CN118023716A - 一种多合束方式的激光雕刻模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多合束方式的激光雕刻模组，包括模组架，模组架内安装有第一激光二极管组和第二激光二极管组，第一激光二极管组与第二激光二极管组光束交汇呈90度，与模组架连接并安装在第一激光二极管组与第二激光二极管组光束交汇处的第一偏振合束镜，与模组架连接并安装在合束光束照射方向上的第一平凸柱面镜，与模组架连接并安装在沿合束光束照射方向上的第一平凹柱面镜，沿合束光束照射方向上依次与模组架连接安装的第二平凹柱面镜和第二平凸柱面镜，以及合成光束的空间合束镜组。本申请可以通过第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜与第二平凸柱面镜和第二平凹柱面镜之间距离调整，实现雕刻位置与镜头初始点的位置调节，便于长短距离的调节。

Description

一种多合束方式的激光雕刻模组

技术领域

本发明涉及激光雕刻技术领域，具体为一种多合束方式的激光雕刻模组。

背景技术

激光雕刻设备是一种利用激光束对材料进行加工的技术。它可以在各种材料上进行高精度、高效率的雕刻、切割、打孔等加工操作。随着科技的不断进步，激光雕刻设备的应用范围越来越广泛，包括广告制作、工业加工、艺术品制作等领域。

在相关技术中，激光雕刻设备通常包括激光发射器、光路系统、控制系统和工作台等部分。激光发射器产生的激光束经过光路系统的调整和聚焦后，照射在工作台上的材料表面，通过控制系统的控制，可以实现对材料的加工。

其中，激光发射器是激光雕刻设备的核心部件之一，它的性能直接影响到激光雕刻设备的加工质量和效率。目前，常见的激光发射器主要包括激光器、光纤激光器和半导体激光器等。激光器具有较高的功率和较宽的光谱范围，适用于大功率加工；光纤激光器具有较高的光束质量和较长的使用寿命，适用于高精度加工；半导体激光器具有较小的体积和较低的成本，适用于便携式设备。

光路系统是激光雕刻设备的重要组成部分，它的作用是将激光发射器产生的激光束传输到工作台上的加工区域，并对激光束进行调整和聚焦。光路系统通常包括反射镜、透镜、分光镜等元件，这些元件的精度和稳定性对激光雕刻设备的加工质量和效率有着重要的影响。

控制系统是激光雕刻设备的“大脑”，它的作用是控制激光发射器和光路系统的工作，实现对材料的加工。控制系统通常包括电脑、控制器、驱动器等部分，它可以通过软件控制激光束的功率、速度、频率等参数，实现对材料的精确加工。

工作台是激光雕刻设备的加工平台，它的作用是承载和固定加工材料。工作台通常可以实现平移、旋转、升降等运动，以满足不同的加工需求。

总的来说，激光雕刻设备是一种高效、精确、灵活的加工设备，它的应用范围越来越广泛。随着科技的不断进步，激光雕刻设备的性能和功能也在不断提高，为人们的生产和生活带来了更多的便利和创意。

目前市场上传统的激光雕刻设备主要采用将激光雕刻模组固定在机械传动机构上，再通过步进电机带动机械传动机构运动，进而带动激光雕刻模组运动，进行雕刻，随着功率越做越大，这种控制方式雕刻效率也越来越低，所以为了解决这个问题,引入了振镜系统，通过控制镜片的角度的微小移动实现激光的位置控制，大大提升了雕刻效率，但是传统激光雕刻模组光源距离工作面距离较短，只能采用较短焦距镜片进行聚焦，而振镜机必须采用较长的焦距，才能达到较大的工作面。传统激光雕刻模组光束整形方案长焦距聚焦焦点光斑较大，达不到完美的雕刻效果。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多合束方式的激光雕刻模组，具备长焦雕刻等优点，解决了现有技术的弊端。

（二）技术方案

为实现上述长焦雕刻的目的，本发明提供如下技术方案：

一种多合束方式的激光雕刻模组，包括模组架，所述模组架内安装有第一激光二极管组和第二激光二极管组，所述第一激光二极管组与所述第二激光二极管组光束交汇呈90度，与所述模组架连接并安装在所述第一激光二极管组与所述第二激光二极管组光束交汇处的第一偏振合束镜，与所述模组架连接并安装在合束光束照射方向上的第一平凸柱面镜，与所述模组架连接并安装在沿合束光束照射方向上的第一平凹柱面镜，沿合束光束照射方向上依次与所述模组架连接安装的第二平凹柱面镜、第二平凸柱面镜，以及合成光束的空间合束镜组。

第一激光二极管组的波长与第二激光二极管组的波长相同，通过双波段可以有效提高激光雕刻时的能量密度，因此第一激光二极管组与第二激光二极管组通过第一偏振合束镜合束后，能量加强，进一步通过第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜将光束照射范围折射放大，放大到需要的范围后，由第二平凹柱面镜和第二平凸柱面镜再次折射，汇聚为平行光，达到雕刻应用的强度，最后通过空间合束镜组完成整合，形成长焦距聚焦后焦点光斑小的平行光，实现较好的激光雕刻效果。

优选的，还包括固定在所述模组架上的第三激光二极管组和第四激光二极管组，所述第三激光二极管组与所述第四激光二极管组光束交汇呈90度，与所述模组架连接并安装在所述第三激光二极管组与所述第四激光二极管组光束交汇处的第二偏振合束镜，与所述模组架连接并安装在合束光束照射方向上的第三平凸柱面镜，与所述模组架连接并安装在沿合束光束照射方向上的第三平凹柱面镜，与所述模组架连接的沿合束光束照射方向上依次安装的第四平凹柱面镜、第四平凸柱面镜，以及全反镜，所述第二平凸柱面镜与所述空间合束镜组之间安装有与所述模组架连接的波长合束镜，所述全反镜与所述波长合束镜的反射区位置相对，所述波长合束镜的合束区与所述空间合束镜组位置相对。

在第一激光二极管组与第二激光二极管组的配合下已经实现了多波长组合，为了进一步加强激光能量束的强度，继续增加第三激光二极管组和第四激光二极管组，第三激光二极管组和第四激光二极管组的波长相同，但第三激光二极管组和第四激光二极管组的波长小于第一激光二极管组和第二激光二极管组的波长，第三激光二极管组和第四激光二极管组采用第二偏振合束镜汇聚相同波长的两束光，通过第三平凸柱面镜、第三平凹柱面镜、第四平凹柱面镜、第四平凸柱面镜的调节，以及全反镜反射汇聚至波长合束镜，再将两束组合光在空间合束镜组内汇聚，进一步提高了光束能量。

优选的，所述第一平凸柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

第一平凸柱面镜与模组架滑动连接，则可以根据需要进行位置调节，初始的汇集光束首先通过第一平凸柱面镜，第一平凸柱面镜可以控制合束激光照射长度的调节，实现轻松变焦。

优选的，所述第一平凹柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

第一平凹柱面镜可以调节初始合束激光透过第一平凸柱面镜后，合束激光需要分散区域的大小，通过调节第一平凹柱面镜与第一平凸柱面镜的距离，决定合束激光的强度以及照射范围。

优选的，所述第二平凸柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

在第一平凹柱面镜调节照射范围后，通过第二平凸柱面镜对合束激光进行合理范围的控制，或进一步增量放大照射范围，或进一步收紧放大照射范围，根据具体需求调节第二平凸柱面镜的位置。

优选的，所述第二平凹柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

在上述透镜调节后，第二平凹柱面镜作为固定照射范围的透镜，通过滑动位移来决定合束激光最终照射范围的大小。

优选的，所述第三平凸柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

第三平凸柱面镜与模组架滑动连接，则可以根据需要进行位置调节，初始的汇集光束首先通过第三平凸柱面镜，第三平凸柱面镜可以控制合束激光照射长度的调节，实现轻松变焦。此处与第一平凸柱面镜功能相同。

优选的，所述第三平凹柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

第三平凹柱面镜可以调节初始合束激光透过第三平凸柱面镜后，合束激光需要分散区域的大小，通过调节第三平凹柱面镜与第三平凸柱面镜的距离，决定合束激光的强度以及照射范围。此处与第一平凹柱面镜功能相同。

优选的，所述第四平凸柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

在第三平凹柱面镜调节照射范围后，通过第四平凸柱面镜对合束激光进行合理范围的控制，或进一步增量放大照射范围，或进一步收紧放大照射范围，根据具体需求调节第四平凸柱面镜的位置。此处与第二平凸柱面镜功能相同。

优选的，所述第四平凹柱面镜与所述模组架沿光束照射方向滑动连接。

在上述透镜调节后，第四平凹柱面镜作为固定照射范围的透镜，通过滑动位移来决定合束激光最终照射范围的大小。此处与第二平凹柱面镜功能相同。

与现有技术相比，本发明提供了一种多合束方式的激光雕刻模组，具备以下有益效果：

通过设置多组激光二极管组，在偏振合束镜的合束作用下，将两组波长相同的激光汇聚到一起，进一步在第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜的调节下，将组合合束光扩散至所需范围，再通过第二平凸柱面镜和第二平凹柱面镜的调节，将合束光束调节为平行光，再通过波长合束镜将两种不同波长激光合束，从而实施激光雕刻。此处可以通过第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜与第二平凸柱面镜和第二平凹柱面镜之间的距离调整，实现雕刻位置与镜头初始点的位置调节，便于长短距离的调节，方便使用，也便于功率大小的配比。

附图说明

图1为本发明多合束方式的激光雕刻模组的组合结构示意图；

图2为本发明多合束方式的激光雕刻模组的慢轴结构示意图；

图3为本发明多合束方式的激光雕刻模组的侧视结构示意图；

图4为本发明多合束方式的激光雕刻模组的爆炸结构示意图。

其中：1、第一激光二极管组；2、第二激光二极管组；3、第一偏振合束镜；4、第一平凸柱面镜；5、第一平凹柱面镜；6、第二平凹柱面镜；7、第二平凸柱面镜；8、空间合束镜组；9、第三激光二极管组；10、第四激光二极管组；11、第二偏振合束镜；12、第三平凸柱面镜；13、第三平凹柱面镜；14、第四平凹柱面镜；15、第四平凸柱面镜；16、波长合束镜；17、模组架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～图4，一种多合束方式的激光雕刻模组，包括模组架17，模组架17内安装有第一激光二极管组1和第二激光二极管组2，第一激光二极管组1与第二激光二极管组2光束交汇呈90度，与模组架17连接并安装在第一激光二极管组1与第二激光二极管组2光束交汇处的第一偏振合束镜3，与模组架17连接并安装在合束光束照射方向上的第一平凸柱面镜4，与模组架17连接并安装在沿合束光束照射方向上的第一平凹柱面镜5，沿合束光束照射方向上依次与模组架17连接安装的第二平凹柱面镜6、第二平凸柱面镜7，以及合成光束的空间合束镜组8。

第一激光二极管组1的波长与第二激光二极管组2的波长相同，通过双波段可以有效提高激光雕刻时的能量密度，因此第一激光二极管组1与第二激光二极管组2通过第一偏振合束镜3合束后，能量加强，进一步通过第一平凸柱面镜4和第一平凹柱面镜5将光束照射范围折射放大，放大到需要的范围后，由第二平凹柱面镜6和第二平凸柱面镜7再次折射，汇聚为平行光，达到雕刻应用的强度，最后通过空间合束镜组8完成整合，形成长焦距聚焦后焦点光斑小的平行光，实现较好的激光雕刻效果。

本发明的一个实施方式中示出，还包括固定在模组架17上的第三激光二极管组9和第四激光二极管组10，第三激光二极管组9与第四激光二极管组10光束交汇呈90度，与模组架17连接并安装在第三激光二极管组9与第四激光二极管组10光束交汇处的第二偏振合束镜11，与模组架17连接并安装在合束光束照射方向上的第三平凸柱面镜12，与模组架17连接并安装在沿合束光束照射方向上的第三平凹柱面镜13，与模组架17连接的沿合束光束照射方向上依次安装的第四平凹柱面镜14、第四平凸柱面镜15，以及全反镜，第二平凸柱面镜7与空间合束镜组8之间安装有与模组架17连接的波长合束镜16，全反镜与波长合束镜16的反射区位置相对，波长合束镜16的合束区与空间合束镜组8位置相对。

在第一激光二极管组1与第二激光二极管组2的配合下，已经实现了同波长组合，通过双波段可以有效提高激光雕刻时的能量密度，为了进一步加强激光能量束的强度，继续增加第三激光二极管组9和第四激光二极管组10，采用第二偏振合束镜11汇聚相同波长的两束光，通过第三平凸柱面镜12、第三平凹柱面镜13、第四平凹柱面镜14、第四平凸柱面镜15的调节，以及全反镜反射汇聚至波长合束镜16，将两束组合光在空间合束镜组8内汇聚，进一步增强了光束能量。

本发明的一个实施方式中示出，如图4所示的，第一平凸柱面镜4与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

第一平凸柱面镜4与模组架17滑动连接，则可以根据需要进行位置调节，初始的汇集光束首先通过第一平凸柱面镜4，第一平凸柱面镜4可以控制合束激光照射长度的调节，实现轻松变焦。

本发明的一个实施方式中示出，如图4所示的，第一平凹柱面镜5与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

第一平凹柱面镜5可以调节初始合束激光透过第一平凸柱面镜4后，合束激光需要分散区域的大小，通过调节第一平凹柱面镜5与第一平凸柱面镜4的距离，决定合束激光的强度以及照射范围。

本发明的一个实施方式中示出，如图4所示的，第二平凸柱面镜7与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

在第一平凹柱面镜5调节照射范围后，通过第二平凸柱面镜7对合束激光进行合理范围的控制，或进一步增量放大照射范围，或进一步收紧放大照射范围，根据具体需求调节第二平凸柱面镜7的位置。

本发明的一个实施方式中示出，如图4所示的，第二平凹柱面镜6与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

在上述透镜调节后，第二平凹柱面镜6作为固定照射范围的透镜，通过滑动位移来决定合束激光最终照射范围的大小。

本发明的一个实施方式中示出，如图4所示的，第三平凸柱面镜12与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

第三平凸柱面镜12与模组架17滑动连接，则可以根据需要进行位置调节，初始的汇集光束首先通过第三平凸柱面镜12，第三平凸柱面镜12可以控制合束激光照射长度的调节，实现轻松变焦。此处与第一平凸柱面镜4功能相同。

本发明的一个实施方式中示出，第三平凹柱面镜13与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

第三平凹柱面镜13可以调节初始合束激光透过第三平凸柱面镜12后，合束激光需要分散区域的大小，通过调节第三平凹柱面镜13与第三平凸柱面镜12的距离，决定合束激光的强度以及照射范围。此处与第一平凹柱面镜5功能相同。

本发明的一个实施方式中示出，第四平凸柱面镜15与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

在第三平凹柱面镜13调节照射范围后，通过第四平凸柱面镜15对合束激光进行合理范围的控制，或进一步增量放大照射范围，或进一步收紧放大照射范围，根据具体需求调节第四平凸柱面镜15的位置。此处与第二平凸柱面镜7功能相同。

本发明的一个实施方式中示出，第四平凹柱面镜14与模组架17沿光束照射方向滑动连接。

在上述透镜调节后，第四平凹柱面镜14作为固定照射范围的透镜，通过滑动位移来决定合束激光最终照射范围的大小。此处与第二平凹柱面镜6功能相同。

通过设置多组激光二极管组，在偏振合束镜的合束作用下，将两组波长相同的激光汇聚到一起，进一步在第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜的调节下，将组合合束光扩散至所需范围，再通过第二平凸柱面镜和第二平凹柱面镜的调节，将合束光束调节为平行光，从而实施激光雕刻。此处可以通过第一平凸柱面镜和第一平凹柱面镜与第二平凸柱面镜和第二平凹柱面镜之间的距离调整实现雕刻位置与镜头初始点的位置调节，便于长短距离的调节，方便使用，也便于功率大小的配比。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种多合束方式的激光雕刻模组，包括模组架（17），其特征在于：所述模组架（17）内安装有第一激光二极管组（1）和第二激光二极管组（2），所述第一激光二极管组（1）与所述第二激光二极管组（2）光束交汇呈90度，与所述模组架（17）连接并安装在所述第一激光二极管组（1）与所述第二激光二极管组（2）光束交汇处的第一偏振合束镜（3），与所述模组架（17）连接并安装在合束光束照射方向上的第一平凸柱面镜（4），与所述模组架（17）连接并安装在沿合束光束照射方向上的第一平凹柱面镜（5），沿合束光束照射方向上依次与所述模组架（17）连接安装的第二平凹柱面镜（6）、第二平凸柱面镜（7），以及合成光束的空间合束镜组（8）。

2.根据权利要求1所述的多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：还包括固定在所述模组架（17）上的第三激光二极管组（9）和第四激光二极管组（10），所述第三激光二极管组（9）与所述第四激光二极管组（10）光束交汇呈90度，与所述模组架（17）连接并安装在所述第三激光二极管组（9）与所述第四激光二极管组（10）光束交汇处的第二偏振合束镜（11），与所述模组架（17）连接并安装在合束光束照射方向上的第三平凸柱面镜（12），与所述模组架（17）连接并安装在沿合束光束照射方向上的第三平凹柱面镜（13），与所述模组架（17）连接的沿合束光束照射方向上依次安装的第四平凹柱面镜（14）、第四平凸柱面镜（15），以及全反镜，所述第二平凸柱面镜（7）与所述空间合束镜组（8）之间安装有与所述模组架（17）连接的波长合束镜（16），所述全反镜与所述波长合束镜（16）的反射区位置相对，所述波长合束镜（16）的合束区与所述空间合束镜组（8）位置相对。

3.根据权利要求2所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第一平凸柱面镜（4）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第一平凹柱面镜（5）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第二平凸柱面镜（7）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第二平凹柱面镜（6）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第三平凸柱面镜（12）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第三平凹柱面镜（13）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

9.根据权利要求8所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第四平凸柱面镜（15）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。

10.根据权利要求9所述的一种多合束方式的激光雕刻模组，其特征在于：所述第四平凹柱面镜（14）与所述模组架（17）沿光束照射方向滑动连接。