[实用新型]实现光斑能量分布变化的多束激光加工镜组与激光器系统

说明书

本实用新型提供一种实现光斑能量分布变化的多束激光加工镜组与激光器系统，加工镜组包括镜筒组件与支撑调节组件；镜筒组件包括n个镜筒，各镜筒内部沿光束传播方向依次固定准直镜与会聚镜；支撑调节组件包括支撑组件及调节组件；支撑组件包括中心杆与固定圈，中心杆位于固定圈的轴向中心，中心杆通过多个支撑杆与固定圈固连；调节组件包括滑块及n个连杆，滑块能够沿中心杆滑动并定位；n个连杆的一端分别与滑块的侧壁铰接，每个连杆的另一端分别与每个镜筒外壁中上部铰接；固定圈与各镜筒下部侧壁铰接。解决了激光光斑尺寸和能量分布不易调节及调节成本高的问题。

技术领域

本实用新型涉及一种可实现光斑能量分布变化的多束激光加工镜组与激光器系统。

背景技术

激光加工头是激光加工系统的重要组成部分，其主要包括光学镜组和气氛或送粉装置。光学镜组主要完成将激光光束从高功率光纤激光器的光纤端面传输至工作平面上，主要包括准直镜部分和会聚镜部分，整个传输过程一般为单光束传输。这个构造的传统激光加工头输出的激光光斑一般为实心光斑，只能通过改变激光光束作用在工作平面上的尺寸来改变激光光斑的能量分布。现有的传统激光加工头镜组通过准直和会聚镜部分将激光光束传输至工作平面上，在改变激光光斑尺寸和能量分布时主要采用以下方式：

光斑大小调整方案，主要包括以下两种：

1、空间离焦方式：根据激光光束传播特点，改变激光作用在工作面上的光斑尺寸，该方式不能直接和连续地变化光斑，因为要与粉束耦合，如果直接离焦会改变粉斑的尺寸和会聚特性；

2、电动或手动改变会聚镜片位置离焦：电动或手动改变会聚镜片位置实现会聚镜片的加工头内离焦，这样会导致激光头结构复杂，整体长度较长。

光斑能量分布模式调整方案，主要包括以下三种：

1、使用焦点光斑；使得多模大芯径激光会是平顶能量分布，单模小芯径激光会是高斯分布；

2、使用离焦光斑，激光光斑会是类高斯分布，无论是焦点光斑或者离焦光斑，都需要改变激光光束的纵向位置才能改变；

3、使用其他光学部件主动改变激光光斑能量分布，调节不灵活，且成本较高。除了改变激光光斑尺寸和光斑能量变化较为复杂不灵活外，当需要使用高功率激光时，就要配用高功率光纤激光器，而这种激光器往往因为高功率合束器的原因会导致激光器的价格非常高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供可实现光斑能量分布变化的多束激光加工镜组与激光器系统，解决激光光斑尺寸和能量分布不易调节及调节成本高的问题。本实用新型通过某一个调节装置可以使三路以上准直会聚的单模光纤激光器激光向同一点会聚或者围绕一点形成空心点状分布的光点圈，并且该光圈的大小可以根据调节装置进行改变，并且可以通过采用多束低功率激光合成工作来替换高功率激光器。

本实用新型的技术解决方案是提供一种实现光斑能量分布变化的多束激光加工镜组，其特殊之处在于：包括镜筒组件与支撑调节组件；

上述镜筒组件包括n个镜筒，各镜筒内部沿光束传播方向依次固定准直镜与会聚镜；其中n为大于等于1的正整数；

上述支撑调节组件包括支撑组件及调节组件；

上述支撑组件包括中心杆与固定圈，上述中心杆位于固定圈的轴向中心，上述中心杆通过多个支撑杆与固定圈固连；

上述调节组件包括滑块及n个连杆，上述滑块能够沿中心杆滑动并定位；n个连杆的一端分别与滑块的侧壁铰接，每个连杆的另一端分别与每个镜筒外壁中上部铰接；上述固定圈与各镜筒下部侧壁铰接。

进一步地，为了实现镜筒的稳定固定，该多束激光加工镜组还包括设置在连杆另一端的镜筒固定圈，连杆与镜筒固定圈通过铰链连接，各镜筒位于镜筒固定圈内并固定。

进一步地，固定圈为圆环形。