CN116423048B - 一种光电控焦激光焊接装置 - Google Patents

一种光电控焦激光焊接装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116423048B
CN116423048B CN202310685110.5A CN202310685110A CN116423048B CN 116423048 B CN116423048 B CN 116423048B CN 202310685110 A CN202310685110 A CN 202310685110A CN 116423048 B CN116423048 B CN 116423048B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zoom
laser beam
module
laser
zooming
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.)
Active
Application number
CN202310685110.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116423048A (zh
Inventor
刘伯晗
罗巍
赵小明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
707th Research Institute of CSIC
Original Assignee
707th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 707th Research Institute of CSIC filed Critical 707th Research Institute of CSIC
Priority to CN202310685110.5A priority Critical patent/CN116423048B/zh
Publication of CN116423048A publication Critical patent/CN116423048A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116423048B publication Critical patent/CN116423048B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种光电控焦激光焊接装置，该光电控焦激光焊接装置包括激光器和变焦器件；激光器用于出射激光光束；变焦器件包括第一变焦模块和第二变焦模块，第一变焦模块和第二变焦模块依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块用于在第一方向上调节激光光束的聚焦，第二变焦模块用于在第二方向上调节激光光束的聚焦。本发明实施例采用第一变焦模块和第二变焦模块作为变焦器件，既可以在第一方向上调节激光光束的聚焦，又可以在第二方向上调节激光光束的聚焦，有效改善了激光焊接的焊接质量，实现了可控变焦功能，对焊缝的精准焊接以及焊点细密且牢固，有助于增加光纤陀螺的密闭效果和磁屏蔽效果，提高了光纤陀螺的可靠性和精度。

Description

一种光电控焦激光焊接装置
技术领域
本发明实施例涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种光电控焦激光焊接装置。
背景技术
光纤陀螺在应用过程中为了防止外界磁场影响通常会带有一层或者多层屏蔽罩，屏蔽罩能够起到均热和对环圈保护的作用。高精度光纤陀螺通常直径较大，为了保证磁屏蔽效果需要焊接形成密闭结构，将薄壁件形成封闭结构从而实现对内部敏感环圈的封装屏蔽。
在实际的应用过程中，屏蔽罩的焊接通常发生在陀螺环圈装配完成后的后端工序，这时，屏蔽罩内的环圈通常已经装配完毕且相关的光纤和电线位置已经固定。在对屏蔽罩的焊接过程中，屏蔽罩不能随意剧烈碰撞、不能有较大的错位且不能产生较大面积的温升，否则容易伤害环圈。在激光焊接过程中，由于焊缝直径较大而且屏蔽罩较高，因而容易限制激光头运动而造成对激光的阻挡，经常导致激光焊接机不容易聚焦甚至因屏蔽罩尺寸太大无法连续聚焦形成虚焊或者焊缝不理想造成结构脱落，不仅会影响屏蔽罩的外观而且降低屏蔽罩可靠性，而且还会导致大尺寸薄壁件漏磁致使磁屏蔽失效。
发明内容
本发明实施例提供一种光电控焦激光焊接装置，以改善焊接质量，增加磁屏蔽效果，提高光纤陀螺的可靠性和精度。
本发明实施例提供了一种光电控焦激光焊接装置，包括激光器和变焦器件；
所述激光器用于出射激光光束；
所述变焦器件包括第一变焦模块和第二变焦模块，所述第一变焦模块和所述第二变焦模块依次位于所述激光光束的出射光路上，所述第一变焦模块用于在第一方向上调节所述激光光束的聚焦，所述第二变焦模块用于在第二方向上调节所述激光光束的聚焦，其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述激光光束的出射方向分别与所述第一方向和所述第二方向垂直。
可选地，所述第一变焦模块和所述第二变焦模块均包括多个变焦单元，所述变焦单元包括封装盒和两个导电电极，所述封装盒具有相互对置的第一侧面和第二侧面，所述两个导电电极分别位于所述第一侧面和所述第二侧面；
所述封装盒内填充有电控光学材料，所述封装盒通过所述两个导电电极接收电寻址驱动电压，所述电控光学材料在所述电寻址驱动电压的作用下扭转，以使入射至所述变焦单元的所述激光光束偏转。
可选地，所述变焦单元在所述第一方向上的电寻址驱动电压为V1，所述变焦单元在所述第二方向上的电寻址驱动电压为V2，所述变焦单元的最大偏转电压为V0；
在所述第一方向上，所述变焦单元的电寻址驱动电压与所述变焦单元的最大偏转电压的关系满足，其中，A表示所述变焦单元距离所述第一变焦模块的中心线的垂直距离，A0表示目标聚焦点距离所述第一变焦模块的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距；
在所述第二方向上，所述变焦单元的电寻址驱动电压与所述变焦单元的最大偏转电压的关系满足，其中，B表示所述变焦单元距离所述第二变焦模块的中心线的垂直距离，B0表示目标聚焦点距离所述第二变焦模块的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距。
可选地，所述导电电极包括透明电极胶层薄膜，所述透明电极胶层薄膜包括氧化锌和胶黏剂，所述胶黏剂包括有机硅和环氧树脂分子，所述环氧树脂分子中的主链段包括柔性有机硅和聚醚链段。
可选地，所述透明电极胶层薄膜满足≤10℃，其中，Pi表示所述激光光束的功率，/>表示所述透明电极胶层薄膜的透光系数，/>表示所述激光光束的能量转化为热能的比例，C表示所述透明电极胶层薄膜的比热容，/>表示所述透明电极胶层薄膜的密度，S表示所述透明电极胶层薄膜的面积，d表示所述透明电极胶层薄膜的厚度。
可选地，还包括准直镜头和导光光纤；所述准直镜头、所述导光光纤、所述第一变焦模块和所述第二变焦模块依次位于所述激光光束的出射光路上；
所述准直镜头用于将所述激光光束准直为准直激光光束；
所述导光光纤用于传送所述准直激光光束至所述变焦器件。
可选地，所述导光光纤包括大模场多模光纤和多层保护套，所述多层保护套用于包裹所述大模场多模光纤。
可选地，还包括转台机构，所述转台机构用于放置屏蔽罩并带动所述屏蔽罩旋转，所述变焦器件用于调节所述激光光束聚焦至所述屏蔽罩中的待焊接的目标位置。
可选地，还包括圆环机构，所述圆环机构和所述转台机构同心设置，所述圆环机构和所述转台机构位于同一水平面上，所述变焦器件通过固定夹具固定于所述圆环机构上。
本发明实施例提供了一种光电控焦激光焊接装置，该光电控焦激光焊接装置包括激光器和变焦器件；激光器用于出射激光光束；变焦器件包括第一变焦模块和第二变焦模块，第一变焦模块和第二变焦模块依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块用于在第一方向上调节激光光束的聚焦，第二变焦模块用于在第二方向上调节激光光束的聚焦，其中，第一方向和第二方向相互垂直，激光光束的出射方向分别与第一方向和第二方向垂直。本发明实施例采用第一变焦模块和第二变焦模块作为变焦器件，既可以在第一方向上调节激光光束的聚焦，又可以在第二方向上调节激光光束的聚焦，有效改善了激光焊接的焊接质量，实现了可控变焦功能，对焊缝的精准焊接以及焊点细密且牢固，有助于增加光纤陀螺的密闭效果和磁屏蔽效果，提高了光纤陀螺的可靠性和精度。
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单地介绍，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是本发明实施例提供的一种光电控焦激光焊接装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种变焦器件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种光电控焦激光焊接装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种单个变焦单元的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种多个变焦单元的结构示意图；
图6是图4所示的变焦单元在第一方向上的光路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。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发明中的具体含义。
本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。
需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
图1是本发明实施例提供的一种光电控焦激光焊接装置的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种变焦器件的结构示意图，如图1和图2所示，该光电控焦激光焊接装置包括激光器10和变焦器件20；激光器10用于出射激光光束；变焦器件20包括第一变焦模块21和第二变焦模块22，第一变焦模块21和第二变焦模块22依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块21用于在第一方向X上调节激光光束的聚焦，第二变焦模块22用于在第二方向Y上调节激光光束的聚焦，其中，第一方向X和第二方向Y相互垂直，激光光束的出射方向分别与第一方向X和第二方向Y垂直。
具体地，该光电控焦激光焊接装置包括激光器10和变焦器件20。激光器10用于出射激光光束，示例性地，激光器10可以由Nd：YAG晶体、泵浦氙灯、聚光腔和谐振腔等组成，激光器10可以采用固定安装的方式，激光器10的工作波长可以为1.064μm，光斑直径可以为0.6~1.0mm，输出功率可以为0~2000W，且功率可调，功率波动小于2%，激光器10适用于高功率激光焊接过程。变焦器件20可以对激光器10出射的激光光束的聚焦点进行调节，变焦器件20包括第一变焦模块21和第二变焦模块22，第一变焦模块21和第二变焦模块22依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块21可以在第一方向X上调节激光光束的聚焦，形成聚焦光斑，光斑的指向及定位可以根据具体待焊接的位置确定，并且待焊接的位置需要的能量由聚焦的光斑的强度决定，第一方向X和激光光束的出射方向垂直，示例性地，第一变焦模块21可以通过控制光斑的焦距调整以及方向偏转以实现激光光束的聚焦至第一方向X上的目标位置，目标位置可以为待焊接的屏蔽罩的焊缝或者焊点。第二变焦模块22可以在第二方向Y上调节激光光束的聚焦，形成聚焦光斑，光斑的指向及定位可以根据具体待焊接的位置确定，并且待焊接的位置需要的能量由聚焦的光斑的强度决定，第二方向Y和激光光束的出射方向垂直，示例性地，第二变焦模块22可以通过控制光斑的焦距调整以及方向偏转以实现激光光束的聚焦至第二方向Y上的目标位置，目标位置可以为待焊接的屏蔽罩的焊缝或者焊点。并且，第一方向X和第二方向Y相互垂直，第一变焦模块21先将激光光束聚焦至第一方向X上的一个位置，第二变焦模块22再将激光光束聚焦至第二方向Y上的一个位置，使得激光光束最终聚焦至目标位置，如图1所示，变焦器件20可以将激光光束聚焦至实线位置的近焦距位置，也可以将激光光束聚焦至虚线位置的远焦距位置。
本发明提供了一种光电控焦激光焊接装置，该光电控焦激光焊接装置包括激光器和变焦器件；激光器用于出射激光光束；变焦器件包括第一变焦模块和第二变焦模块，第一变焦模块和第二变焦模块依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块用于在第一方向上调节激光光束的聚焦，第二变焦模块用于在第二方向上调节激光光束的聚焦，其中，第一方向和第二方向相互垂直，激光光束的出射方向分别与第一方向和第二方向垂直。本发明实施例采用第一变焦模块和第二变焦模块作为变焦器件，既可以在第一方向上调节激光光束的聚焦，又可以在第二方向上调节激光光束的聚焦，有效改善了激光焊接的焊接质量，实现了可控变焦功能，对焊缝的精准焊接以及焊点细密且牢固，有助于增加光纤陀螺的密闭效果和磁屏蔽效果，提高了光纤陀螺的可靠性和精度。
可选地，图3是本发明实施例提供的另一种光电控焦激光焊接装置的结构示意图，如图1、图2和图3所示，该光电控焦激光焊接装置还包括准直镜头40和导光光纤50；准直镜头40、导光光纤50、第一变焦模块21和第二变焦模块22依次位于激光光束的出射光路上；准直镜头40用于将激光光束准直为准直激光光束；导光光纤50用于传送准直激光光束至变焦器件20。进一步地，导光光纤50包括大模场多模光纤51和多层保护套52，多层保护套52用于包裹大模场多模光纤51。
具体地，该光电控焦激光焊接装置包括激光器10、变焦器件20、准直镜头40和导光光纤50。激光器10可以出射激光光束，准直镜头40位于激光光束的出射光路上，准直镜头40可以将激光光束准直为准直激光光束并入射至导光光纤50，准直镜头40可以由透镜组组成，示例性地，透镜组可以为两个不同光焦度的凸透镜，准直激光光束的数值孔径可以为0.2。导光光纤50位于准直激光光束的出射光路上，导光光纤50可以自由扭转和长行程的平移和绕行，将准直激光光束先传送至变焦器件20的第一变焦模块21，实现准直激光光束在第一方向X上的聚焦，准直激光光束透射过第一变焦模块21后，再入射至第二变焦模块22，实现准直激光光束在第二方向Y上的聚焦，形成聚焦光斑，通过程序控制可以将聚焦光斑精准聚焦到目标位置上，最终的聚焦光斑可以用于光纤陀螺的屏蔽罩61的对待焊接的焊缝或者焊点的焊接过程中，聚焦光斑在待焊接的焊缝或者焊点处可以根据激光光束的能量产生高温熔合待焊接的焊缝或者焊点，使得光纤陀螺的屏蔽罩61形成密闭结构，进一步提供光纤陀螺的密闭效果和磁屏蔽效果。需要说明的是，导光光纤50的波长可以为1.064μm，导光光纤50包括大模场多模光纤51和多层保护套52，大模场多模光纤51包括纤芯、包层以及外涂层，多层保护套52可以包裹大模场多模光纤51，多层保护套52可以采用内层为聚酯材料，外层为金属网的组成结构，多层保护套52可以保护大模场多模光纤51，限制或者减少大模场多模光纤51因过度弯曲变形而产生的功率损耗，有效实现大模场多模光纤51的柔性调整。
可选地，继续参考图3，该光电控焦激光焊接装置还包括转台机构60，转台机构60用于放置屏蔽罩61并带动屏蔽罩61旋转，变焦器件20用于调节激光光束聚焦至屏蔽罩61中的待焊接的目标位置。进一步地，该光电控焦激光焊接装置还包括圆环机构70，圆环机构70和转台机构60同心设置，圆环机构70和转台机构60位于同一水平面上，变焦器件20通过固定夹具固定于圆环机构70上。
具体地，该光电控焦激光焊接装置还包括转台机构60和圆环机构70，并且，圆环机构70和转台机构60同心设置，圆环机构70和转台机构60位于同一水平面上。转台机构60是一个可以在马达等驱动机构的驱动下绕中轴线独立旋转的台面，转台机构60可以放置屏蔽罩61并带动屏蔽罩61旋转，由于光纤陀螺一般为圆柱形状，将光纤陀螺的外层屏蔽罩61也设置为圆柱形状，有利于节省体积和减轻重量。圆环机构70也是一个可以在马达等驱动机构的驱动下绕相同的中轴线独立旋转的圆环面，转台机构60和圆环机构70可以自由转动不受限制，变焦器件20可以通过固定夹具固定于圆环机构70上，变焦器件20可以调节激光光束聚焦至屏蔽罩61中的待焊接的目标位置。示例性地，光纤陀螺的屏蔽罩61的对待焊接的焊缝或者焊点的焊接过程中，可以只旋转转台机构60而不旋转圆环机构70，使得屏蔽罩61相对于变焦器件20呈旋转运动，或者，可以先旋转圆环机构70以带动变焦器件20，调整变焦器件20的输出端对准待焊接的目标位置，先进行粗对准，之后，再旋转转台机构60以带动屏蔽罩61，实现变焦器件20对屏蔽罩61上的多个待焊接的目标位置的焊接过程，并且，可以调节屏蔽罩61的待焊接的焊缝或者焊点与变焦器件20之间可以保持在一定间距范围内，便于更好地调节激光光束的聚焦焦距和偏转方向，示例性地，间距范围可以为0~0.5cm。
可选地，图4是本发明实施例提供的一种单个变焦单元的结构示意图，如图2和图4所示，第一变焦模块21和第二变焦模块22均包括多个变焦单元30，变焦单元30包括封装盒31和两个导电电极32，封装盒31具有相互对置的第一侧面和第二侧面，两个导电电极32分别位于第一侧面和第二侧面；封装盒31内填充有电控光学材料，封装盒31通过两个导电电极32接收电寻址驱动电压，电控光学材料在电寻址驱动电压的作用下扭转，以使入射至变焦单元30的激光光束偏转。
具体地，第一变焦模块21和第二变焦模块22均包括多个变焦单元30，变焦单元30包括封装盒31和两个导电电极32，封装盒31可以采用透光材料，示例性地，封装盒31的材料可以为玻璃等，封装盒31具有相互对置的第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面的盖子可以使封装盒31形成封闭结构，两个导电电极32分别位于第一侧面和第二侧面的盖子的外面。封装盒31内填充有电控光学材料，电控光学材料被均匀灌封在液晶盒31内，并且，液晶盒31的内壁具有沟槽结构，沟槽结构可以实现对近处的电控光学材料的锚定，电控光学材料可以在电压的控制下发生折射率的变化，进而使入射的激光光束形成偏折角度a，示例性地，电控光学材料可以为选择透射性扭曲型液晶材料和铌酸锂材料等。封装盒31可以通过两个导电电极32接收电寻址驱动电压，电控光学材料可以在电寻址驱动电压的作用下发生扭转，需要说明的是，电控光学材料的扭转角度的大小和电寻址驱动电压的大小有关，这样每个变焦单元30都可以等效为一个小的偏光透镜，电控光学材料的的折射率随着电寻址驱动电压的变化而发生变化，以使入射至变焦单元30的激光光束发生偏转，也就是，激光光束的偏转角度a的大小和电寻址驱动电压的大小有关，激光光束的偏转方向和电寻址驱动电压的正负极方向有关。当入射的激光光束正向垂直入射至变焦单元30上时，如果封装盒31通过两个导电电极32接收的电寻址驱动电压为零，则激光光束经过变焦单元30不会发生偏转。
图5是本发明实施例提供的一种多个变焦单元的结构示意图，继续参考图2、图4和图5，对于单个变焦单元30，示例性地，当激光光束垂直入射至单个变焦单元30处时，单个变焦单元30在正向的电寻址驱动电压V1的作用下，电控光学材料发生扭转，使得激光光束发生偏转，激光光束的出射方向与激光光束的入射方向存在偏转角度a。对于与该单个变焦单元30平行排列的另一个变焦单元30，示例性地，当激光光束垂直入射至该变焦单元30处时，该变焦单元30在负向的电寻址驱动电压V2的作用下，电控光学材料发生扭转，使得激光光束发生偏转，激光光束的出射方向与激光光束的入射方向存在偏转角度a，但是，由于正向的电寻址驱动电压V1和负向的电寻址驱动电压V2的电压方向不同，激光光束的出射方向的偏转方向也不同，这样使得两束激光光束可以在透射过变焦单元30后发生聚焦，以及，通过调节正向的电寻址驱动电压V1和负向的电寻址驱动电压V2的电压大小，可以使得两束激光光束形成的聚焦光斑的焦距调整以及方向偏转。多个变焦单元30是在与激光光束垂直入射的平面上进行平行排列，形成第一变焦模块21，第一变焦模块21相比单个变焦单元30，可以同时实现对多个激光光束的聚焦调节，第一变焦模块21中的多个变焦单元30对应着的多个电寻址驱动电压的正负方向和数值大小根据聚焦光斑的位置确定，第一变焦模块21可以在第一方向X上调节激光光束的聚焦，之后，当激光光束透射过第一变焦模块21后，在激光光束的垂直入射的平面上同样平行排列多个变焦单元30，形成第二变焦模块22，第二变焦模块22相比单个变焦单元30，可以同时实现对多个激光光束的聚焦调节，第二变焦模块22中的多个变焦单元30对应着的多个电寻址驱动电压的正负方向和数值大小根据聚焦光斑的位置确定，第二变焦模块22可以在第二方向Y上调节激光光束的聚焦，并且组成第一变焦模块21的多个变焦单元30的排列方向与组成第二变焦模块22的多个变焦单元30的排列方向是垂直的，第一方向X与第二方向Y是垂直的，每个变焦单元30在电寻址驱动电压的作用下产生透镜汇聚和焦距可调作用，使得激光光束在二维平面上实现聚焦光斑的焦距调整以及方向偏转，从而实现变焦器件的整体的可控变焦过程。此外，若激光光束的聚焦光斑的焦距调整以及方向偏转只需要在一维直线方向调节，可以只采用第一变焦模块21，或者只采用第二变焦模块22。
可选地，继续参考图2、图4和图5，变焦单元30在第一方向X上的电寻址驱动电压为V1，变焦单元30在第二方向Y上的电寻址驱动电压为V2，变焦单元30的最大偏转电压为V0；在第一方向X上，变焦单元30的电寻址驱动电压与变焦单元30的最大偏转电压的关系满足，其中，A表示变焦单元30距离第一变焦模块21的中心线的垂直距离，A0表示目标聚焦点距离第一变焦模块21的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距；在第二方向Y上，变焦单元30的电寻址驱动电压与变焦单元30的最大偏转电压的关系满足，其中，B表示变焦单元30距离第二变焦模块22的中心线的垂直距离，B0表示目标聚焦点距离第二变焦模块22的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距。
具体地，对于一束激光光束，第一变焦模块21和第二变焦模块22依次位于激光光束的出射光路上，第一变焦模块21可以在第一方向X上调节激光光束的聚焦，第二变焦模块22可以在第二方向Y上调节激光光束的聚焦。示例性地，图6是图4所示的变焦单元在第一方向上的光路示意图，如图6所示，在第一方向X上，对于单个变焦单元30，变焦单元30的电寻址驱动电压为V1，变焦单元30的最大偏转电压为V0，则激光光束透射过变焦单元30的出射方向与激光光束的入射方向存在偏转角度a，并且。在第一方向X上，单个变焦单元30的中心点为X0，激光光束的入射位置与中心点X0之间的距离为A，激光光束的目标聚焦点M与中心点X0之间的距离为A0，激光光束的目标聚焦点M的焦距为f，则。由于激光光束的偏转角度a为锐角，因此存在/>，即变焦单元30的电寻址驱动电压V1与变焦单元30的最大偏转电压V0的关系满足/>。对于多个变焦单元30组成的第一变焦模块21，同理，在第一方向X上，变焦单元30距离第一变焦模块21的中心线的垂直距离为A，目标聚焦点距离第一变焦模块21的中心线的垂直距离为A0，目标聚焦点的焦距为f，则/>，其中的各个变焦单元30相互之间所接收的电寻址驱动电压的电压大小以及正负极方向可以相同，可以不同。根据相同的计算原理，可以得出在第一方向X上，变焦单元30的电寻址驱动电压为V2，变焦单元30的最大偏转电压为V0，对于单个变焦单元30，或者对于多个变焦单元30组成的第二变焦模块22，变焦单元30距离第二变焦模块22的中心线的垂直距离为B，目标聚焦点距离第二变焦模块22的中心线的垂直距离为B0，目标聚焦点的焦距为f，则/>，其中的各个变焦单元30相互之间所接收的电寻址驱动电压的电压大小以及正负极方向可以相同，可以不同。示例性地，在二维平面上，一束激光光束的入射位置坐标为（A，B），目标聚焦点的位置坐标为（A0，B0），目标聚焦点的焦距为f，则第一变焦模块21可以在第一方向X上调节激光光束的聚焦，使得激光光束的横向位置坐标由A偏转至A0，之后，第二变焦模块22可以在第二方向Y上调节激光光束的聚焦，使得激光光束的纵向位置坐标由B偏转至B0，最终使得聚焦光斑的位置坐标为（A0，B0），准确对准目标聚焦点。
可选地，继续参考图4，导电电极32包括透明电极胶层薄膜321，透明电极胶层薄膜321包括氧化锌和胶黏剂，胶黏剂包括有机硅和环氧树脂分子，环氧树脂分子中的主链段包括柔性有机硅和聚醚链段。
具体地，导电电极32包括透明电极胶层薄膜321，透明电极胶层薄膜321是一种混合物，透明电极胶层薄膜321具有高电导率，以及，透明电极胶层薄膜321可以通过银丝接收电寻址驱动电压。透明电极胶层薄膜321包括氧化锌和胶黏剂，氧化锌有助于增加透明电极胶层薄膜321的导电性，胶黏剂包括有机硅和环氧树脂分子，示例性地，有机硅可以为二氧化硅，环氧树脂分子中的主链段可以包括柔性有机硅和聚醚链段，有助于增加胶黏剂的韧性和透明性，进一步使得透明电极胶层薄膜321固化后的透光系数不低于99%。需要说明的是，入射至变焦单元30的激光光束可以为能量较高的强激光光束，在入射至变焦单元30并透射过变焦单元30的过程中，强激光光束会对变焦单元30产生较大的热量并积攒在变焦单元30处，长时间的受热会影响导电电极32的电寻址驱动电压的可靠性，甚至会导致变焦单元30的局部出现不受控而产生“死区”的情况，因此，在变焦单元30处需要及时调控温度的上升值，避免因变焦单元30的温度过热而影响电控光学材料的扭转以及激光光束的偏转。
可选地，继续参考图4，透明电极胶层薄膜321满足≤10℃，其中，Pi表示激光光束的功率，/>表示透明电极胶层薄膜321的透光系数，/>表示激光光束的能量转化为热能的比例，C表示透明电极胶层薄膜321的比热容，/>表示透明电极胶层薄膜321的密度，S表示透明电极胶层薄膜321的面积，d表示透明电极胶层薄膜321的厚度。
具体地，为避免变焦单元30的温度过热，可以通过调节透明电极胶层薄膜321的参数以改变变焦单元30的温度上升值，确保变焦单元30的温度上升值满足预设温度阈值，示例性地，预设温度阈值可以为10℃，在0~10℃的温度范围内，电控光学材料的扭转以及激光光束的偏转不会受到温度的影响，或者，在参数的调整过程中，可以适当调节以缩小预设温度阈值。透明电极胶层薄膜321的温度上升值需要满足≤10℃，其中，透明电极胶层薄膜321的温度上升值由激光光束的功率Pi、透明电极胶层薄膜321的透光系数/>、激光光束的能量转化为热能的比例/>、透明电极胶层薄膜321的比热容C，透明电极胶层薄膜321的密度/>、透明电极胶层薄膜321的面积S和透明电极胶层薄膜321的厚度d来确定。其中，可以通过获取激光器的参数和传输路径，以进一步确定激光器出射的激光光束的功率Pi和激光光束的能量转化为热能的比例/>；可以通过调整透明电极胶层薄膜321的混合物中的氧化锌、有机硅和环氧树脂分子等物质的成分及比例，以进一步调大透明电极胶层薄膜321固化后的透光系数/>，当透光系数/>不低于99%时，则停止透明电极胶层薄膜321的优化配比过程；还可以通过测量或者分析透明电极胶层薄膜321，以进一步获取透明电极胶层薄膜321的比热容C、透明电极胶层薄膜321的密度/>、透明电极胶层薄膜321的面积S（多指有效面积）和透明电极胶层薄膜321的厚度d。将确定的所有参数带入/>≤10℃中，判断在单位时间内透明电极胶层薄膜321的温度上升值是否满足预设温度阈值的范围，若满足，则透明电极胶层薄膜321制作合格，并辅以其他的降温措施可以进一步保证焊接过程的正常进行，避免变焦单元30温度过热；若不满足，则需要重新对透明电极胶层薄膜321进行优化、测量或者分析，直至单位时间内透明电极胶层薄膜321的温度上升值满足预设温度阈值的范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种光电控焦激光焊接装置，其特征在于，包括激光器和变焦器件；
所述激光器用于出射激光光束；
所述变焦器件包括第一变焦模块和第二变焦模块，所述第一变焦模块和所述第二变焦模块依次位于所述激光光束的出射光路上，所述第一变焦模块用于在第一方向上调节所述激光光束的聚焦，所述第二变焦模块用于在第二方向上调节所述激光光束的聚焦，其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述激光光束的出射方向分别与所述第一方向和所述第二方向垂直；
其中，所述第一变焦模块和所述第二变焦模块均包括多个变焦单元，所述变焦单元包括封装盒和两个导电电极，所述封装盒具有相互对置的第一侧面和第二侧面，所述两个导电电极分别位于所述第一侧面和所述第二侧面；
所述封装盒内填充有电控光学材料，所述封装盒通过所述两个导电电极接收电寻址驱动电压，所述电控光学材料在所述电寻址驱动电压的作用下扭转，以使入射至所述变焦单元的所述激光光束偏转；
所述变焦单元在所述第一方向上的电寻址驱动电压为V1，所述变焦单元在所述第二方向上的电寻址驱动电压为V2，所述变焦单元的最大偏转电压为V0；
在所述第一方向上，所述变焦单元的电寻址驱动电压与所述变焦单元的最大偏转电压的关系满足，其中，A表示所述变焦单元距离所述第一变焦模块的中心线的垂直距离，A0表示目标聚焦点距离所述第一变焦模块的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距；
在所述第二方向上，所述变焦单元的电寻址驱动电压与所述变焦单元的最大偏转电压的关系满足，其中，B表示所述变焦单元距离所述第二变焦模块的中心线的垂直距离，B0表示目标聚焦点距离所述第二变焦模块的中心线的垂直距离，f表示目标聚焦点的焦距；
所述导电电极包括透明电极胶层薄膜，所述透明电极胶层薄膜包括氧化锌和胶黏剂，所述胶黏剂包括有机硅和环氧树脂分子，所述环氧树脂分子中的主链段包括柔性有机硅和聚醚链段；
所述透明电极胶层薄膜满足≤10℃，其中，Pi表示所述激光光束的功率，/>表示所述透明电极胶层薄膜的透光系数，/>表示所述激光光束的能量转化为热能的比例，C表示所述透明电极胶层薄膜的比热容，/>表示所述透明电极胶层薄膜的密度，S表示所述透明电极胶层薄膜的面积，d表示所述透明电极胶层薄膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的光电控焦激光焊接装置，其特征在于，还包括准直镜头和导光光纤；所述准直镜头、所述导光光纤、所述第一变焦模块和所述第二变焦模块依次位于所述激光光束的出射光路上；
所述准直镜头用于将所述激光光束准直为准直激光光束；
所述导光光纤用于传送所述准直激光光束至所述变焦器件。
3.根据权利要求2所述的光电控焦激光焊接装置，其特征在于，所述导光光纤包括大模场多模光纤和多层保护套，所述多层保护套用于包裹所述大模场多模光纤。
4.根据权利要求3所述的光电控焦激光焊接装置，其特征在于，还包括转台机构，所述转台机构用于放置屏蔽罩并带动所述屏蔽罩旋转，所述变焦器件用于调节所述激光光束聚焦至所述屏蔽罩中的待焊接的目标位置。
5.根据权利要求4所述的光电控焦激光焊接装置，其特征在于，还包括圆环机构，所述圆环机构和所述转台机构同心设置，所述圆环机构和所述转台机构位于同一水平面上，所述变焦器件通过固定夹具固定于所述圆环机构上。
CN202310685110.5A 2023-06-09 2023-06-09 一种光电控焦激光焊接装置 Active CN116423048B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310685110.5A CN116423048B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 一种光电控焦激光焊接装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310685110.5A CN116423048B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 一种光电控焦激光焊接装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116423048A CN116423048A (zh) 2023-07-14
CN116423048B true CN116423048B (zh) 2023-08-15

Family

ID=87080027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310685110.5A Active CN116423048B (zh) 2023-06-09 2023-06-09 一种光电控焦激光焊接装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116423048B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102896421A (zh) * 2012-07-30 2013-01-30 沈明亚 采用lcos的激光微加工系统及其加工方法
KR20150039646A (ko) * 2013-10-02 2015-04-13 한국기계연구원 레이저를 이용한 접합 장치 및 이를 이용한 다중 부재의 접합 방법
CN107378232A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 中国科学院微电子研究所 一种激光加工晶圆的方法及系统
CN108115274A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 深圳中科光子科技有限公司 一种激光加工系统及方法
CN109416507A (zh) * 2016-08-08 2019-03-01 卡尔蔡司Smt有限责任公司 光学系统及使用此系统校正掩模缺陷的方法
CN109890554A (zh) * 2016-10-19 2019-06-14 浜松光子学株式会社 激光照射装置
CN116038104A (zh) * 2022-12-21 2023-05-02 富联裕展科技(深圳)有限公司 激光加工装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102896421A (zh) * 2012-07-30 2013-01-30 沈明亚 采用lcos的激光微加工系统及其加工方法
KR20150039646A (ko) * 2013-10-02 2015-04-13 한국기계연구원 레이저를 이용한 접합 장치 및 이를 이용한 다중 부재의 접합 방법
CN109416507A (zh) * 2016-08-08 2019-03-01 卡尔蔡司Smt有限责任公司 光学系统及使用此系统校正掩模缺陷的方法
CN109890554A (zh) * 2016-10-19 2019-06-14 浜松光子学株式会社 激光照射装置
CN108115274A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 深圳中科光子科技有限公司 一种激光加工系统及方法
CN107378232A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 中国科学院微电子研究所 一种激光加工晶圆的方法及系统
CN116038104A (zh) * 2022-12-21 2023-05-02 富联裕展科技(深圳)有限公司 激光加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN116423048A (zh) 2023-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11215750B2 (en) Laterally emitting optical waveguide and method for introducing micromodifications into an optical waveguide
EP2553523B1 (en) Optical-path-switching apparatus and light signal optical-path-switching method
JP6147341B2 (ja) 半導体レーザモジュール
KR100937864B1 (ko) 프릿 실링 시스템
US9910338B2 (en) Electrically switchable multi-spot laser probe
WO2012102138A9 (ja) 光ファイバ、及びそれを備えたレーザ加工装置
CN103182604A (zh) 激光复合焊接方法与系统
CN105191023A (zh) 激光器组件
CN103809246B (zh) 光纤端帽熔接装置及其熔接方法
CN116423048B (zh) 一种光电控焦激光焊接装置
JP2011189389A (ja) レーザ加工装置
KR102510949B1 (ko) 광전자 조립체
CN110797739A (zh) 一种一体化光纤激光引擎
CN112255815B (zh) 一种光纤准直器
JP6227676B2 (ja) 高出力レーザービームをファイバ供給するための方法及び装置
KR102377331B1 (ko) 라인빔 광학계 및 이를 포함하는 레이저 리프트 오프 장치
JP2012138554A (ja) 光源装置
JP7012414B2 (ja) 端部構造および半導体レーザモジュール
JP2019002964A (ja) 光路切替装置および光路切替方法
CN207882494U (zh) 一种光纤熔接机操作台
JP6271591B2 (ja) ２つの直交する横方向の曲げ自由度を供する長方形コアのレーザービーム供給ファイバを実装する方法及び装置
KR101853090B1 (ko) 광 도파로 집광용 엘이디 광원 장치
CN117458253A (zh) 一种可饱和吸收体的换点装置及激光器
JP2018067011A (ja) ２つの直交する横方向の曲げ自由度を供する長方形コアのレーザービーム供給ファイバを実装する方法及び装置

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant