CN217387851U - 一种激光器及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光器及激光加工设备。激光器包括：至少一组发光单元，一组发光单元包括相对设置的两个发光单元，发光单元的发光方向与第一方向平行；反射元件，设于每组的两个发光单元之间，能将每组的两个发光单元发出的激光沿第二方向反射，第二方向与第一方向相异。本申请实施例提供一种尺寸较小、结构简单、成本较低、激光光斑小、激光能量高的激光器及激光加工设备。

Description

一种激光器及激光加工设备

技术领域

本申请涉及加工技术领域，尤其涉及一种激光器及激光加工设备。

背景技术

激光器是一种用于发射激光的器件。随着社会的发展，激光的应用领域越来越广，涉及机械加工、工业探伤等等，机械加工例如激光切割、激光打标及激光焊接等。激光器使用时，一般是将多个激光发光单元发出的激光合束后进入光纤中，由光纤传输使用。相关技术中，在进行激光合束时，结构较为复杂，成本较高，激光器的尺寸较大，且由于整个合束过程传输光路较长，导致光斑变大，能量发散。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种尺寸较小、结构简单、成本较低、激光光斑小、激光能量高的激光器及激光加工设备。

为达此目的，本申请实施例采用以下技术方案：

一种激光器，包括：

至少一组发光单元，一组所述发光单元包括相对设置的两个发光单元，所述发光单元的发光方向与第一方向平行；

反射元件，设于每组的两个所述发光单元之间，能将每组的两个所述发光单元发出的激光沿第二方向反射，所述第二方向与所述第一方向相异。

作为上述激光器的可选方案，所述反射元件包括第一反射部及第二反射部，所述第一反射部及所述第二反射部分别用于对每组的两个所述发光单元发出的激光进行反射。

作为上述激光器的可选方案，所述反射元件为反射镜，所述反射镜至少包括两个反射面，两个所述反射面分别为所述第一反射部及所述第二反射部。

作为上述激光器的可选方案，所述反射镜为V形，V形的两条边的外侧为所述反射面。

作为上述激光器的可选方案，所述发光单元为多组，多组所述发光单元沿所述第二方向依次设置。

作为上述激光器的可选方案，多组所述发光单元沿所述第二方向由高到低呈阶梯式分布。

作为上述激光器的可选方案，所述激光器还包括：

快轴准直器，设于所述发光单元的出光位置；

慢轴准直器，设于所述快轴准直器与所述反射元件之间。

作为上述激光器的可选方案，所述激光器还包括：

聚焦组件，设于所述反射元件的反射光路上；

光纤，设于所述反射光路上，所述聚焦组件将激光聚焦至所述光纤中。

作为上述激光器的可选方案，所述发光单元为半导体激光芯片。

一种激光加工设备，包括如上所述的激光器。

本申请实施例的有益之处在于：将两个发光单元相对设置，并在两个发光单元之间设置反射元件，同一反射元件能将对应的两个发光单元发出的激光沿第二方向反射出去。而现有技术中，一般是将两个发光单元沿第二方向排列设置，每个发光单元都要对应设置一个反射件来将该发光单元发出的激光沿第二方向反射。本申请实施例的激光器相对于现有技术，将两个发光单元相对设置，可以减小激光器沿第二方向的长度，缩小激光器的尺寸，同时，采用同一反射元件即可将相对设置的两个发光单元的激光反射，减少了反射元件的数量，简化了安装步骤，节省安装时间，使整体结构更精简，降低了成本。

本申请实施例中，缩短了光路的长度，避免了由于传播距离长导致的光斑变大、能量发散等问题，使得光斑小、能量高。同时，将两个发光单元相对设置且通过同一发射元件来反射两个发光单元的激光，可以减少快轴方向上的光斑数量，使得合束后的光斑在快轴方向上的尺寸较小，也就使得快轴耦合透镜的焦距减小，也就是尺寸较小，也能在快轴方向上实现小角度的耦合。

附图说明

图1是本申请一实施例中激光器的俯视结构示意图；

图2是本申请一实施例中激光器的侧视结构示意图；

图3是本申请一实施例中反射镜的结构示意图；

图4是本申请一实施例中反射镜的结构示意图；

图5是本申请一实施例中光斑的示意图。

图中：

100、激光器；

110、发光单元；

120、反射元件；121、第一反射部；122、第二反射部；123、反射面；

130、光纤；

140、台阶；

150、快轴准直器；

160、慢轴准直器；

170、聚焦组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请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申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的含义。

在本实施例的描述中，术语“前”、“后”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。

本申请实施例提供了一种激光器。请参考图1，激光器100包括发光单元110和反射元件120。发光单元110两个为一组，每组的两个发光单元110相对设置，激光器100至少包括一组发光单元110。如图1所示，定义第一方向和第二方向，发光单元110的发光方向与第一方向平行。若限定其中一个发光单元110的发光方向为第一方向，则另一发光单元110的发光方向则沿第一方向的反方向。

请继续参考图1，每组的两个发光单元110之间设置一个反射元件120，反射元件120能将每组的两个发光单元110发出的激光沿第二方向反射，第二方向与第一方向相异。本申请实施例中，第二方向与第一方向垂直，在其它实施例中，第二方向也可以不与第一方向垂直，而是另一与第一方向不同的方向。也就是说反射元件120不一定限定为将激光沿着与第一方向垂直的方向反射，也可以根据具体需要将激光沿着需要的方向进行反射，在此不作限制。参考图1，本申请实施例中，第二方向与第一方向垂直，第一方向也可以理解为是激光器100的左右方向，第二方向为激光器100的前后方向，而上下方向则定义为第三方向，也就是图1中垂直于纸面的方向。

本申请实施例中，通过将两个发光单元110相对设置，并在两个发光单元110之间设置一个反射元件120，通过同一反射元件120来反射两个发光单元110发出的激光，使激光沿第二方向射出。这样可以减少零件的数量，使两个发光单元110共用一个反射元件120，而不需要为每个发光单元110都配一个反射元件120，简化了结构和装配步骤，降低了成本。同时，将两个发光单元110相对设置可以缩短激光器100的长度，也就是缩短激光器100沿第二方向的尺寸。因为现有技术中一般是将两个发光单元110沿第二方向依次排列，然后每个发光单元110对应设置一个反射元件120，所以本申请实施例中将两个发光单元110相对设置的方式可以缩短激光器100的长度。

同时，本申请实施例中将两个发光单元110相对设置的方式可以缩短光路的长度。如图1所示，激光经过反射元件120反射后再经过较短的距离就可以到达光纤130，而现有技术中，所有发光单元110均沿第二方向排列导致光路长度较长，光路长会导致光斑变大，且激光经过长距离传播使得激光能量发散，本申请实施例的激光器100可避免由于传播距离长导致的光斑变大、能量发散等问题，使得光斑小、能量高。

本申请实施例的激光器100可以减少快轴方向上的光斑数量，使得合束后的光斑在快轴方向上的尺寸较小，也就使得快轴耦合透镜的焦距减小，也就是尺寸减小。在此对快轴方向和慢轴方向进行解释，以激光的传播方向为基准，激光传播方向上的激光宽度方向为慢轴方向，激光传播方向上的激光高度方向为快轴方向。激光器100需要对激光在快轴方向和慢轴方向上进行合束，也就是将激光进行上下左右的合束，避免激光太发散。结合图1及图2，本申请实施例沿第二方向设置了四组发光单元110，每组发光单元110中的两个发光单元110相对设置，参考图2，这样就使得在快轴方向上只有四路激光，如图5所示，在快轴方向上形成四行光斑，慢轴方向形成两列光斑(每个发光单元110发出一路激光，形成一个小光斑)。也就减少了快轴方向上的光斑数量，使得光斑在快轴方向上的尺寸较小，这样就可以减小快轴耦合透镜的尺寸，降低成本。

同时，本申请实施例的激光器100还能在快轴方向上实现小角度的耦合。若不将发光单元110相对设置，而是将发光单元110都沿第二方向依次设置的话，在快轴方向上就会形成八路激光，聚焦到光纤130中时，若快轴方向上光路较多，就会导致需要将八路光聚集到光纤130中，耦合角度大，也就是说，本申请实施例的激光器100可以在快轴方向上实现小角度的耦合，如图2所示，在快轴方向上只将四路激光耦合到光纤130中即可，耦合角度较小。

请参考图1，反射元件120设置在每组的两个发光单元110之间，反射元件120包括第一反射部121和第二反射部122，第一反射部121与每组的两个发光单元110中的一个发光单元110对应设置，用于将该发光单元110发出的激光沿第二方向进行反射，第二反射部122与每组的两个发光单元110中的另一个发光单元110对应设置，用于将该发光单元110发出的激光沿第二方向进行反射。反射元件120包括第一反射部121和第二反射部122便于实现通过同一反射元件120同时对两个发光单元110发出的激光进行反射的目的。

具体的，反射元件120可以采用任意能对激光进行反射的元件，例如反射镜。当反射元件120为反射镜时，反射镜至少包括两个反射面，以使得每一发光单元110都有反射面与之对应，来反射发光单元110发出的激光。反射面即前文所说的第一反射部121和第二反射部122。反射镜成本较低，采用反射镜作为反射元件120可降低成本。

更具体的，参考图3，反射镜可设计为V形，V形的两条边的外侧为反射面123。反射镜也可以是其它形状，例如图4所示的梯形，只要能满足至少具有两个反射面123，两个反射面123分别对相对设置的两个发光单元110发出的激光进行反射即可。但将反射镜设计为V形使得反射镜的结构最简，节省材料，降低成本。

如图3所示，V形反射镜的两条侧边可设置为垂直，每条边与对应的发光单元110之间的夹角为45度，这样可保证发光单元110发出的激光沿第一方向入射到反射面123上后，沿第二方向射出。

参考图2，本申请实施例中，发光单元110可设置多组，图2中为4组。多组发光单元110沿第二方向依次设置，相邻发光单元110之间可设置一定间隔，便于安装。沿第二方向依次设置多组发光单元110可提升最终耦合到光纤130中的激光的强度。

请继续参考图2，多组发光单元110可沿第二方向由高到低呈阶梯式分布。最远离光纤130的发光单元110高度最高，最靠近光纤130的发光单元110高度最低，这样就可以使前面的发光单元110对后面的发光单元110形成避让，避免挡住后面的发光单元110发出的激光，使所有激光都能进入光纤130中。

如图2所示，激光器100包括若干台阶140，发光单元110安装在台阶140上。若干台阶140沿第二方向间隔分布，且台阶140的高度由远离光纤130的方向向靠近光纤130的方向递减，以使得各发光单元110之间形成高度差。

请参考图1，本申请实施例的激光器100还包括快轴准直器150和慢轴准直器160。快轴准直器150设置在发光单元110的出光位置。慢轴准直器160设置在快轴准直器150与反射元件120之间。快轴准直器150和慢轴准直器160分别对激光进行快轴方向的准直和慢轴方向的准直，以使激光在快轴的空间进行合束以及在慢轴的空间进行合束。

请继续参考图1，本申请实施例的激光器100还包括聚焦组件170和光纤130。聚焦组件170和光纤130设置在反射元件120的反射光路上。聚焦组件170将激光聚焦至光纤130中，激光经过反射元件120反射后通过聚焦组件170，由聚焦组件170聚焦进入光纤130。聚焦组件170可包括多块聚焦镜片。

本申请实施例中，发光单元110为半导体激光芯片。也就是说本申请实施例的激光器100为半导体激光器100。半导体激光器100体积小、重量轻，且波长范围宽，为较理想的激光器100。

本申请实施例还提供一种激光加工设备。激光加工设备包括上述激光器100。本申请是实施例的激光加工设备由于包括上述激光器100，因此至少具有上述激光器100所具有的有益效果，在此不再赘述。激光加工设备可以是激光切割机、激光打标机等加工设备，包括加工头和驱动模组，驱动模组驱动加工头移动对工件进行加工。激光器100则与加工头连接，激光器100中的激光从加工头射出，打在工件上，对工件进行激光加工。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为了清楚说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括：

至少一组发光单元，一组所述发光单元包括相对设置的两个发光单元，所述发光单元的发光方向与第一方向平行；

反射元件，设于每组的两个所述发光单元之间，能将每组的两个所述发光单元发出的激光沿第二方向反射，所述第二方向与所述第一方向相异。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述反射元件包括第一反射部及第二反射部，所述第一反射部及所述第二反射部分别用于对每组的两个所述发光单元发出的激光进行反射。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，所述反射元件为反射镜，所述反射镜至少包括两个反射面，两个所述反射面分别为所述第一反射部及所述第二反射部。

4.根据权利要求3所述的激光器，其特征在于，所述反射镜为V形，V形的两条边的外侧为所述反射面。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述发光单元为多组，多组所述发光单元沿所述第二方向依次设置。

6.根据权利要求5所述的激光器，其特征在于，多组所述发光单元沿所述第二方向由高到低呈阶梯式分布。

7.根据权利要求1至6任一项所述的激光器，其特征在于，还包括：

快轴准直器，设于所述发光单元的出光位置；

慢轴准直器，设于所述快轴准直器与所述反射元件之间。

8.根据权利要求1至6任一项所述的激光器，其特征在于，还包括：

聚焦组件，设于所述反射元件的反射光路上；

光纤，设于所述反射光路上，所述聚焦组件将激光聚焦至所述光纤中。

9.根据权利要求1至6任一项所述的激光器，其特征在于，所述发光单元为半导体激光芯片。

10.一种激光加工设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的激光器。

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