[实用新型]基于匀化装置的激光输出系统

说明书

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体涉及一种基于匀化装置的激光输出系统。包括激光器、扩束镜、反射镜和聚焦镜，还包括光学镜组和匀化装置，所述激光器发出的激光束经扩束镜扩束，并经45°设置的反射镜反射后进入光学镜组，所述激光束经光学镜组转换为贝塞尔光束后入射至匀化装置，所述匀化装置对所述贝塞尔光束进行匀化处理，并输出至聚焦镜，所述聚焦镜对光束进行聚焦后形成加工激光输出。利用该激光输出系统输出激光在工件厚度上的能量密度分布均匀的特性，能够保证材料沿厚度方向上的受热应力相同，不会出现硬脆材料崩边、微裂纹等现象，有效的降低了产品的良率和质量。

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体涉及一种基于匀化装置的激光输出系统。

背景技术

随着工业的发展，硬脆材料在各个领域的应用已经日益普遍。那些硬脆材料，诸如硅单晶、石英晶体、陶瓷、宝石、玻璃、稀土磁性材料、硬质合金等，在工业中大批量应用时必须加工成一定的几何形状，精度要求很高，同时还希望生产效率高。相对于传统机械加工方法，激光加工无直接接触，减少了因接触应力而对材料带来的损伤；激光聚焦光斑小，加工缝宽小，热影响区小，能够实现高效率加工；另外也方便实现易于三维不规则面的加工。因此利用激光加工硬脆材料得到了大力发展。

聚焦后的激光光束的局部能量非常高，对材料进行局部加热，能够对材料进行高速加工。但由于激光束在工件厚度方向上无法保持能量均匀，材料沿厚度方向上的受热应力并不相同，很容易引起硬脆材料产生崩边、微裂纹等现象，降低产品的良率和质量。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种能够保证激光束在工件厚度上能量密度均匀分布，防止硬脆材料崩边的基于匀化装置的激光输出系统。

本实用新型一种基于匀化装置的激光输出系统，其技术方案为：包括激光器、扩束镜、反射镜和聚焦镜，还包括光学镜组和用于使激光束在工件厚度上能量密度均匀分布的匀化装置，所述激光器发出的激光束经扩束镜扩束，并经45°设置的反射镜反射后进入光学镜组，所述激光束经光学镜组转换为贝塞尔光束后入射至匀化装置，所述匀化装置对所述贝塞尔光束进行匀化处理，并输出至聚焦镜，所述聚焦镜对光束进行聚焦后形成在工件厚度上能量密度均匀分布的加工激光输出。

较为优选的，所述光学镜组为轴棱锥镜组或位相光栅。

较为优选的，所述匀化装置为位相光栅。

较为优选的，所述匀化装置的镜面材质为熔融石英。

较为优选的，当所述激光器输出激光的波长为1064nm，且加工工件厚度为1.5mm时，所述匀化装置的凸面曲率为23.352mm。

本实用新型的有益效果：在激光输出光路上加入轴棱锥镜组和匀化装置，利用该激光输出系统输出激光在工件厚度上的能量密度分布均匀的特性，能够保证材料沿厚度方向上的受热应力相同，不会出现硬脆材料崩边、微裂纹等现象，有效的提高了产品的良率和质量。

附图说明

图1为本实用新型一种基于匀化装置的激光输出系统的光路示意图；

图2为本实用新型中光学镜组为轴棱锥镜组时激光束的传输示意图；

图3为激光通过轴棱锥镜组后的能量分布示意图；

图4为激光通过匀化装置后的能量分布示意图；

图5为激光束通过整形装置前沿传播方向上的能量分布示意图；

图6为激光束通过整形装置后沿传播方向上的能量分布示意图；

图7为激光束在工件厚度上的能量以多焦点形式分布的示意图；

图8为激光束在工件厚度上的能量均匀分布的示意图。