[实用新型]一种基于斩波反射镜与振镜激光毛化光学系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及脉冲光纤激光器激光毛化技术领域，特别涉及一种基于斩波反射镜与振镜激光毛化光学系统。

背景技术：

激光毛化技术是一项新近发展起来主要用于冷轧钢辊毛化的集激光技术、自动控制技术、精密机械、材料科学于一体的高新技术。

激光毛化技术是采用高能量(10⁴～10⁶W/cm²)、高重复频率的脉冲激光束在聚焦后的负离焦照射到轧辊表面实施预热和强化，在聚焦后的聚焦点入射到轧辊表面形成微小熔池，同时由侧吹装置对微小熔池施于设定压力和流量的辅助气体，使熔池中的熔融物按指定要求尽量堆积到融池边缘形成圆弧形凸台。

对轧辊使用激光毛化技术能够提高轧辊使用寿命、减少辊耗，降低退火粘连缺陷，对板、带能够提高产品冲压性能、改善表面涂漆附着力，增加光亮度，减少黑带现象产生等。

现有成熟的激光毛化技术主要有二类：一类是采用CO2激光器的毛化装置；另一类是采用YAG激光器的毛化设备。不过CO2激光器、YAG激光器本身电光转换率较光纤激光器低，且金属材料对CO2激光器波长的激光束吸收率较低，因此光纤激光器优势明显。

目前常见的激光毛化系统光路，有单头式、多头式、扫描式等几种方案。其中单头式激光毛化，即便是通过高频斩波反射镜实现了高频脉冲，或者直接采用高频脉冲激光器，由于毛化材料转动或平动速度不会很高，且速度大稳定性差，加工能力十分有限；多头式主要包含分光式和多激光器加工，常有的分光式有分束镜、多面棱镜等，分束镜容易引起分光不均衡，能量分散化，不利于高效率激光毛化，多面棱镜方案适用于连续激光器，且能量利用率不高，脉冲式激光器上有极大局限性，多台激光器方案虽然有助于提高激光毛化效率，但单激光毛化效率并未提高，也很难达到最大化；扫描式主要有多面棱镜扫描与振镜扫描，多面棱镜扫描局限性前面提到过，振镜扫描通常采用单振镜与二维振镜扫描，单振镜扫描在毛化物件移动的条件下，扫描轨迹呈现Z字形，在振镜往返扫描交替较长一段周期比例上，容易出现重叠或部分重叠的毛化点，且无法做到有序毛化，属于无序毛化范畴，二维振镜扫描虽然能够实现无序毛化与有序毛化，但第一振镜离f-θ镜较远，除了导致f-θ镜镜片尺寸更大以外，由于1um量级激光器通常采用的镜片材料熔融石英折射率小，极不利于f-θ镜特别是短焦f-θ镜消像差，因此还易导致毛化点一致性变差。

基于上述各点，本实用新型提供的斩波反射镜与振镜激光毛化光学系统，通过斩波反射镜间歇性镜面调谐功能，基于一维振镜扫描功能，具有加工效率高，适用范围广等优点，适用于脉冲光纤激光器激光毛化，尤其适用于高功率脉冲光纤激光器在平面平动与转动系统中有序激光毛化。

实用新型内容：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种技术方案：一种基于斩波反射镜与振镜激光毛化光学系统，包括：脉冲光纤激光束，其创新点在于：还包括消像差准直镜组、斩波反射镜、斩波反射镜转轴、第一反射镜、第二反射镜、第一振镜、第一振镜转轴、第一f-θ镜、第三反射镜、第二振镜、第二振镜转轴和第二f-θ镜；所述脉冲光纤激光束的正下方设有一个消像差准直镜组；所述消像差准直镜组的下方左侧设有一个斩波反射镜；所述消像差准直镜组的下方右侧设有一个第一反射镜；所述斩波反射镜上设有一个斩波反射镜转轴；所述斩波反射镜的下方左侧设有一个第二振镜；所述斩波反射镜的下方右侧设有一个第三反射镜；所述第一反射镜的下方左侧设有一个第二反射镜；所述第一反射镜的下方右侧设有一个第一振镜；所述第一振镜上设有一个第一振镜转轴；所述第三反射镜和第二振镜的下方设有一个第二f-θ镜；所述第二反射镜和第一振镜的下方设有一个第一f-θ镜；所述第二振镜上设有一个第二振镜转轴。

作为优选，所述消像差准直镜组可替换为消像差非球面镜。