[发明专利]一种基于干涉光路设计的水导脉冲激光加工系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于干涉光路设计的水导激光加工系统及方法，加工系统包括水射流喷嘴、干涉激光发生装置、激光转向装置和电场转向装置；本发明通过干涉激光发生装置产生干涉激光，并调节干涉激光的大小和脉冲波形参数，利用电场转向装置产生电场，使得水射流进行转向；利用激光转向装置调整干涉激光方向，使得干涉激光在水射流转向处全反射耦合进水射流，形成用于加工的水导激光，且调整方向后的干涉激光方向与转向后的水射流同轴，水导激光作用于工件表面，进行打孔加工。本发明利用干涉激光发生装置减小干涉后激光束的直径，提高了水导激光的打孔精度。本发明通过对水射流偏转，避免了激光灼烧喷嘴，降低了水导激光的设备成本。

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种水导脉冲激光打孔技术，具体地指一种基于干涉光路设计的水导脉冲激光加工系统及方法。

背景技术

随着现代化技术的快速发展，水导激光打孔技术也发展已逐步成熟起来，并被越来越多的人们所认识、接受和采用。目前水导激光用于关键零部件或微小电子产品的切割与打孔。水导激光有着许多优良的特性使之具有较大的应用前景。水导激光的原理是利用水束光纤传导激光束，引导激光传输到工件表面。激光在水束中发生全反射，在激光烧蚀和熔融工件表面的同时，微细水束冲击工件去除材料并进行工件的冷却，从而完成对工件的加工。

现有的水导激光加工系统虽然有许多优点，但还是存在一定的缺陷。具体可以概括为以下三点：

1、水射流直径较大，无法对极为精密的零件或仪器进行切割或打孔；

2、传统水导激光激光束需要聚焦在某一点，且耦合头复杂，激光束与水射流耦合困难；

3、激光束与水射流耦合困难，喷嘴容易烧蚀，水导激光装置成本较高。

针对以上缺陷，传统的水导激光打孔技术是无法同时克服的。一般的改进水导脉冲激光打孔技术遇到这三类缺点，往往都只会以其中一类作为改善目标，因此我们提出了一种基于干涉光路设计的水导脉冲激光加工系统及方法，用来解决上述多种问题。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，设计出一种基于干涉光路设计的水导脉冲激光加工系统及方法，能极大的减小水射流的直径，实现超精度水导脉冲激光打孔，极大的提高了加工精度。同时因激光束的中心线无需与喷嘴的中心线保持一致，喷嘴不会烧蚀，降低了水导激光设备的成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于干涉光路设计的水导激光加工系统，其特征在于：包括水射流喷嘴、干涉激光发生装置、激光转向装置和电场转向装置；

所述干涉激光发生装置用于产生干涉激光；

所述水射流喷嘴用于喷出用于加工的水射流；

所述电场转向装置用于在水射流通过区域产生电场，用于将水射流进行转向；

所述激光转向装置用于调整干涉激光方向，使得干涉激光在水射流转向处全反射耦合进水射流，形成用于加工的水导激光，且调整方向后的干涉激光方向与转向后的水射流同轴。

进一步地，所述干涉激光发生装置包括沿着光路依次设置的两个脉冲激光发生器、干涉板和脉冲激光接收器，两个脉冲激光发生器用于产生两束能干涉的激光束，所述干涉板上设有与两个脉冲激光发生器位置对应的干涉缝，所述脉冲激光接收器用于将干涉后形成的干涉激光接收并传播。两个脉冲激光发生器产生两束频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干激光束，通过干涉板进行激光干涉，得到干涉激光。

进一步地，所述干涉激光发生装置还包括脉冲激光整形器，所述脉冲激光整形器设于脉冲激光接收器的出口光路上，用于提高干涉激光稳定性。

进一步地，所述干涉激光发生装置还包括激光位置调整器，所述激光位置调整器用于调整两个脉冲激光发生器与激光干涉板之间距离，从而调整干涉激光的直径大小。