CN118162739A - 一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头，包括集成在同一壳体内的激光组件、激光聚焦镜组和照明成像组件，其中，激光组件包括激光器以及沿激光光路依次设置的光纤、激光准直镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜；激光聚焦镜组设置在第二平面反射镜的反射方向上，用于将激光聚焦在喷嘴处；照明成像组件设置在第二平面反射镜与喷嘴相反的另一侧，用于发出照明光源并照射在喷嘴处，以获得喷嘴图像。本发明将激光光路的激光聚焦镜组纳入成像光路形成一体化设计，补偿了单一材料的激光聚焦镜成像时的色差和像差，在能够清晰成像的同时可以提高激光光路的损伤阈值，降低热透镜效应，提高系统的稳定性和耐用性。

Description

一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头。

背景技术

随着碳化硅、金刚石、氮化镓等第二代半导体的兴起，这些材料以其硬、脆、贵的特点，对加工工艺提出了更高的要求。微射流激光加工技术以其热效应小、烧蚀区域小、无机械应力、加工深度大、线宽窄、无锥度等优势在这些材料的加工中具有独特的优势。为了进一步提高加工效率，需要采用更高功率和更高能量的激光光束，因此对激光微射流加工头的激光耐受度和系统稳定性提出了更高的要求。

传统的激光微射流加工头的激光光路(包含激光准直镜和激光聚焦镜)和成像光路(即相机镜头)在不同厂家设计制造，激光聚焦镜为了消除色差不得不采用不同折射率和阿贝数的材料相互配合，甚至要采用胶合透镜。

但是，这些普通光学玻璃镜片尤其是胶合透镜可耐受的激光功率和激光能量有限且热膨胀系数高，容易引起热透镜效应，导致光束漂移，系统无法承受大功率激光加工的需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一体化的高功率大能量激光微射流加工头，包括集成在同一壳体内的激光组件、激光聚焦镜组和照明成像组件，其中，

所述激光组件包括激光器以及沿所述激光器的激光光路依次设置的光纤、激光准直镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜；

所述激光聚焦镜组设置在所述第二平面反射镜的反射方向上，用于将所述第二平面反射镜反射的激光聚焦在喷嘴处；

所述照明成像组件设置在所述第二平面反射镜与所述喷嘴相反的另一侧，用于发出照明光源并照射在所述喷嘴处，以获得所述喷嘴中心预定区域的图像。

在本发明的一个实施例中，所述激光器设置在所述壳体的外部，所述光纤的一端位于所述壳体的外部，另一端伸入所述壳体的内部。

在本发明的一个实施例中，所述激光聚焦镜组包括沿激光光路依次设置的第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜和第四聚焦镜，其中，

所述第一聚焦镜为单片凸透镜，光焦度为正；所述第二聚焦镜为单片弯月透镜，光焦度为负；所述第三聚焦镜为单片弯月透镜，光焦度为正；所述第四聚焦镜为单片弯月透镜，光焦度为正。

在本发明的一个实施例中，所述喷嘴朝向所述第四聚焦镜的一面设置有窗口玻璃，所述喷嘴与所述窗口玻璃之间设置有与所述喷嘴连通的水腔；

所述激光聚焦镜组能够相对于所述窗口玻璃沿激光光轴方向移动，使得来自所述激光聚焦镜组的激光穿过所述窗口玻璃和所述水腔聚焦在所述喷嘴上。

在本发明的一个实施例中，所述第四聚焦镜与所述窗口玻璃之间的距离为18.6±3mm。

在本发明的一个实施例中，所述照明成像组件包括沿所述第二平面反射镜远离所述激光聚焦镜组的一侧依次设置的分束棱镜、光阑、透镜组以及图像采集单元，其中，

所述分束棱镜的下方设置有照明光源，所述照明光源发射的可见光的一部分通过所述分束棱镜反射至所述第二平面反射镜并通过所述第二平面反射镜透射至所述激光聚焦镜组；

所述光阑用于限制来自分束棱镜的可见光光束的直径；

所述透镜组用于将来自所述光阑的可见光光束聚焦在所述图像采集单元上；

所述图像采集单元用于采集所述喷嘴中心预定区域的图像。

在本发明的一个实施例中，所述分束棱镜由两个直角等腰棱镜沿斜面胶合而成，能够使得可见光波段50%的光能量透射，可见光波段50%的光能量反射。

在本发明的一个实施例中，所述透镜组包括在所述光阑与所述图像采集单元之间依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜，其中，

所述第二透镜为可移动透镜，能够沿可见光的光轴方向移动。

在本发明的一个实施例中，所述第一透镜为单片凸透镜，光焦度为正；所述第二透镜为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为负；所述第三透镜为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正；所述第四透镜为单片负弯月透镜，光焦度为负；所述第五透镜为单片负弯月透镜，光焦度为负；所述第六透镜为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正；所述第七透镜为单片正透镜，光焦度为正；所述第八透镜为单片负透镜，光焦度为负。

在本发明的一个实施例中，所述图像采集单元为Coms相机，所述照明光源为标准点光源。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提出了一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头，将激光组件、激光聚焦镜组和照明成像组件集成在同一壳体内，将激光光路的激光聚焦镜组部分纳入了成像光路，形成一体化的设计，补偿了单一材料的激光聚焦镜成像时的色差和其他像差，有效补偿激光聚集镜因采用高损伤阈值和低热膨胀系数的材料所引起的残余像差，在能够清晰成像的同时又可以提高激光光路的损伤阈值，降低材料热膨胀引起的热透镜效应，提高了系统的稳定性和耐用性。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种微射流加工头的激光聚焦镜组与喷嘴的连接示意图；

图3是本发明实施例提供的一种照明成像组件的光路图；

图4是利用图像采集单元采集的激光聚焦点的点列图；

图5是激光聚焦点的衍射圈入能量示意图；

图6是在图像采集单元的像面上获得的矩阵点列图；

图7是结构1即激光聚焦镜组在原始位置的光线光扇图；

图8是结构2即激光聚焦镜组从原始位置远离窗口玻璃1mm的光线光扇图；

图9是结构3即激光聚焦镜组从原始位置靠近窗口玻璃1mm的光线光扇图；

图10是结构4即激光聚焦镜组从原始位置远离窗口玻璃3mm的光线光扇图；

图11是结构5即激光聚焦镜组从原始位置靠近窗口玻璃3mm的光线光扇图。

附图标记说明：

1-壳体；2-光纤；3-激光准直镜；4-第一平面反射镜；5-第二平面反射镜；6-第一聚焦镜；7-第二聚焦镜；8-第三聚焦镜；9-第四聚焦镜；10-窗口玻璃；11-喷嘴；12-水腔；13-分束棱镜；14-光阑；15-第一透镜；16-第二透镜；17-第三透镜；18-第四透镜；19-第五透镜；20-第六透镜；21-第七透镜；22-第八透镜；23-图像采集单元；24-照明光源。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一体化的高功率大能量激光微射流加工头进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明提供了一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头，请参见图1，该激光微射流加工头包括集成在同一壳体1内的激光组件、激光聚焦镜组和照明成像组件，其中，激光组件包括激光器以及沿激光器的激光光路依次设置的光纤2、激光准直镜3、第一平面反射镜4和第二平面反射镜5；激光聚焦镜组设置在第二平面反射镜5的反射方向上，用于将第二平面反射镜5反射的激光聚焦在喷嘴11处；照明成像组件设置在第二平面反射镜5与喷嘴11相反的另一侧，用于发出照明光源并照射在喷嘴11处，以获得喷嘴11中心预定区域的图像。

进一步地，激光器设置在壳体1的外部，光纤2的一端位于壳体1的外部，另一端伸入壳体1的内部。优选地，本实施例的激光器发出的激光波长可以为532nm。

激光组件中的激光准直镜3、第一平面反射镜4和第二平面反射镜5均采用损伤阈值高且热膨胀系数低的材料，例如紫外熔融石英，因此可以耐受更高的功率，具有更大能量的激光光束、更小的热透镜效应以及更高的系统稳定性。激光准直镜3是一个单片平凸透镜，光焦度为正，材料折射率Nd为1.458463，阿贝数Vd为6.782143。第一平面反射镜4在迎光面镀有对激光波长具有高反射率的膜。第二平面反射镜5在迎光面镀有对激光波长具有高反射率，对照明光源具有高透过率的膜。

在实际中，激光器发出的激光进入光纤2，随后经过激光准直镜3的准直处理以及第一平面反射镜4和第二平面反射镜5的反射进入激光聚焦镜组，激光聚焦镜组用于将激光聚焦在喷嘴11处。

请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种微射流加工头的激光聚焦镜组与喷嘴的连接示意图。本实施例的激光聚焦镜组包括沿激光光路依次设置的第一聚焦镜6、第二聚焦镜7、第三聚焦镜8和第四聚焦镜9，其中，第一聚焦镜6为单片凸透镜，光焦度为正，材料折射率为1.458463，阿贝数为6.782143；第二聚焦镜7为单片弯月透镜，光焦度为负，材料折射率为1.458463，阿贝数为6.782143；第三聚焦镜8为单片弯月透镜，光焦度为正，材料折射率为1.458463；阿贝数为 6.782143；第四聚焦镜9为单片弯月透镜，光焦度为正，材料折射率为1.458463；阿贝数为 6.782143。

进一步地，喷嘴11朝向第四聚焦镜9的一面设置有窗口玻璃10，喷嘴11与窗口玻璃10之间设置有与喷嘴11连通的水腔12；激光聚焦镜组能够相对于窗口玻璃10沿激光光轴方向移动，使得来自激光聚焦镜组的激光穿过窗口玻璃10和水腔12聚焦在喷嘴11上。

窗口玻璃10为平板玻璃，光焦度为0，材料折射率为1.458463，阿贝数为6.782143。水腔12用于容纳水，水腔12的底部与喷嘴11重合，即为激光的聚焦点所在平面。

在实际操作中，激光聚焦镜组相对于窗口玻璃10的距离需要在一定范围内变化，例如±3mm，以保证激光聚集点正好落在水腔12底部的喷嘴11上，相应地，照明成像组件需要针对这种距离变化同样做出调整。优选地，第四聚焦镜9与窗口玻璃10之间的距离为18.6±3mm。也就是说，第四聚焦镜9与窗口玻璃10之间的基础距离为18.6 mm，可以在此基础上向前或向后移动3mm。

请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种照明成像组件的光路图。本实施例的照明成像组件包括沿第二平面反射镜5远离激光聚焦镜组的一侧依次设置的分束棱镜13、光阑14、透镜组以及图像采集单元23，其中，分束棱镜13的下方设置有照明光源24，照明光源24发射的可见光的一部分通过分束棱镜13反射至第二平面反射镜5并通过第二平面反射镜5透射至激光聚焦镜组，进而照射在喷嘴11处以获得喷嘴图像；光阑14用于限制获得的具有喷嘴图像的可见光光束的直径；透镜组用于将具有喷嘴图像的可见光光束聚焦在图像采集单元23上；图像采集单元23用于采集喷嘴中心预定区域内的喷嘴图像信息。

激光聚焦镜组作为成像光路的一部分进行工作时，由于材料单一，会残余一部分像差，因此需要照明成像组件对这部分残余像差进行补偿，从而可以实现在耐受高功率高能量激光和高系统稳定性的同时，得到清晰的激光光斑和喷嘴成像效果。此外，照明成像组件产生的成像光路需要对喷嘴中心一定区域内(例如，0.2mm直径范围)的状态放大一定倍数(例如10倍)，并清晰成像至图像采集单元23的像面上。

本实施例的分束棱镜13由两个直角等腰棱镜沿斜面胶合而成，中间的斜面可允许可见光波段50%的光能量透射，可见光波段50%的光能量反射。光阑14为内径为8mm的圆环，用于限制进入光学系统的光束直径。进一步地，图像采集单元23为Coms相机，照明光源24为标准点光源。

继续参见图3，本实施例的透镜组包括在光阑14与图像采集单元23之间依次设置的第一透镜15、第二透镜16、第三透镜17、第四透镜18、第五透镜19、第六透镜20、第七透镜21和第八透镜22。第二透镜16为可移动透镜，能够沿可见光的光轴方向移动。如上所述，激光聚焦镜组相对于窗口玻璃10的距离需要在一定范围内变化，例如±3mm，以保证激光聚集点正好落在水腔12底部的喷嘴11上，照明成像组件需要针对这种距离变化同样做出调整，本实施例通过第二透镜16实现这种调节，以采集到清晰的图像。

进一步地，第一透镜15为单片凸透镜，光焦度为正，折射率为1.51680，阿贝数为6.41987；第二透镜16为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为负，前半部分折射率为1.71736，阿贝数为2.94991，后半部分折射率为1.69350，阿贝数为5.33804；第三透镜17为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正，前半部分折射率为1.80628，阿贝数为2.53801，后半部分折射率为1.60311，阿贝数为6.06038；第四透镜18为单片负弯月透镜，光焦度为负，折射率为1.69350，阿贝数为5.33804；第五透镜19为单片负弯月透镜，光焦度为负，折射率为1.51602，阿贝数为5.67948；第六透镜20为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正，前半部分折射率为1.69894，阿贝数为3.00504，后半部分折射率为1.71300，阿贝数为5.38330；第七透镜21为单片正透镜，光焦度为正，折射率为1.80519，阿贝数为2.54712；第八透镜22为单片负透镜，光焦度为负，折射率为1.71300，阿贝数为5.38330。具体地，请参见表1和表2，其中，表1为激光组件和激光聚焦镜组的相关参数，表2为照明成像组件的相关参数。

表1. 激光组件和激光聚焦镜组的相关参数

表2. 照明成像组件的相关参数

以下通过仿真实验对本发明提出的一体化的高功率大能量激光微射流加工头的效果进行进一步描述。

设计过程分为两个部分：激光光路设计部分和成像光路设计部分。

激光光路设计部分：

设置系统物方孔径角为4.5°，视场为0mm，波长为0.532μm。模拟光纤输出的为半发散角4.5°的纳秒绿光激光光束。激光准直镜3的焦距为200mm，在激光准直镜3后可得到直径为32mm的准直光束。添加数片有限曲率材质为熔融石英的透镜(依次对应第一聚焦镜6、第二聚焦镜7、第三聚焦镜8和第四聚焦镜9)，曲率半径无穷大且材质为熔融石英的透镜(对应窗口玻璃10)，曲率半径无穷大且材质为水的透镜(对应水腔12)，模拟激光光束经过激光聚焦镜组、窗口玻璃10和水腔12的情况，编辑优化函数，设置点列图评价函数，像方数值孔径为0.33，进行系统优化，像面均方根(RMS)半径0.414μm小于艾里斑半径0.9μm，也就意味着系统的像差优化到了非常小，在实际激光通过该系统时，聚焦光斑基本达到最小值。

成像光路设计部分：

将激光光路的激光聚焦镜组、窗口玻璃10、水腔12进行物象翻转并固定曲率半径和间隔，物方孔径设置为随孔径光阑变化，波长设置为0.46μm、0.532μm、0.633μm。视场设为径向等面积，视场分别为0mm、0.1mm、0.0707mm。模拟在喷嘴中心半径0.1mm范围内，激光光束光斑和被蓝光(0.46μm)或者红光(0.633μm)照亮的喷嘴。

设置激光聚焦镜组中的第四聚焦镜9与窗口玻璃10之间的距离18.6mm为结构1，距离17.6mm为结构2，距离19.6mm为结构3，距离16.6mm为结构4，距离21.6mm为结构5。再依次添加光阑14、第一透镜15、第二透镜16、第三透镜17、第四透镜18、第五透镜19、第六透镜20、第七透镜21和第八透镜22，其中第二透镜16为可移动透镜，即该透镜与其他透镜的间隔可在一定范围内变化，对应五个结构中的第四聚焦镜9与窗口玻璃10的距离变化。

设置点列图评价函数，设置结构1的垂轴放大率为10倍，其它结构的垂轴放大率设置在10倍附近，对系统进行优化，得到的模拟结果如图6至图11，系统像差均很小，满足使用需求。

按照如图1所示的方式添加第一平面反射镜4、第二平面反射镜5和分束棱镜13，将激光光路和成像光路组合得到整个加工头的光学结构。

请参见图4，图4是利用图像采集单元采集的激光聚焦点的点列图，由图4可知，激光焦点光斑的均方根半径为0.414μm，最大几何半径为0.754μm，光斑直径在衍射极限内(图4中实线圆)。请参见图5，图5是激光聚焦点的衍射圈入能量示意图。由图5可知，激光聚焦点光能量下降到一半时的光斑直径为0.81μm。

请参见图6，图6是在图像采集单元的像面上获得的矩阵点列图。其中，结构1为激光聚焦镜组在原始位置，结构2为激光聚焦镜组从原始位置远离窗口玻璃1mm，结构3为激光聚焦镜组从原始位置靠近窗口玻璃1mm，结构4为激光聚焦镜组从原始位置远离窗口玻璃3mm，结构5为激光聚焦镜组从原始位置靠近窗口玻璃3mm。0.0000mm表示0mm视场，0.1000表示0.1000mm视场，0.0707mm表示0.0707mm视场。从图中可得到成像系统在不同结构和不同视场下，不同波长的点列图。

请一并参见图7至图11，图7是结构1的光线光扇图，最大像差在物面0.1mm位置即最大视场位置，最大像差约为40μm，在设计容许范围内，可以满足使用需求。图8是结构2的光线光扇图，最大像差在物面0.1mm位置即最大视场位置，最大像差约为30μm，在设计容许范围内，可以满足使用需求。图9是结构3的光线光扇图，最大像差在物面0.1mm位置即最大视场位置，最大像差约为40μm，在设计容许范围内，可以满足使用需求。

图10是结构4的光线光扇图，最大像差在物面0.1mm位置即最大视场位置，最大像差约为40μm，在设计容许范围内，可以满足使用需求。图11是结构5的光线光扇图。物面0.0707mm和物面0.1mm均存在较大像差，尤其是慧差，但这个激光聚焦镜组位置属于调节范围的边缘，几乎很少用到，因此并不影响使用，可以满足使用需求。

本发明提出了一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头，将激光组件、激光聚焦镜组及照明成像组件集成在同一壳体内，将激光光路的激光聚焦镜部分纳入了成像光路，形成一体化的设计，补偿这种单一材料的激光聚焦镜成像时的色差和其他像差，可有效补偿激光聚集镜因采用高损伤阈值和低热膨胀系数的材料所引起的残余像差，在能清晰成像的同时又可以提高激光光路的损伤阈值，降低材料热膨胀引起的热透镜效应，提高了系统的稳定性和耐用性。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，本发明所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，包括集成在同一壳体(1)内的激光组件、激光聚焦镜组和照明成像组件，其中，

所述激光组件包括激光器以及沿所述激光器的激光光路依次设置的光纤(2)、激光准直镜(3)、第一平面反射镜(4)和第二平面反射镜(5)；

所述激光聚焦镜组设置在所述第二平面反射镜(5)的反射方向上，用于将所述第二平面反射镜(5)反射的激光聚焦在喷嘴(11)处；

所述照明成像组件设置在所述第二平面反射镜(5)与所述喷嘴(11)相反的另一侧，用于发出照明光源并照射在所述喷嘴(11)处，以获得所述喷嘴(11)中心预定区域的图像。

2.根据权利要求1所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述激光器设置在所述壳体(1)的外部，所述光纤(2)的一端位于所述壳体(1)的外部，另一端伸入所述壳体(1)的内部。

3.根据权利要求1所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述激光聚焦镜组包括沿激光光路依次设置的第一聚焦镜(6)、第二聚焦镜(7)、第三聚焦镜(8)和第四聚焦镜(9)，其中，

所述第一聚焦镜(6)为单片凸透镜，光焦度为正；所述第二聚焦镜(7)为单片弯月透镜，光焦度为负；所述第三聚焦镜(8)为单片弯月透镜，光焦度为正；所述第四聚焦镜(9)为单片弯月透镜，光焦度为正。

4.根据权利要求3所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述喷嘴(11)朝向所述第四聚焦镜(9)的一面设置有窗口玻璃(10)，所述喷嘴(11)与所述窗口玻璃(10)之间设置有与所述喷嘴(11)连通的水腔(12)；

所述激光聚焦镜组能够相对于所述窗口玻璃(10)沿激光光轴方向移动，使得来自所述激光聚焦镜组的激光穿过所述窗口玻璃(10)和所述水腔(12)聚焦在所述喷嘴(11)上。

5.根据权利要求4所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述第四聚焦镜(9)与所述窗口玻璃(10)之间的距离为18.6±3mm。

6.根据权利要求1所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述照明成像组件包括沿所述第二平面反射镜(5)远离所述激光聚焦镜组的一侧依次设置的分束棱镜(13)、光阑(14)、透镜组以及图像采集单元(23)，其中，

所述分束棱镜(13)的下方设置有照明光源(24)，所述照明光源(24)发射的可见光的一部分通过所述分束棱镜(13)反射至所述第二平面反射镜(5)并通过所述第二平面反射镜(5)透射至所述激光聚焦镜组；

所述光阑(14)用于限制来自分束棱镜(13)的可见光光束的直径；

所述透镜组用于将来自所述光阑(14)的可见光光束聚焦在所述图像采集单元(23)上；

所述图像采集单元(23)用于采集所述喷嘴(11)中心预定区域的图像。

7.根据权利要求6所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述分束棱镜(13)由两个直角等腰棱镜沿斜面胶合而成，能够使得可见光波段50%的光能量透射，可见光波段50%的光能量反射。

8.根据权利要求6所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述透镜组包括在所述光阑(14)与所述图像采集单元(23)之间依次设置的第一透镜(15)、第二透镜(16)、第三透镜(17)、第四透镜(18)、第五透镜(19)、第六透镜(20)、第七透镜(21)和第八透镜(22)，其中，

所述第二透镜(16)为可移动透镜，能够沿可见光的光轴方向移动。

9.根据权利要求8所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述第一透镜(15)为单片凸透镜，光焦度为正；所述第二透镜(16)为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为负；所述第三透镜(17)为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正；所述第四透镜(18)为单片负弯月透镜，光焦度为负；所述第五透镜(19)为单片负弯月透镜，光焦度为负；所述第六透镜(20)为火石玻璃和冕牌玻璃组成的双胶合透镜，光焦度为正；所述第七透镜(21)为单片正透镜，光焦度为正；所述第八透镜(22)为单片负透镜，光焦度为负。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的一体化的高功率大能量激光微射流加工头，其特征在于，所述图像采集单元(23)为Coms相机，所述照明光源(24)为标准点光源。