【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及激光加工領(lǐng)域，尤其是涉及一種激光光斑勻化系統(tǒng)，此外，本申請還涉及一種激光加工設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、激光加工是一種無接觸加工，是指根據(jù)待加工材料的特征，利用激光束照射到待加工材料上，形成高功率密度的激光光斑，對待加工材料進行如切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔等加工操作的加工方式。激光加工具有不需要工具、加工速度快、表面變形小，可加工材料種類多等優(yōu)點，在材料加工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
2、激光光束中的能量通常呈高斯分布，即激光束中部的能量密度較高，邊緣部分的能量密度較低，容易導(dǎo)致激光束照射到材料上形成的光斑的邊緣部分能量達不到材料的加工閾值，影響激光束的加工效果。為此，通常需要對在激光束進行勻化整形，激光光束整形也迅速成為激光光學(xué)以及激光應(yīng)用中的一個重要的研究方向。整形后的激光束形成的寬帶勻化光斑具有激光熱作用均勻、加工效率高等優(yōu)勢，不僅在傳統(tǒng)的激光熱加工如激光淬火、激光熔覆、激光合金化中具有重要應(yīng)用，而且在硅片退火、led加工中的剝離和結(jié)晶、太陽能電池的結(jié)晶、干燥和燒結(jié)以及有機發(fā)光二極管、印刷電路板、聚合物的加工等領(lǐng)域也具有良好的應(yīng)用前景。根據(jù)勻化原理的不同，目前的激光光斑勻化方案通常包括微透鏡陣列、空間光調(diào)制器、非球面透鏡組、衍射光學(xué)元件、帶式積分鏡等幾種不同類型。其中，帶式積分鏡具有制造成本低、加工方便、適用功率高、基材適用范圍寬等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。
3、目前，帶式積分鏡多數(shù)是進行單向一維激光光斑的勻化，對于雙向兩維激光光斑的勻化方案大多數(shù)使用兩片垂直交叉的透射式帶式積分鏡行激光光斑的勻化，但過
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了方便激光光斑勻化裝置的加工，保證激光光斑兩個維度的勻化效果，本申請?zhí)峁┮环N激光光斑勻化系統(tǒng)及激光加工設(shè)備。
2、本申請?zhí)峁┑募す夤獍邉蚧到y(tǒng)采用如下的技術(shù)方案：
3、一種激光光斑勻化系統(tǒng)，包括準直單元、透射式帶式積分鏡和反射式帶式積分鏡；所述透射式帶式積分鏡包括多個沿第一方向排列的帶形透鏡，所述反射式帶式積分鏡包括多個沿第二方向排列的帶形反射面，所述第二方向與所述第一方向相互垂直。
4、通過采用上述技術(shù)方案，利用包括多個沿第一方向排列的帶形透鏡組成的透射式帶式積分鏡，能夠在第一方向上對激光束進行整形，在激光束照射到被加工材料上后，在與第一方向相對應(yīng)的方向上形成具有設(shè)定寬度、能量均勻分布的激光光斑；利用包括多個沿第二方向排列的帶形反射面的反射式帶式積分鏡，能夠在第二方向上對激光光斑進行整形，在激光束照射到被加工材料上后，在與第二方向相對應(yīng)的方向上形成具有設(shè)定寬度、能量均勻分布的激光光斑；利用第一方向與第二方向相互垂直的設(shè)置，能夠從兩個相互垂直的維度上獨立對激光光斑進行整形，從而形成長度和寬度獨立可控的、能量分布均勻的矩形激光光斑，方便進行不同要求的高功率激光加工。利用透射式帶式積分鏡和反射式帶式積分鏡相結(jié)合的設(shè)置，能夠減小透鏡引起的球面像差，提高激光光斑的勻化效果，并有利于提高激光光斑勻化系統(tǒng)所耐受的激光功率。
5、在一個具體的可實施方案中，所述帶形透鏡為柱面軸垂直于第一方向的凸柱面透鏡，所述透射式帶式積分鏡由多個所述帶形透鏡拼接形成。
6、通過采用上述技術(shù)方案，利用柱面的帶形透鏡，能夠提高激光束在垂直于柱面軸方向上的分布均勻性，有利于提高激光光斑在對應(yīng)方向上的勻化效果。利用多個柱面帶形透鏡勻化的光斑相互疊加，進一步保證了激光光斑在對應(yīng)方向上的勻化效果。利用多個帶形透鏡拼接形成透射式帶式積分鏡，透射式帶式積分鏡的制作更加方便。
7、在一個具體的可實施方案中，所述帶形透鏡的寬度為2-8mm，所述帶形透鏡的焦距根據(jù)公式d＝s*fc/fd確定，式中：d為激光光斑在與第一方向相對應(yīng)的方向上的寬度，s是帶形透鏡的寬度，fc是所述反射式帶式積分鏡的有效焦距，fd是帶形透鏡的焦距。
8、通過采用上述技術(shù)方案，利用公式d＝s*fc/fd確定帶形透鏡的焦距，能夠根據(jù)激光加工工藝所需的光斑寬度，確定具有合適焦距的帶形透鏡，使得所使用的透射式帶式積分鏡適應(yīng)激光加工工藝的要求。
9、在一個具體的可實施方案中，所述反射式帶式積分鏡的反射面平行于第一方向的母線為凹入的圓弧，與垂直于第一方向的平面的交線整體呈凹入的拋物線形。
10、通過采用上述技術(shù)方案，利用反射式帶式積分鏡在第一方向上母線呈凹入圓弧形的設(shè)置，能夠?qū)す馐诘谝环较蛏线M行聚焦，從而能夠根據(jù)公式d＝s*fc/fd形成寬度為d的激光光斑；利用反射式帶式積分鏡的反射面與垂直于第一方向的平面的交線整體呈凹入的拋物線形的設(shè)置，能夠?qū)す馐M行第二方向上的整形和勻化，形成在第二方向上具有設(shè)定寬度的激光光斑。
11、在一個具體的可實施方案中，所述帶形反射面平行于第一方向的母線為凹入的圓弧，平行于第二方向的母線為凸出的拋物線。
12、通過采用上述技術(shù)方案，利用帶形反射面平行于第二方向的母線為凸出拋物線的設(shè)置，能夠使得多個帶形反射面反射的激光束中的光線在第二方向上擴散和相互疊加，使得激光光斑在與第二方向相對應(yīng)的方向上的能夠分布更加均勻，提高激光光斑在該方向上的勻化效果。
13、在一個具體的可實施方案中，多個所述帶形反射面在第二方向上排列為，平行于第二方向的母線的端點均在同一個凹入的拋物線上。
14、通過采用上述技術(shù)方案，利用多個帶形反射面在第二方向上排列為平行于第二方向的母線的端點均在同一個凹入的拋物線上的設(shè)置，能夠形成反射式帶式積分鏡在第二方向上整體形成凹入的拋物面形，有利于多個不同的帶形反射面反射的激光光線在第二方向上相互重疊，提高激光光斑在與第二方向相對應(yīng)的方向上的勻化效果。
15、在一個具體的可實施方案中，所述準直單元為伽利略式透鏡擴束器或者球面單透鏡。
16、通過采用上述技術(shù)方案，利用伽利略式透鏡擴束器作為準直單元，能夠更好地對光束質(zhì)量m2小于5的自由空間模式激光束進行準直；利用球面單透鏡能夠更好地對光纖耦合輸出的激光束進行準直，有利于提高對不同媒介傳輸?shù)募す馐臏手毙Ч?/p>
17、在一個具體的可實施方案中，本申請的激光光斑勻化系統(tǒng)還包括聚焦鏡，所述聚焦鏡通過可拆卸連接裝置設(shè)置在所述反射式帶式積分鏡的出光光路上。
18、通過采用上述技術(shù)方案，利用設(shè)置在反射式帶式積分鏡出光光路上的聚焦鏡，能夠?qū)Ψ瓷涫綆椒e分鏡輸出的經(jīng)過整形后的激光束進行匯聚，能夠改變勻化光斑的大小；利用可拆卸連接裝置能夠?qū)⒉煌咕嗟木劢圭R快速插入反射式帶式積分鏡的出光光路上，從而能夠方便地調(diào)節(jié)勻化后激光光斑的大小。
19、在一個具體的可實施方案中，所述聚焦鏡為變焦透鏡組。
20、通過采用上述技術(shù)方案，利用變焦透本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：包括準直單元（1）、透射式帶式積分鏡（2）和反射式帶式積分鏡（3）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述帶形透鏡（21）為柱面軸垂直于第一方向的凸柱面透鏡，所述透射式帶式積分鏡（2）由多個所述帶形透鏡（21）拼接形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述帶形透鏡（21）的寬度為2-8mm，所述帶形透鏡（21）的焦距根據(jù)公式d=s*fC/fD確定，式中：d為激光光斑在與第一方向相對應(yīng)的方向上的寬度，s是帶形透鏡（21）的寬度，fC是所述反射式帶式積分鏡（3）的有效焦距，fD是帶形透鏡（21）的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述反射式帶式積分鏡（3）的反射面平行于第一方向的母線為凹入的圓弧，與垂直于第一方向的平面的交線整體呈凹入的拋物線形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述帶形反射面（31）平行于第一方向的母線為凹入的圓弧，平行于第二方向的母線為凸出的拋物線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述準直單元（1）為伽利略式透鏡擴束器或者球面單透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：還包括聚焦鏡（4），所述聚焦鏡（4）通過可拆卸連接裝置設(shè)置在所述反射式帶式積分鏡（3）的出光光路上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述聚焦鏡（4）為變焦透鏡組。
10.一種激光加工設(shè)備，其特征在于：包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的激光光斑勻化系統(tǒng)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：包括準直單元（1）、透射式帶式積分鏡（2）和反射式帶式積分鏡（3）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述帶形透鏡（21）為柱面軸垂直于第一方向的凸柱面透鏡，所述透射式帶式積分鏡（2）由多個所述帶形透鏡（21）拼接形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述帶形透鏡（21）的寬度為2-8mm，所述帶形透鏡（21）的焦距根據(jù)公式d=s*fc/fd確定，式中：d為激光光斑在與第一方向相對應(yīng)的方向上的寬度，s是帶形透鏡（21）的寬度，fc是所述反射式帶式積分鏡（3）的有效焦距，fd是帶形透鏡（21）的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光光斑勻化系統(tǒng)，其特征在于：所述反射式帶式積分鏡（3）的反射面平行于第一方向的母線為凹入的圓弧，與垂直于第一方向的平面的交線整體呈凹入的拋物線形。
5....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：毛玉林，丁海洋，陶鳴，黃河，蔡國雙，齊歡，
申請(專利權(quán))人：南京輝銳光電科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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