梯高度差分别设定为H和h，则四者之间满足以下关系：

具体应用中，在不需要激光光束光程相等的应用场景中，四者之间关系可以不满足上述关系式。可以根据使用需要设定激光合束装置仅包括第一反射件210或第三反射件230，或者是设定第一反射件210与第三反射件230的阶梯高度差不同，或者设定第一反射件210不同反射面的阶梯高度差不相同等等。例如可以设定第一反射件210足够大的阶梯高度差，使得激光器阵列100所发射的激光光束经过第一反射件210的反射即可实现输出激光能量密度的最大化。也可以设定第一反射件210和第三反射件230的不同反射面之间的阶梯高度差不同，也可以实现增加激光能量密度等等，此处不再赘述。

在一个实施例中，请参照图3，第三反射件230的反射面在Y轴方向呈下降阶梯状布置，在与Y轴方向垂直的方向均呈上升阶梯状布置。举例来说，第三反射件230包括三个反射面，分别为反射面231、反射面232和反射面233，三个反射面均与第二反射平面222平行。即沿Y轴方向，反射面233高于反射面232，反射面232高于反射面231。与Y轴方向垂直的方向，即沿激光器阵列100发射的激光方向上，反射面231低于反射面232，反射面232低于反射面233。具体地，每个反射面对应一束激光，且每个反射面与对应的激光之间有预设的夹角。本实施例中，反射面231对应反射面211所反射的激光，反射面232对应反射面212所反射的激光，反射面233对应反射面213所反射的激光，且反射面231、反射面232、反射面233与对应的激光光束之间的夹角均设为45°，以实现不同激光光束之间的光程相等。可选地，第三反射件230的反射面与激光光束之间的夹角为其他角度，以实现激光光束间距的进一步减小。其中，对应的激光为第二反射平面222反射后的激光。

具体地，请参见图6，图6是本申请激光合束装置第一实施例中第三反射件实施例的结构示意图。第三反射件230可以设置为包括一个基体230a，基体230a的一个面上设置呈多个台阶面，从而形成反射面。为了便于加工，请结合参照图3、图6a及图6c，在一些优选实施例中，基体230a的截面呈四边形、多边形、三角形；甚至是矩形、直角梯形或等腰直角三角形。举例来说，基体230a可以将矩形的长边，直角梯形或者等腰直角三角形的斜边设置呈阶梯状而形成第三反射件230的反射面。在有一个实施例中，第三反射件230包括多个截面呈矩形的基体230b，如图6b所示，且这些基体230b层叠设置，相邻两个基地的端面沿着基体230b的长度方向错开预设的距离，从而使得基体的端面之间呈阶梯状排布以形成第三反射件230的反射面，如图6b显示，此处基体的形状也不做限制，满足可堆叠形成阶梯状排布的第三反射件230的反射面即可。

第三反射件230可以设置为与第一反射件210完全相同，在具体实施过程中，可以将与第一反射件210相同的第三反射件230按第一反射件210的设置方向顺时针旋转270°，在根据具体的激光合束要求设置在指定位置即可。第三反射件230也可以与第一反射件210为不同的结构设置，例如可以是第一反射件210为图4a所示的结构设置，第三反射件是图5c所示的结构设置，也可以是图4中第一反射件210的各个实施例与图5中第三反射件230的各个实施例的自由组合，但并不限于图4、图5中实施例的自由组合方式。

与第一反射件210反射的原理相同，第三反射件230的反射面之间也存在阶梯高度差，进而可以实现缩小第二反射面222反射至第三反射件230的激光之间的间距，即第二次缩小激光器阵列100所发射的激光之间的间距，进而使得激光能量聚集的效果更佳，此处不再赘述第三反射件230实现聚集激光能量的具体过程。

请参阅图7，图7是本申请激光合束装置第二实施例的结构示意图。如图7所示，本申请激光合束装置第二实施例与上述本申请激光合束装置第一实施例的不同之处在于：第三反射件的具体结构不同。具体地，在申请激光合束装置第二实施例中，第三反射件240的反射面沿着Y轴方向及与Y轴方向垂直的方向均呈上升阶梯状布置，其中，Y轴方向为激光束被第一反射件210反射后的激光束方向，与Y轴方向垂直的方向为发射激光光束的方向。

可以理解的，在一个优选的实施例中，第一台阶与第一反射件210的每相邻两个反射面之间垂直连接；第二台阶与第三反射件240的每相邻两个反射面之间的夹角为45°。

举例来说，第三反射件240可以包括三个反射面，分别为反射面241、反射面242和反射面243，三个反射面相互平行且均与第二反射平面222平行设置。

具体地，在一些实施例中，请参阅图7，第三反射件240可以包括多个基体，每一基体包括一个倾斜面，倾斜面向着背向Y轴方向倾斜延伸；基体层叠设置，且倾斜面呈阶梯状排布，倾斜面形成第三反射件240的反射面。例如可以是三个基体，分别为基体241a、基体242a、基体243a，且基体241a、基体242a、基体243a各自包括一个倾斜面，分别为倾斜面241、倾斜面242和倾斜面243，在基体置于与Y轴垂直的平面上时，倾斜面241、242和倾斜面243均向着Y轴反方向倾斜延伸。具体地，三个基体层叠设置，例如可以是基体241a、基体242a、基体243a沿Y轴方向依次堆叠，即基体242a的下底面置于基体241a的上底面上，基体243a的下底面置于基体242a的上底面上，三个基体的上下底面均相互平行，且三个基体的截面梯形上底边长度大于下底边长度，进而形成第三反射件240的呈阶梯状、平行排布的反射面241、反射面242、反射面243。

在一些实施例中，每一基体的截面呈倒直角梯形，每一直角梯形的斜边为倾斜面；每相邻两个基体中，沿着Y轴方向，位于上方的基体相对于与其层叠的下方的基体，沿着垂直所述Y轴方向的方向错开预设的距离。例如基体241a、基体242a、基体243a的截面可以均呈倒直角梯形，即梯形的上底边长度大于下底边长度。基体241a、基体242a和基体243a的结构设置可以完全相同，每一基体均包括一个倾斜面，与基体截面的直角梯形的斜角边相对应。将三个基体进行错位堆叠，以使得三个基体的倾斜面可以沿Y轴方向错位设置形成阶梯状、平行排布的三个反射面，分别为反射面241、反射面242和反射面243。进而基体截面的直角梯形对应的直角边与基体的垂直面相对应，在三个基体错位堆叠时，三个基体的垂直面沿与Y轴垂直方向可错开一定的预设距离，形成沿Y轴方向的阶梯状设置且相互平行的垂直面，以便于第三反射件240反射的激光光束从该垂直面出射。

在一些实施例中，第三反射件240的每相邻两个反射面之间连接有一个第二台阶，例如在本实施例中，反射面241和反射面242之间的第二台阶是由与基体241a倾斜面相对的垂直面形成，第二台阶和与其连接的反射面之间的夹角为45°，实现激光光束经第三反射件240的反射面反射后的激光光束输出方向与激光器阵列100所发射的激光光束的方向相同。

本实施例中，不同于第一实施例中激光光束经第三反射件230的反射面反射后可直接输出聚合后的激光光束，本实施例中激光光束经第三反射件240的反射面反射后，需在第三反射件240的内部透镜中传输后方可将聚合后的激光光束输出。其中，第三反射件240可以为图7中所示的由三个基体堆叠形成，也可以为包括一个基体的结构设置，一个基体的横截面可以为直角梯形，直角梯形的斜角边对应基体的斜侧面，可以在斜侧面上设置第三反射件240的反射面241、反射面242和反射面243，进而实现激光光束在第三反射件240上的反射。

具体地，可设置本实施例中激光器阵列100所发射的激光光束的间距设为D，第一反射件210的台阶高度为h，激光光束经第三反射件240反射后的光束间距为s，在第三反射件240的反射面与激光光束之间的夹角为45的情况下，三者之间的关系满足：

则激光器110、激光器120和激光器130所发射的三束激光，在经过激光准直组件300的透射、第一反射件210、第二反射件220以及第三反射件240的反射之后，最终输出的三束激光的光程相等，光程计算过程与第一实施例推导过程相似，此处不再赘述。在一些实施例中，也可以设置第三反射件240的反射面与激光光束之间的夹角为其他角度，进而对第三反射件240和第一反射件210的台阶高度进行相应地调整，以实现最终输出光程相等的激光光束。

具体地，本实施例中第三反射件240的三个反射面对应的台阶高度可以均设置为等于s，反射面243和反射面241所对应的台阶高度也可设置为不等于s，在不影响本实施例输出激光光束的质量的前提下，可对反射面243和反射面241对应的台阶高度进行灵活设置，在第三反射件240为一个基体的情况下同样适用。

可以理解的，在一些实施例中，第一反射件、第二反射件及第三反射件的所有反射面均可以为高反金属反射面或玻璃反射面，以对激光光束进行反射。

请参阅图8，图8是本申请激光加工设备实施例的结构示意图，激光加工设备可以包括激光输出件11和上述任一项的激光合束装置10。其中，激光输出件11可以是光学透镜，激光合束装置10输出的激光经激光输出件11输出后可直接用于切割、焊接等加工工艺中。本申请中的激光合束装置10可以缩小激光之间的间距，进而可以减小激光合束装置10输出的激光的光斑尺寸，实现减小激光输出件11的尺寸，使激光加工设备的整体结构设置更加紧凑。

本申请中的激光合束装置通过将发射出的激光光束设置为经过两次阶梯反射、两次平面反射，不仅实现输出激光光束的功率密度增大，也实现了出射激光光束的光程相等，进而改善了激光合束装置输出的激光光束质量，提高激光加工设备的加工精度及加工质量，解决了激光光束能量密集度差、光程不相等的技术问题。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种激光合束装置，包括激光器阵列和第一反射件，所述激光器阵列向所述第一反射件发射至少两束激光，其特征在于，所述第一反射件包括呈阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，所述反射面均面向所述激光，且每一所述反射面对应一束所述激光，所述第一反射件的反射面沿着Y轴方向呈上升阶梯状布置，所述Y轴方向为激光束被所述第一反射件反射后的激光束方向。

2.根据权利要求1所述的激光合束装置，其特征在于，还包括第二反射件和第三反射件；所述第二反射件包括第一反射平面和第二反射平面，所述第一反射平面和第二反射平面呈直角；

所述第三反射件包括呈阶梯状、且相互平行排布的至少两个反射面，所述第三反射件的每一反射面对应一束所述激光，所述第三反射件的反射面在与所述Y轴方向垂直的方向均呈上升阶梯状布置；

所述第一反射平面面向且平行于所述第一反射件的反射面；所述第二反射平面面向且平行于所述第三反射件的反射面，以进一步减小激光间距。

3.根据权利要求2所述的激光合束装置，其特征在于，所述第一反射件的反射面和所述第三反射件的反射面与所述激光之间的夹角均为45°，所述第一反射件的每相邻两个所述反射面之间连接有一个第一台阶；所述第三反射件的每相邻两个所述反射面之间连接有一个第二台阶；所述第一台阶和所述第二台阶的高度相等，以实现发射的激光光束光程相等。

4.根据权利要求3所述的激光合束装置，其特征在于，所述第一台阶与相邻两个所述反射面之间垂直连接；所述第二台阶与相邻两个所述反射面之间垂直连接。

5.根据权利要求2至4任一项所述的激光合束装置，其特征在于，所述第三反射件的反射面在Y轴方向呈下降阶梯状布置。

6.根据权利要求4所述的激光合束装置，其特征在于，所述第三反射件包括一个基体，所述一个基体的一个侧面设置呈阶梯状而形成所述第三反射件的反射面；或者，所述第三反射件包括多个截面呈矩形的基体，所述基体层叠设置，且所述基体的端面呈阶梯状排布以形成所述第三反射件的反射面。

7.根据权利要求3所述的激光合束装置，其特征在于，所述第一台阶与相邻两个所述反射面之间垂直连接；所述第二台阶与相邻两个所述反射面之间的夹角为45°。

8.根据权利要求2、3或7所述的激光合束装置，其特征在于，所述第三反射件的反射面沿着在Y轴方向呈上升阶梯状布置。

9.根据权利要求8所述的激光合束装置，其特征在于，所述第三反射件包括多个基体；每一所述基体包括一个倾斜面，所述倾斜面向着背向Y轴方向倾斜延伸；所述基体层叠设置，且所述倾斜面呈阶梯状排布，所述倾斜面形成所述第三反射件的反射面。

10.根据权利要求9所述的激光合束装置，其特征在于，每一所述基体的截面呈倒直角梯形，每一所述直角梯形的斜边为所述倾斜面；每相邻两个所述基体中，沿着所述Y轴方向，位于上方的基体相对于与其层叠的下方的基体，沿着垂直所述Y轴方向的方向错开预设的距离。

11.根据权利要求2-4及7任一项所述的激光合束装置，其特征在于，所述第二反射组件包括一个基体，所述第一反射平面和所述第二反射平面设置在所述基体的一个侧壁上，所述第一反射平面和所述第二反射平面垂直相交或所述第一反射平面和所述第二反射平面对应的延长面垂直相交；或者，所述第二反射组件包括间隔设置的第一基体和第二基体，所述第一反射平面和所述第二反射平面分别为所述第一基体和所述第二基体的一个侧面。

12.根据权利要求1-4及7任一项所述的激光合束装置，其特征在于，所述第一反射件包括一个基体，所述一个基体的一个侧面设置呈阶梯状而形成所述第一反射件的反射面；或者，所述第一反射基件包括多个截面呈矩形的基体；所述基体层叠设置，且所述基体的截面呈阶梯状排布以形成所述第一反射件的反射面。

13.根据权利要求1-4及7任一项所述的激光合束装置，其特征在于，所述激光合束装置还包括激光准直组件，设置于所述激光器阵列与所述第一反射件之间，所述激光准直组件包括与所述激光器阵列发射的激光束一一对应的透镜组，每一所述透镜组包括慢轴准直透镜和快轴准直透镜。

14.一种激光加工设备，包括如上述权利要求1-13任一项所述的激光合束装置。

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