CN206527431U - 一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其按照入射光线走向依次包括准直透镜、由若干微小透镜单元矩形阵列而成的复眼透镜、聚焦透镜以及工作面，所述准直透镜的凸出面背对入射光线设置，所述聚焦透镜的凸出面面对入射光线设置，所述微小透镜单元的凸出面背对入射光线设置。本实用新型中只需要通过一个复眼透镜实现对光线的分配，其结构简单且成本较低；不仅可实现激光匀化作用，还可以通过复眼透镜与聚焦透镜对匀化光斑的小大进行针对性设计，使得激光加工应用更为广泛；对半导体激光器光纤输出的光斑进行整形及匀化效果，使得工作面区域实现一个矩形且均匀的激光光斑，有利于激光对工件进行热处理。
Description
【技术领域】
本实用新型属于激光加工技术领域，特别是涉及一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置。
【背景技术】
目前市场上面实现激光整形匀化技术方案主要有二元衍射镜片、激光匀化片、非球面镜片和矩形光纤等。但是以上几种方案均存在一定的限制因素，如二元衍射镜片对激光光束质量要求较高，即激光模式需要接近单模输出才能实现激光的整形及匀化的目的，但是现阶段实际加工需要较高的激光功率，激光输出模式很多时候并不是单模输出，另外此方案加工成本较高，所以并不是理想技术方案。激光匀化片虽然不受输出激光模式的限制，但是其对于多模激光往往只能实现匀化的目的，激光光斑整形效果不是很理想。非球面镜片对激光功率密度分布和镜片调试装置精确度要求较高，对于后续调试及加工均存在一定技术难度。矩形光纤由于其只在焦点处才可以实现激光整形及匀化效果，其对光斑大小有一定限制，再加上光纤纤芯尺寸受限制因素较大，如果定制需要较高的研发成本及周期。
因此，有必要提供一种新的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置来解决上述问题。
【实用新型内容】
本实用新型的主要目的在于提供一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，不仅可以实现圆形到任意矩形光斑的转化、激光功率密度由近高斯分布到平顶分布的转化，且可以实现激光均匀热处理的效果。
本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其按照入射光线走向依次包括准直透镜、由若干微小透镜单元矩形阵列而成的复眼透镜、聚焦透镜以及工作面，所述准直透镜的凸出面背对入射光线设置，所述聚焦透镜的凸出面面对入射光线设置，所述微小透镜单元的凸出面背对入射光线设置。
进一步的，所述复眼透镜与所述准直透镜、所述聚焦透镜平行设置。
进一步的，所述复眼透镜采用玻璃或石英材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层减反膜。
进一步的，所述准直透镜与所述聚焦透镜垂直设置，且所述复眼透镜呈45°角设置。
进一步的，所述复眼透镜采用铜或硅材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层高反膜。
进一步的，所述工作面与所述聚焦透镜平行设置。
与现有技术相比，本实用新型一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置的有益效果在于：系统中只需要通过一个复眼透镜实现对光线的分配，其结构简单且成本较低；不仅可实现激光匀化作用，还可以通过复眼透镜与聚焦透镜对匀化光斑的小大进行针对性设计，使得激光加工应用更为广泛；对半导体激光器光纤输出的光斑进行整形及匀化效果，使得工作面区域实现一个矩形且均匀的激光光斑，有利于激光对工件进行热处理。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一中光束经过准直透镜处理后的激光功率密度分布图；
图3为本实用新型实施例一中光束经过复眼透镜和聚焦透镜处理后的激光功率密度分布图；
图4为本实用新型实施例一中复眼透镜的立体结构示意图；
图5为本实用新型实施例二的结构示意图；
图中数字表示：
100具有激光整形及匀化功能的激光加工装置；1准直透镜；2复眼透镜，21微小透镜单元；3聚焦透镜；4工作面。
【具体实施方式】
实施例一：
请参照图1-图4，本实施例为具有激光整形及匀化功能的激光加工装置100，其按照入射光线走向依次包括准直透镜1、由若干微小透镜单元21矩形阵列而成的复眼透镜2、聚焦透镜3以及工作面4。准直透镜1的凸出面背对入射光线设置。聚焦透镜3的凸出面面对入射光线设置。微小透镜单元21的凸出面背对入射光线设置。在本实施例中，复眼透镜2与准直透镜1、聚焦透镜3平行设置，复眼透镜2采用玻璃或石英材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层减反膜。工作面4与聚焦透镜3平行设置。
微小透镜单元21的形状可根据工作面4中所需激光光斑的形状灵活设计，其凸出面的面形及曲率参数可根据工作面4中所需激光光斑的大小及相应的工作距离灵活设计。
本实施例具有激光整形及匀化功能的激光加工装置100的工作原理为：激光器光纤输出具有一定发散角且激光功率密度呈现高斯分布的激光光束；通过准直透镜1对激光光束进行准直，激光光束变成近似准直光束；准直光束经过复眼透镜2中的具有一定规则排列的若干微小透镜单元21进行整形与匀化，即微小透镜单元21将准直光束分割成与微小透镜单元21阵列相对应的微小光束；再经过聚焦透镜3进行聚焦，在工作面4上形成所需尺寸的光斑，从而实现了功率密度分布不均匀的圆形光斑向矩形均匀光斑转化的光学转变；工作面4上的激光光斑的长宽比例由微小透镜单元21的长宽比例决定，激光光斑的大小由微小透镜单元21和聚焦透镜3的焦距共同决定。
本实施例具有激光整形及匀化功能的激光加工装置100的有益效果在于：系统中只需要通过一个复眼透镜实现对光线的分配，其结构简单且成本较低；不仅可实现激光匀化作用，还可以通过复眼透镜与聚焦透镜对匀化光斑的小大进行针对性设计，使得激光加工应用更为广泛；对半导体激光器光纤输出的光斑进行整形及匀化效果，使得工作面区域实现一个矩形且均匀的激光光斑，有利于激光对工件进行热处理。
实施例二：
请参照图5，本实施例为具有激光整形及匀化功能的激光加工装置100，其结构与实施例一中基本相同，其区别在于：在本实施例中，准直透镜1与聚焦透镜3垂直设置，且复眼透镜2呈45°角设置，复眼透镜2采用铜或硅材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层高反膜。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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。
Claims (6)
1.一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：其按照入射光线走向依次包括准直透镜、由若干微小透镜单元矩形阵列而成的复眼透镜、聚焦透镜以及工作面，所述准直透镜的凸出面背对入射光线设置，所述聚焦透镜的凸出面面对入射光线设置，所述微小透镜单元的凸出面背对入射光线设置。
2.如权利要求1所述的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：所述复眼透镜与所述准直透镜、所述聚焦透镜平行设置。
3.如权利要求2所述的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：所述复眼透镜采用玻璃或石英材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层减反膜。
4.如权利要求1所述的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：所述准直透镜与所述聚焦透镜垂直设置，且所述复眼透镜呈45°角设置。
5.如权利要求4所述的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：所述复眼透镜采用铜或硅材质制作而成，且在其凸出面上镀有一层高反膜。
6.如权利要求1所述的具有激光整形及匀化功能的激光加工装置，其特征在于：所述工作面与所述聚焦透镜平行设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720129870.8U CN206527431U (zh) | 2017-02-14 | 2017-02-14 | 一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置 |
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| CN201720129870.8U CN206527431U (zh) | 2017-02-14 | 2017-02-14 | 一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206527431U true CN206527431U (zh) | 2017-09-29 |
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ID=59919899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720129870.8U Active CN206527431U (zh) | 2017-02-14 | 2017-02-14 | 一种具有激光整形及匀化功能的激光加工装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN206527431U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021027657A1 (zh) * | 2019-08-14 | 2021-02-18 | 方强 | 基于多个光纤输出激光模块的匀光光学系统及加工头 |
| CN113579387A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-02 | 苏州励上自动化科技有限公司 | 一种用于激光焊锡的光斑匀化系统及方法 |
| CN114769626A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-22 | 南京中科煜宸激光技术有限公司 | 用于激光增材制造系统的宽带激光熔覆头 |
| CN116058961A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-05-05 | 安徽雷彻科技有限公司 | 一种可均衡施加能量的耦合紫外激光消融导管 |
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2017
- 2017-02-14 CN CN201720129870.8U patent/CN206527431U/zh active Active
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