CN201645056U - 激光加工装置 - Google Patents

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高云峰
孙玉芬
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Shenzhen Hans Laser Technology Co Ltd
Han s Laser Technology Co Ltd
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Abstract

一种激光加工装置，包括激光器、扩束系统以及聚焦系统，其特征在于：还包括设置在所述扩束系统与所述聚焦系统之间的小孔光阑，所述扩束系统将激光器发出的高斯激光光束扩束后垂直照射到所述小孔光阑上，所述小孔光阑将高斯光束处理成近平顶光束后经所述聚焦系统聚焦后出射。本实用新型加工后的激光光场分布为近平顶的光束，在工业加工中加工出的线条深度一致且边缘整齐，极好的满足了工业加工的要求。

Description

激光加工装置
【技术领域】
本实用新型涉及光束加工装置，尤其涉及一种激光加工装置。
【背景技术】
目前，激光加工技术以其众多优点在工业生产中得到广泛使用。它被大量用于切割、钻孔等领域，取代传统方式，取得了很大的效果。
工业加工中有时对加工的槽形状有特殊的要求，比如在太阳能工业中硅片的切割，其切割的槽缝的形状直接影响到太阳能电池效率，以线条深浅一致的方形槽为最佳。但是，激光加工工艺中大部分用的是光场分布呈高斯分布的激光，高斯分布的激光86％以上的能量集中在激光束的光腰范围内，在激光加工时加工出的线条边缘较浅，且不整齐，不能满足工业加工中的要求。
【实用新型内容】
有鉴于此，有必要提供一种激光加工装置，将能量呈高斯分布的激光加工为能量均匀分布的近平顶激光，满足工业加工的要求。
一种激光加工装置，包括激光器、扩束系统以及聚焦系统，还包括设置在所述扩束系统与所述聚焦系统之间的小孔光阑，所述扩束系统将激光器发出的高斯激光光束扩束后垂直照射到所述小孔光阑上，所述小孔光阑将高斯光束处理成近平顶光束后经所述聚焦系统聚焦后出射。
在进一步的改进中，上述激光加工装置中所述小孔光阑的光阑孔直径大小可调。
在进一步的改进中，上述激光加工装置中所述小孔光阑的光阑孔直径固定。
在进一步的改进中，所述小孔光阑直径r满足0.5R＜r＜0.8R，其中R为高斯激光光束86％能量集中的直径范围。
在进一步的改进中，上述激光加工装置中所述小孔光阑的光阑孔厚度范围为0.1～2.5mm。
上述激光加工装置的有益效果主要体现在：由激光发射器发出的高斯激光光束经过扩束系统，直径增大到一定的尺寸范围；扩束后的激光束垂直照射到具有大小适中直径的小孔光阑上，该小孔光阑改变入射激光束的光场分布，使激光束能量的高斯分布改变为接近于平顶光束，并出射近似平顶光束；该出射的近平顶光束垂直照射到聚焦系统进行能量聚集，使其具有一定的能量密度出射。加工后的近平顶激光能量均匀分布，在工业加工中加工出的线条深度一致且边缘整齐，从而满足工业加工的要求。
【附图说明】
图1是本实用新型的装置示意图；
图2是高斯分布激光束通过直径r大于或远大于R的小孔光阑的光场分布；
图3是高斯分布激光束通过直径r稍小于R的小孔光阑的光场分布；
图4是高斯分布激光束通过直径r＝0.7R的小孔光阑的光场分布。
【具体实施方式】
图1是本实用新型的较佳实施方式，一种激光加工装置，包括在光源发射的光传输方向上，依次放置的扩束系统100、小孔光阑200以及聚焦系统300。由激光发射器发出的高斯激光光束首先经过扩束系统100，使激光束的光腰直径增大到一定的尺寸范围；扩束后的激光束垂直照射到具有大小适中直径的小孔光阑200上，该小孔光阑200改变入射激光束的光场分布，使激光束能量的高斯分布接近于平顶光束，并出射近似平顶光束；该出射的近平顶光束垂直照射到聚焦系统300，聚焦系统300对该近平顶光束进行能量聚集，使其具有一定的能量密度。
其中，小孔光阑200可以根据工业加工的需求选择光阑孔直径可调节的小孔光阑也可选择直径固定不变的。选择直径可调节的小孔光阑可以适应不同的加工需求。而小孔光阑的直径固定不变则使小孔光阑结构简单，有利于降低激光加工装置的成本。
一束高斯分布的激光1/e2直径为R(光束能量的86％集中在该直径的范围内)，小孔光阑的直径(光阑孔的厚度在0.1-2.5mm以内)为r。光场的分布与光束直径R及小孔光阑的直径r的关系如图2至4所示。
图2是高斯分布的激光束通过直径r无限大或者远大于R的小孔光阑后的光场分布，其结果为高斯分布的光场没有任何变化。
图3是图2中的高斯分布的激光束通过直径r稍小于R的小孔光阑后的光场分布，其结果为光场分布开始变化，光束周围较弱的光消失，形成边缘较锐的光束。
图4是图2中的高斯分布的激光束通过直径为r＝0.7R的小孔光阑后的光场分布，其结果为光束能量的高斯分布接近平顶光束，用这种激光加工出的切槽深度一致性比较好。
实验结果表明，当0.5R＜r＜0.8R时通过细调小孔光阑的直径r，可以得到满足加工切槽要求的近平顶光束。
上述激光加工装置把激光器输出的高斯分布的激光束变成能量均匀分布的近平顶光束，加工出的线条深度一致、边缘整齐，很好的满足了工业加工的需要。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种激光加工装置，包括激光器、扩束系统以及聚焦系统，其特征在于：还包括设置在所述扩束系统与所述聚焦系统之间的小孔光阑，所述扩束系统将激光器发出的高斯激光光束扩束后垂直照射到所述小孔光阑上，所述小孔光阑将高斯光束处理成近平顶光束后经所述聚焦系统聚焦后出射。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：所述小孔光阑的光阑孔直径大小可调。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：所述小孔光阑的光阑孔直径固定。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于：所述小孔光阑直径r满足0.5R＜r＜0.8R，其中R为高斯激光光束86％能量集中的直径范围。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的激光加工装置，其特征在于：所述小孔光阑的光阑孔厚度范围为0.1～2.5mm。
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