[发明专利]用于增材制造的图案化光的开关站射束路由

说明书

本申请涉及用于增材制造的图案化光的开关站射束路由。本申请公开了一种用于增材制造的方法和装置，其涉及高效率、能量束图案化和射束操控以有效且高效地利用源能量。在一个实施例中，不想要的光的回收和再利用包括由一个或更多个光阀产生的多个光图案的源，其中多个光图案中的至少一个光图案由被拒斥的图案化光形成。图像中继装置被用于引导多个光图案，以及射束路由系统接收多个光图案，并分别将它们引导向粉末床上的限定区域。

本申请是申请日为2018年05月11日，申请号为201880044857.X，发明名称为“用于增材制造的图案化光的开关站射束路由”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本公开是要求于2017年5月11日提交的第62/504,822号美国专利申请的优先权益的非临时专利申请的部分，所述美国专利申请通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开总体上涉及用于增材制造的光学器件，并且更具体地，涉及包括能够引导一个或更多个图案化光束的开关站式射束路由子系统的光学系统。

背景

用于重定向激光的复杂系统已经被用于许多高功率应用中。例如，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)支持能够将高功率激光束重定向到目标的国家点火设施。光束外壳将多个入射激光束重定向到靶室的顶部和底部。在激光束行进穿过激光间后，它们进入带有转向镜的光束外壳系统，转向镜将光束重定向到靶室的上半球和下半球。该手动系统将平行激光束布局转换成靶室的球形配置。在操作中，转向镜引导多个激光束沿着径向线进入靶室，会聚在目标上。

基于激光的增材制造系统也可以包括光重定向。例如，一种类型的二极管激光增材制造包括将多个射束组合成单个射束，且然后通过将光源分成负图案化图像和正图案化图像来分离射束。通常，一个图案化射束图像用于构建零件，另一个射束图像被丢弃到束流收集器中。这样的图案可以通过使用基于液晶的光阀来创建，该基于液晶的光阀允许通过旋转电磁波偏振状态来对透射的或反射的光进行空间调制。典型的示例是偏振光“驱动射束”穿过液晶填充的光阀，然后该液晶填充的光阀在空间上将偏振空间中的图案压印(imprints)在驱动射束上。允许所需光的偏振状态持续到光学系统的其余部分，并且不需要的状态被拒斥并被丢弃到束流收集器或其他能量拒斥设备。

分离、组合和路由一个或更多个这样的图案化射束或未图案化射束可能是复杂的。能够有效地路由和引导图案化射束或未图案化射束的系统可以简化对多个粉末床的使用，允许射束的完全或部分重叠，或者限制由于被拒斥的射束图案或不想要的射束图案造成的能量损失。

发明内容

本申请提供了以下内容：

1).一种用于增材制造的开关站射束路由系统，所述开关站射束路由系统包括：

能量束；

射束图案化单元，所述射束图案化单元用于从所述能量束生成二维图案化的能量束；

多个能量开关单元，所述多个能量开关单元用于引导二维图案化能量束；

多个能量操控单元，所述多个能量操控单元用于接收和引导所述二维图案化能量束，以及

至少一个粉末床，所述至少一个粉末床用于接收来自所述多个能量操控单元中的至少一个能量操控单元的被引导的二维图案化能量束的至少一部分。

2).如1)所述的系统，其中，所述二维图案化能量束保持在所述射束图案化单元处生成的并在所述至少一个粉末床处接收的二维图案化图像的大于50％的角功率密度和75％的空间光学扩展量。

3).如1)所述的系统，其中，所述多个能量开关单元中的至少一个能量开关单元能够将所述二维图案化能量束引导至形成开关层级的至少两个能量开关单元。