CN115502582A - 一种双光斑激光切割装置 - Google Patents
一种双光斑激光切割装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115502582A CN115502582A CN202211467486.0A CN202211467486A CN115502582A CN 115502582 A CN115502582 A CN 115502582A CN 202211467486 A CN202211467486 A CN 202211467486A CN 115502582 A CN115502582 A CN 115502582A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- light
- adjusting device
- spot
- spot adjusting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明涉及激光切割技术领域，为了解决硬质塑料切割的技术问题，提供一种双光斑激光切割装置，包括：2.1µm激光光源、控制单元和双光斑调节装置，所述控制单元通过控制所述激光光源和双光斑调节装置以调节待加工物处的激光功率密度；所述控制单元包括激光光源控制单元、功率分配控制单元和光斑控制单元；所述双光斑调节装置包括第一光斑调节装置和第二光斑调节装置，基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，经所述功率分配控制单元的分配后，所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置按分配比例获得对应功率的激光后对待加工物进行切割。本发明能够实现硬质塑料平滑切割。
Description
技术领域
本发明涉及激光熔接技术领域，特别涉及一种双光斑激光切割装置。
背景技术
激光熔接或切割在激光应用领域发挥着重要的作用，特别是对于大功率激光熔接或切割的推广及应用越来越受到广泛关注。
但现有的激光熔接或切割技术中，一方面对于匹配波长的大功率光源的获取存在技术障碍，另一方面对于不同的激光熔接或切割方式，匹配对应的激光光斑功率也存在瓶颈，导致激光熔接或切割的应用受到一定的限制。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前的激光熔接或切割中存在的技术问题，而提出了一种双光斑激光切割装置。
具体的，本发明提供一种双光斑激光切割装置，包括：2.1µm激光光源、控制单元和双光斑调节装置，所述控制单元通过控制所述激光光源和双光斑调节装置以调节待加工物处的激光功率密度；
所述激光光源输出功率大于100W；
所述控制单元包括激光光源控制单元、功率分配控制单元和光斑控制单元，所述激光光源控制单元用于控制激光光源的输出功率，所述功率分配控制单元用于控制分配到所述双光斑调节装置的功率比，所述光斑控制单元控制所述双光斑调节装置以调节待加工物处的光斑大小；
所述双光斑调节装置包括第一光斑调节装置和第二光斑调节装置，基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，经所述功率分配控制单元的分配后，所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置按分配比例获得对应功率的激光后对待加工物进行切割。
在一些实施例中，所述双光斑激光切割装置还包括：
功率分配单元，设置于所述激光光源和所述双光斑调节装置之间，配置为基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率。
在一些实施例中，所述基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率，包括：
当所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置为并行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率相同；
当所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置为串行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置的激光功率大于进入所述第二光斑调节装置的激光功率。
在一些实施例中，
所述第一光斑调节装置包括：第一镜筒、沿所述第一镜筒内侧壁轴向设置的第一电动滑道以及设置于所述第一镜筒内的第一光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第一电动滑道控制所述第一光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小；
所述第二光斑调节装置包括：第二镜筒、沿所述第二镜筒内侧壁轴向设置的第二电动滑道以及设置于所述第二镜筒内的第二光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第二电动滑道控制所述第二光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小。
在一些实施例中，所述第一光学镜头组包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜作为准直透镜设置于所述第一镜筒的光入射端；所述第二透镜和第三透镜沿所述第一电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小；
所述第二光学镜头组包括：第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四透镜作为准直透镜设置于所述第二镜筒的光入射端；所述第五透镜和第六透镜沿所述第二电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小。
在一些实施例中，所述激光光源包括：沿光路方向依次设置的激光振荡器装置、一级放大装置和二级放大器装置；
其中，激光振荡器装置包括谐振腔以及在所述谐振腔内串联设置的第一激光晶体和第二激光晶体，所述第一激光晶体上侧设置第一LD阵列泵浦源，所述第二激光晶体下侧设置第二LD阵列泵浦源。
在一些实施例中，所述一级放大装置包括：第三激光晶体和第三LD阵列泵浦源，所述第三LD阵列泵浦源设置于所述第三激光晶体的上侧。
在一些实施例中，所述二级放大装置包括：第四激光晶体和第四LD阵列泵浦源，所述第四LD阵列泵浦源设置于所述第四激光晶体的下侧。
在一些实施例中，所述第一LD阵列泵浦源和第二LD阵列泵浦源沿第一激光晶体或第二激光晶体周向首尾相接。
在一些实施例中，所述第三LD阵列泵浦源和第四LD阵列泵浦源沿第三激光晶体或第四激光晶体周向首尾相接。
本发明的有益效果：本发明可以根据激光切割装置的串行或并行的走向，控制第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的光斑功率密度，以适应不同的熔接需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所示的一种双光斑激光切割装置结构示意图。
图2为本发明一实施例所示的激光光源结构示意图。
图3为本发明一实施例所示的激光光源的激光振荡器装置的投影示意图。
图4为本发明一实施例所示的激光光源的放大装置的投影示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
具体的，如图1所示，本发明提供一种双光斑激光切割装置，包括：2.1µm激光光源1、控制单元2和双光斑调节装置8，所述控制单元2通过控制所述激光光源1和双光斑调节装置8以调节待加工物13处的激光功率密度；所述激光光源1输出功率大于100W，通过提供高功率的激光光源，为激光熔接或切割提供了充足的能量；所述控制单元2包括激光光源控制单元3、功率分配控制单元4和光斑控制单元5，所述激光光源控制单元3用于控制激光光源1的输出功率，所述功率分配控制单元4用于控制分配到所述双光斑调节装置8的功率比，所述光斑控制单元5控制所述双光斑调节装置8以调节待加工物13处的光斑大小；所述双光斑调节装置8包括第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2，基于所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的并行或串行走向，经所述功率分配控制单元4的分配后，所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2按分配比例获得对应功率的激光后对待加工物13进行熔接或切割。
在一些实施例中，所述双光斑激光切割装置还包括：功率分配单元6，设置于所述激光光源1和所述双光斑调节装置8之间，配置为基于所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的并行或串行走向，控制所述功率分配单元6的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的激光功率。
具体的，所述基于所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的并行或串行走向，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的激光功率，包括：
当所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为并行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的激光功率相同；当所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为串行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置8-1的激光功率大于进入所述第二光斑调节装置8-2的激光功率。
其中，上述并行是指在熔接或切割待加工物时，第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的行进方向和排列方向垂直，即第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2沿同向同时并排行进。当所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为并行走向时，此时，第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为同时切割待加工物13，由于激光切割装置为双刀头模式，并行切割能够提高切割效率，为了使得切割刀口均匀，通常控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的激光功率相同，此时，功率分配单元为45度偏转，使得沿水平方向经过反射镜7进入第二光斑调节装置8-2的激光功率和沿竖直方向进入第一光斑调节装置的激光功率相同，所述光斑控制单元5控制第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2以调节待加工物13处的光斑大小一致，可以保证待加工物上的切割刀口的均匀性，此处的均匀性是指刀口的宽度和/或深度一致。
其中，上述串行是指在熔接或切割待加工物时，第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2的行进方向和排列方向一致，即第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2沿同向一前一后行进。当所述第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为串行走向时，此时，第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为先后切割待加工物13，由于激光切割装置为双刀头模式，前刀头负责主要的切割任务，后刀头负责消减切割刀口的毛刺，控制所述功率分配单元以使得进入所述第一光斑调节装置8-1的激光功率大于进入第二光斑调节装置8-2的激光功率，例如进入第一光斑调节装置8-1的激光功率占比为70-90%，进入第二光斑调节装置8-2的激光功率占比为10-30%，此时，功率分配单元6为偏转，使得经过反射镜7进入第二光斑调节装置8-2的激光功率为10-30%，进入第一光斑调节装置8-1的激光功率为70-90%，所述光斑控制单元5控制第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2以调节待加工物13处的光斑大小使其保持一致，或，控制第二光斑调节装置8-2以调节待加工物13处的光斑大小使其略大于第一光斑调节装置8-1在待加工物13处的光斑大小，通过后面的第二光斑调节装置8-2熔掉第一光斑调节装置切割形成的毛刺。作为一种举例，功率分配单元6为一种经过镀膜的可调的反射镜，该反射镜根据入射光角度不同分成透射和反射两束不同出射比例关系的出射光。需要说明的是，由于功率分配单元6和反射镜7之间的距离很近，在功率分配单元6旋转时，即使反射镜7不动，也可以将分配到反射镜7上的激光射入第二光斑调节装置8-2。在一些实施例中，可以设置反射镜7与功率分配单元6随动，以保证功率分配单元6转动后仍然能将反射光射入第二光斑调节装置8-2。
在一些实施例中，所述第一光斑调节装置8-1包括：第一镜筒9-1、沿所述第一镜筒9-1内侧壁轴向设置的第一电动滑道以及设置于所述第一镜筒9-1内的第一光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第一电动滑道控制所述第一光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小；所述第二光斑调节装置8-2包括：第二镜筒9-2、沿所述第二镜筒9-2内侧壁轴向设置的第二电动滑道以及设置于所述第二镜筒9-2内的第二光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第二电动滑道控制所述第二光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小。
在一些实施例中，如图1所示，所述第一光学镜头组包括：第一透镜12-1、第二透镜12-2和第三透镜12-3，所述第一透镜12-1作为准直透镜设置于所述第一镜筒9-1的光入射端；所述第二透镜12-2和第三透镜12-3沿所述第一电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小；所述第二光学镜头组包括：第四透镜12-4、第五透镜12-5和第六透镜12-6，所述第四透镜12-4作为准直透镜设置于所述第二镜筒9-2的光入射端；所述第五透镜12-5和第六透镜12-6沿所述第二电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小。
第一透镜12-1作为准直透镜固定在第一镜筒9-1里面，第二透镜12-2和第三透镜12-3可以沿着电动滑道改变位置用来改变待加工物处的光斑大小和焦距深度，第一控制阀11-1和第二控制阀11-2在光斑控制单元5的控制下随第二透镜12-2一起移动，并在外部控制信号的触发下固定第二透镜12-2，第三控制阀11-3和第四控制阀11-4在光斑控制单元5的控制下随第三透镜12-3一起移动，并在外部控制信号的触发下固定第三透镜12-3。通过调节第二透镜12-2和第三透镜12-3的间距来调节输出到待加工物处的光斑大小，结合激光光源1的输出功率，最终可以调节输出待加工物处的功率密度，以适配待加工物的熔点、硬度、脆度等特性，待加工物一般为硬质塑料，硬质塑料对于2.1µm激光具有较强的吸收性能，对于切割面能够减少毛刺的产生。
第四透镜12-4作为准直透镜固定在第二镜筒9-2里面，第五透镜12-5和第六透镜12-6可以沿着电动滑道改变位置用来改变待加工物处的光斑大小和焦距深度，第五控制阀11-5和第六控制阀11-6在光斑控制单元5的控制下随第五透镜12-5一起移动，并在外部控制信号的触发下固定第五透镜12-5，第七控制阀11-7和第八控制阀11-8在光斑控制单元5的控制下随第六透镜12-6一起移动，并在外部控制信号的触发下固定第六透镜12-6。通过调节第五透镜12-5和第六透镜12-6的间距来调节输出到待加工物处的光斑大小，结合激光光源1的输出功率，最终可以调节输出待加工物处的功率密度，以适配待加工物的熔点、硬度、脆度等特性，待加工物一般为硬质塑料，硬质塑料对于2.1µm激光具有较强的吸收性能，对于切割面能够减少毛刺的产生。
光斑控制单元5可以根据当前工作状态下，第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为并行模式还是串行模式，调节第二光斑调节装置8-2的光斑大小，当第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为并行模式时，调节第二光斑调节装置8-2的光斑大小为与第一光斑调节装置8-1相同，当第一光斑调节装置8-1和第二光斑调节装置8-2为串行模式时，调节第二光斑调节装置8-2的光斑大于第一光斑调节装置8-1的光斑，以减小第二光斑调节装置8-2的光斑功率密度，降低二次熔接/切割时的伤痕，例如当前任务为非穿透式切割时，第一光斑调节装置8-1切割后，如果不控制第二光斑调节装置8-2的光斑大小，会导致切痕处被二次切割，容易加深切痕甚至切透，导致切割任务失败。因此，一般将第二光斑调节装置8-2的光斑大小调整为第一光斑调节装置8-1光斑的1.5-2.5倍，以降低功率密度，达到修剪毛刺的效果。
作为2.1µm激光光源的熔接需求，激光光源必须是一个大功率2.1µm波长激光光源，由于激光晶体的热透镜效应，在保证激光光束质量的情况下提升2.1μm激光光源的输出功率是困难的，要保证激光的光束质量，就要防止振荡过程中高阶模式的放大，这在高功率泵浦情况下的单一谐振腔是较难实现的。因此，采用主振荡-功率放大器（MOPA）是获得高功率和高光束质量2.1 μm激光输出的一种有效方案，本发明通过采用振荡器与放大器相结合的方式保证激光光束质量的同时获得高功率的激光输出。在这种模式下，振荡器与放大器是相互独立的，主振荡器通过谐振腔的限制，在低功率泵浦时能够有效的抑制激光的高阶模式产生，获得高质量的2.1μm激光输出，再通过放大器将获得的2.1μm激光进行放大，实现高功率、高质量的2.1μm激光输出。
在一些实施例中，如图2所示，所述激光光源1包括：沿光路方向依次设置的激光振荡器装置1-7、第一光学隔离器1-8、第一聚焦镜1-9、一级放大装置1-10、第二光学隔离器1-13、第二聚焦镜1-14和二级放大器装置1-15；
其中，激光振荡器装置1-7采用线性腔结构，是由两个镜片组成的谐振腔，分别为激光全反镜以及谐振腔输出镜，激光全反镜镀有对振荡激光高反的膜系，输出镜对振荡激光具有一定的透过率。振荡器后加隔离器以及聚焦镜，用来缩小一级放大器中晶体处的光斑半径以实现光斑匹配，隔离器用来防止放大级对振荡器造成的反馈。一级放大器装置由增益介质和侧面泵浦结构组成。一级放大后，输出激光同样经过隔离器、聚焦镜，防止二级放大器装置对其造成反馈，同时缩小二级放大器晶体位置处的光斑半径实现模式匹配。
其中，激光振荡器装置1-7包括谐振腔以及在所述谐振腔内串联设置的第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5，所述第一激光晶体1-3上侧设置第一LD阵列泵浦源1-2，所述第二激光晶体1-5下侧设置第二LD阵列泵浦源1-4，入射镜1-1和出射镜1-6构成谐振腔。
在一些实施例中，如图3所示，所述第一LD阵列泵浦源1-2和第二LD阵列泵浦源1-4沿第一激光晶体1-3或第二激光晶体1-5周向首尾相接。
激光二极管侧面泵浦结构利用激光增益介质的泵浦面与激光通光面不共面、泵浦光方向与激光方向不平行的特性，降低激光晶体的热透镜效应，提升大功率激光的产生。侧面泵浦的结构相对于端面泵浦，其优点是激光晶体内的增益区域大且均匀，因而内部不会出现局部高温现象，可以作为高功率激光的泵浦结构使用。并且，侧面泵浦结构相对简洁，对于谐振腔调试也更加方便。
在一些实施例中，如图3所示，图3给出了从各激光晶体端面一侧给出的激光晶体和对应的半导体泵浦光源的位置关系，并将2对激光晶体和对应的半导体泵浦光源拼接到一起后的示意图，可以看出，两个半导体泵浦光源环绕所述激光晶体的轨迹在所述激光晶体端面的投影面上不重叠。当半导体泵浦光源有重叠时，导致重叠部位的激光晶体都会接收到泵浦激光，从而产生热效应，使得沿光路方向上重叠的晶体位置的粒子数产生反转，产生的热效应对重叠部位的振荡激光的性能产生影响，进而影响激光光源的整体的激光输出品质和功率。
在一些实施例中，两个半导体泵浦光源环绕所述激光晶体的轨迹在所述激光晶体端面方向的投影轨迹形成一个完整的圆。如图3所示，沿光路方向将2对激光晶体和对应的半导体泵浦光源拼接到一起后，环绕所述2个激光晶体的所述2个半导体泵浦光源的轨迹在所述激光晶体端面所构成的投影面依次投影，投影轨迹首尾相接连续形成一个完整的圆，从而最大限度的利用各晶体的性能产生激光振荡，提升激光晶体的泵浦效率。其中，2个半导体泵浦光源覆盖的角度可以相同也可以不同，当对应的激光晶体的长度相同时，可以设置2个半导体泵浦光源覆盖的角度相同。由于各激光晶体的各种参数相同，包括长度、截面、掺杂浓度等，采用相同覆盖范围的泵浦光源并采用相同的泵浦功率进行泵浦，对于每一个激光晶体内的热透镜效应都是相同的，通过预先模拟其中一个激光晶体的泵浦光与热透镜效应的对应关系，就可以对各个激光晶体采用相同的泵浦方式泵浦，减少了激光调试环节的程序，且能够保证每一个激光晶体都有相同参数的激光输出，增加了最终激光输出的稳定性，也保证了输出激光的光学品质和功率。
在一些实施例中，2个半导体泵浦光源覆盖的角度也可以不同，当对应的激光晶体的长度不相同或掺杂浓度不同时，可以设置2个半导体泵浦光源覆盖的角度不相同，一般覆盖角度与掺杂浓度和/或激光晶体的长度成正比，例如2个激光晶体设置2个泵浦光源后，沿光路方向第一个泵浦光源覆盖对应的激光晶体为120度，第二个泵浦光源覆盖对应的激光晶体为240度。根据激光晶体的长度和/或掺杂浓度匹配相对应的覆盖角度，能够在热透镜效应范围内最大化的提升激光晶体的泵浦效率，使得每一对激光晶体和泵浦光源达到最佳的匹配状态，从而实现最大功率的激光输出。
在一些实施例中，沿光路方向，所述2个半导体泵浦光源与对应的第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5沿光路方向的长度相同。根据激光晶体的长度匹配等长度的泵浦光源，能够在热透镜效应范围内最大化的提升激光晶体的泵浦效率，使得每一对激光晶体和泵浦光源达到最佳的匹配状态，从而实现最大功率的激光输出。
在一些实施例中，第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5具有相同的截面，从而保证激光晶体产生的振荡光共光轴，进而保证最终输出激光的窄脉宽特性。
在一些实施例中，第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5具有相同或不同的长度。在一些实施例中，第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5的截面为3mm*3mm，长度为10-20mm，第一激光晶体1-3和第二激光晶体1-5为Ho晶体。
在一些实施例中，通过配置相应数量的激光晶体，可以使得激光光源的最终输出的平均功率大于100W，例如为100-300W，而这种高功率的输出在单一晶体结构下是很困难的。
在一些实施例中，所述一级放大装置1-10包括：第三激光晶体1-12和第三LD阵列泵浦源1-11，所述第三LD阵列泵浦源1-11设置于所述第三激光晶体1-12的上侧。所述二级放大装置1-15包括：第四激光晶体1-17和第四LD阵列泵浦源1-16，所述第四LD阵列泵浦源1-16设置于所述第四激光晶体1-17的下侧。在一些实施例中，所述第三LD阵列泵浦源1-11和第四LD阵列泵浦源1-16沿第三激光晶体1-12或第四激光晶体1-17周向首尾相接。第三激光晶体1-12和第四激光晶体1-17为Ho晶体。
在一些实施例中，如图4所示，图4给出了从各激光晶体端面一侧给出的激光晶体和对应的半导体泵浦光源的位置关系，并将2对激光晶体和对应的半导体泵浦光源拼接到一起后的示意图，可以看出，两个半导体泵浦光源环绕所述激光晶体的轨迹在所述激光晶体端面的投影面上不重叠。当半导体泵浦光源有重叠时，导致重叠部位的激光晶体都会接收到泵浦激光，从而产生热效应，使得沿光路方向上重叠的晶体位置的粒子数产生反转，产生的热效应对重叠部位的振荡激光的性能产生影响，进而影响激光光源的整体的激光输出品质和功率。
本发明提供一种激光切割装置，该激光切割装置具有大功率、高质量的激光光源，并可以根据激光切割装置的串行或并行的走向，控制第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的光斑功率密度，以适应不同的熔接需求，从而满足了对硬质塑料材料的平滑激光熔接。
最后应说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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)
1.一种双光斑激光切割装置，其特征在于，包括：2.1µm激光光源、控制单元和双光斑调节装置，所述控制单元通过控制所述激光光源和双光斑调节装置以调节待加工物处的激光功率密度；
所述激光光源输出功率大于100W；
所述控制单元包括激光光源控制单元、功率分配控制单元和光斑控制单元，所述激光光源控制单元用于控制激光光源的输出功率，所述功率分配控制单元用于控制分配到所述双光斑调节装置的功率比，所述光斑控制单元控制所述双光斑调节装置以调节待加工物处的光斑大小；
所述双光斑调节装置包括第一光斑调节装置和第二光斑调节装置，基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，经所述功率分配控制单元的分配后，所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置按分配比例获得对应功率的激光后对待加工物进行切割。
2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述双光斑激光切割装置还包括：
功率分配单元，设置于所述激光光源和所述双光斑调节装置之间，配置为基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率。
3.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，所述基于所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的并行或串行走向，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率，包括：
当所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置为并行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置的激光功率相同；
当所述第一光斑调节装置和第二光斑调节装置为串行走向时，控制所述功率分配单元的旋转角度以控制进入所述第一光斑调节装置的激光功率大于进入所述第二光斑调节装置的激光功率。
4.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，
所述第一光斑调节装置包括：第一镜筒、沿所述第一镜筒内侧壁轴向设置的第一电动滑道以及设置于所述第一镜筒内的第一光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第一电动滑道控制所述第一光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小；
所述第二光斑调节装置包括：第二镜筒、沿所述第二镜筒内侧壁轴向设置的第二电动滑道以及设置于所述第二镜筒内的第二光学镜头组，所述光斑控制单元通过所述第二电动滑道控制所述第二光学镜头组的间距以调节待加工物处的光斑大小。
5.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述第一光学镜头组包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜作为准直透镜设置于所述第一镜筒的光入射端；所述第二透镜和第三透镜沿所述第一电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小；
所述第二光学镜头组包括：第四透镜、第五透镜和第六透镜，所述第四透镜作为准直透镜设置于所述第二镜筒的光入射端；所述第五透镜和第六透镜沿所述第二电动滑道滑动来改变待加工物处的光斑大小。
6.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述激光光源包括：沿光路方向依次设置的激光振荡器装置、一级放大装置和二级放大器装置；
其中，激光振荡器装置包括谐振腔以及在所述谐振腔内串联设置的第一激光晶体和第二激光晶体，所述第一激光晶体上侧设置第一LD阵列泵浦源，所述第二激光晶体下侧设置第二LD阵列泵浦源。
7.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述一级放大装置包括：第三激光晶体和第三LD阵列泵浦源，所述第三LD阵列泵浦源设置于所述第三激光晶体的上侧。
8.根据权利要求7所述的切割装置，其特征在于，所述二级放大装置包括：第四激光晶体和第四LD阵列泵浦源，所述第四LD阵列泵浦源设置于所述第四激光晶体的下侧。
9.根据权利要求6所述的切割装置，其特征在于，所述第一LD阵列泵浦源和第二LD阵列泵浦源沿第一激光晶体或第二激光晶体周向首尾相接。
10.根据权利要求8所述的切割装置，其特征在于，所述第三LD阵列泵浦源和第四LD阵列泵浦源沿第三激光晶体或第四激光晶体周向首尾相接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211467486.0A CN115502582B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种双光斑激光切割装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211467486.0A CN115502582B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种双光斑激光切割装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115502582A true CN115502582A (zh) | 2022-12-23 |
| CN115502582B CN115502582B (zh) | 2023-05-26 |
Family
ID=84514071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211467486.0A Active CN115502582B (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种双光斑激光切割装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115502582B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123068A1 (ja) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 古河電気工業株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| WO2010123860A2 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Innova, Inc. | Scalable, efficient laser systems |
| CN104201556A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 南京中科神光科技有限公司 | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 |
| CN204103242U (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 南京中科神光科技有限公司 | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 |
| CN104889564A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-09 | 无锡信欧光电科技有限公司 | 一种多头激光切割头 |
| CN107735206A (zh) * | 2015-06-19 | 2018-02-23 | Ipg光子公司 | 包括具有用于控制光束直径和/或焦点位置的可移动透镜的可控准直器的激光切割头 |
| CN209231614U (zh) * | 2018-11-26 | 2019-08-09 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 多路振镜独立加工分光光路装置以及激光加工设备 |
| CN115070201A (zh) * | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光功率连续可分配的分光系统及方法 |
-
2022
- 2022-11-22 CN CN202211467486.0A patent/CN115502582B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123860A2 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Innova, Inc. | Scalable, efficient laser systems |
| WO2010123068A1 (ja) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | 古河電気工業株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN104201556A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-10 | 南京中科神光科技有限公司 | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 |
| CN204103242U (zh) * | 2014-09-17 | 2015-01-14 | 南京中科神光科技有限公司 | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 |
| CN104889564A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-09 | 无锡信欧光电科技有限公司 | 一种多头激光切割头 |
| CN107735206A (zh) * | 2015-06-19 | 2018-02-23 | Ipg光子公司 | 包括具有用于控制光束直径和/或焦点位置的可移动透镜的可控准直器的激光切割头 |
| CN209231614U (zh) * | 2018-11-26 | 2019-08-09 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 多路振镜独立加工分光光路装置以及激光加工设备 |
| CN115070201A (zh) * | 2021-03-12 | 2022-09-20 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 一种激光功率连续可分配的分光系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115502582B (zh) | 2023-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7102118B2 (en) | Beam formation unit comprising two axicon lenses, and device comprising one such beam formation unit for introducing radiation energy into a workpiece consisting of a weakly-absorbent material | |
| US8946586B2 (en) | Device and method for laser processing | |
| US11141815B2 (en) | Laser processing systems capable of dithering | |
| CN102380709B (zh) | 平顶高斯光束皮秒脉冲激光加工系统 | |
| CN107717215B (zh) | 多功能超快激光微细加工系统及其方法 | |
| JP3514129B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
| CN110977152A (zh) | 一种slm双激光复合加工系统 | |
| CN111781731A (zh) | 一种用于金属slm打印的双光路耦合整形装置 | |
| CN113199138B (zh) | 一种复合激光加工方法及复合激光加工装置 | |
| US9335551B2 (en) | Welding techniques using multi-wavelength beam combining systems | |
| US20220072662A1 (en) | Laser processing device and laser processing method using same | |
| CN115502582B (zh) | 一种双光斑激光切割装置 | |
| CN110587118A (zh) | 一种双激光合束装置及双激光复合加工的光束系统 | |
| CN100383656C (zh) | 激光脉宽控制装置 | |
| CN212094854U (zh) | 激光开槽装置 | |
| CN114012248B (zh) | 一种激光切割头的光路系统 | |
| CN113618232B (zh) | 一种双光束耦合水导加工头装置及加工方法 | |
| CN115430912B (zh) | 一种激光熔接装置 | |
| CN216264121U (zh) | 一种激光旋切系统 | |
| CN213379839U (zh) | 一种双波长复合摆动焊接头 | |
| JP4942958B2 (ja) | 少なくとも二つの部品をレーザ溶接する方法、およびこの方法を適用する関連する装置 | |
| CN210789658U (zh) | 一种用于手机显示屏的激光切割装置 | |
| CN218917824U (zh) | 能形成中心和外环聚焦光斑的激光光路系统 | |
| CN219648932U (zh) | 一种激光切割装置 | |
| JPH0240223B2 (zh) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230506 Address after: 830011 No. 40 South Beijing Road, the Xinjiang Uygur Autonomous Region, Urumqi Applicant after: XINJIANG TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS & CHEMISTRY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: Room 30, F420, No. 153 Zhongshan Road, Nangang District, Harbin, Heilongjiang Province, 150001 Applicant before: HARBIN HAN'AO TECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant before: XINJIANG TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS & CHEMISTRY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |