[发明专利]激光加工头及其应用、激光加工系统及方法

权利要求书

1.一种激光加工头，用于将激光传输至待加工工件，其特征在于，包括：

第一级喷嘴；以及

第二级喷嘴，所述第二级喷嘴设置在所述第一级喷嘴的下行方向并与所述第一级喷嘴相连通；

其中，所述第二级喷嘴的内径沿着所述激光的传输方向逐渐减小，所述第一级喷嘴的最小内径大于所述第二级喷嘴的末端内径。

2.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述激光加工头还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜设置在所述第一级喷嘴的上行方向。

3.根据权利要求2所述的激光加工头，其特征在于，所述激光加工头还包括透明窗口，所述透明窗口设置在所述聚焦透镜的上行方向。

4.根据权利要求2所述的激光加工头，其特征在于，所述第一级喷嘴的最小内径大于所述激光聚焦后的光斑直径的两倍；所述第二级喷嘴的末端内径小于所述第一级喷嘴的最小内径的1/2。

5.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述第二级喷嘴与所述第一级喷嘴一体成型。

6.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述第一级喷嘴和所述第二级喷嘴均为内壁光滑的金属管、玻璃管、陶瓷管或塑料管。

7.根据权利要求1所述的激光加工头，其特征在于，所述激光加工头还包括第一腔体和第二腔体；

所述第一腔体和所述第一级喷嘴相连通，所述第二腔体和所述第二级喷嘴相连通。

8.根据权利要求7所述的激光加工头，其特征在于，所述第一腔体设置在所述第一级喷嘴的上行方向；

第一级喷嘴的外侧壁为直径逐渐减小的曲线结构，第二级喷嘴中内径较大的部分围设在第一级喷嘴的外侧，所述第二腔体设置在所述第一级喷嘴的外侧壁和所述第二级喷嘴的内侧壁之间。

9.一种激光加工系统，其特征在于，包括：

激光器，所述激光器用于产生激光；

权利要求1～8任一项所述的激光加工头，所述激光加工头用于将所述激光传输至待加工工件；

第一供给单元和第二供给单元，所述第一供给单元用于为所述激光加工头提供一定压力的第一流体，所述第二供给单元用于为所述激光加工头提供一定压力的第二流体；以及

控制单元，所述控制单元用于控制所述第一供给单元、第二供给单元和所述激光器的动作。

10.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述第一流体对光的折射率大于所述第二流体对光的折射率。

11.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述第一流体为液体，所述第二流体为气体。

12.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工头的第一级喷嘴对光的折射率小于所述第一流体对光的折射率。

13.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括光学单元，所述光学单元设置在激光器和激光加工头之间。

14.一种激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，将激光聚焦后耦合到第一级喷嘴的第一流体中；

S200，所述耦合有激光的第一流体流入第二级喷嘴，并被所述第二级喷嘴中的第二流体包裹；

S300，在所述第二级喷嘴和所述第二流体的双重约束下，所述耦合有激光的第一流体的直径逐渐减小，最终形成激光射流从所述第二级喷嘴的末端射出；

S400，所述激光射流作用于待加工工件上，进行激光加工。

15.根据权利要求14所述的激光加工方法，其特征在于，所述第一流体为液体，所述第二流体为气体。

16.根据权利要求14所述的激光加工方法，其特征在于，所述第一流体对光的折射率大于所述第二流体对光的折射率。

17.根据权利要求14所述的激光加工方法，其特征在于，所述第一级喷嘴的最小内径大于所述激光聚焦后的光斑直径的两倍；

所述第二级喷嘴的末端内径小于所述第一级喷嘴的最小内径的1/2。

18.根据权利要求14～17任一项所述的激光加工方法，其特征在于，所述激光射流的直径大小通过所述第一流体和所述第二流体的压力进行调节。

19.一种如权利要求1～8任一项所述的激光加工头的应用，用于深入工件或流体内部进行激光加工。