[实用新型]一种获得可调双焦点的微透镜阵列

说明书

本实用新型公开了一种获得可调双焦点的微透镜阵列，微透镜阵列为一种柱面型透镜阵列。本实用新型结构设计新颖，基于微透镜阵列实现长焦深特性，基于微型曲面分光特性，通过沿微透镜阵列柱面交线方向旋转，配合聚焦镜可实现聚焦光斑从单焦点到双焦点、双焦点间距可调，并大幅增长双焦点聚焦光束焦深，适用于激光焊接应用，特别有助于降低板材搭接宽度及装夹要求，降低高反材料焊接中产生的各种缺陷，提高焊缝成形质量和焊接深度。

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，具体为一种获得可调双焦点的微透镜阵列。

背景技术

激光加工技术涵盖了激光切割、焊接、淬火、打孔、微加工等多种激光加工工艺，利用了激光与物质相互作用的基本特性。由于激光束具有与加工材料的非接触性、加工速度快与质量优异等优势，奠定了激光加工技术是一种无可替代的高新技术。

激光焊接，具有能量密度高、速度快、焊接变形小、熔宽与热影响区窄等优点。但是，对于高反材料的激光焊接，普通的焊接方式不足以满足焊接需求，如铝合金的激光焊接，极易产生裂纹、气孔等激光焊接缺陷；即便是普通板材如碳钢、不锈钢等的焊接，通常会受到板材搭接缝宽的影响，对装夹治具要求高，对激光器或激光头配置相应提高。

目前，普通的焊接方式为单焦点焊接，为改善高反材料焊接质量，为降低板材对装夹治具等要求，为进行更厚板材的焊接，通常会采用双焦点激光焊。

对于高反材料而言，当双焦点垂直焊缝方向与落于焊缝两边时，可以形成较大的熔池与匙孔，增加了匙孔稳定性，有利于内部气泡上浮，一定程度上改善焊缝内部的气孔。

对于普通材料而言，双焦点焊接有助于一定程度上提高焊缝宽度，降低板材搭接宽度限制，从而降低附属的装夹治具、激光器等要求。如果双焦点之间存在一定量的能量，更有助于提高焊缝表面成型效果。

对于更厚板材的焊接而言，光斑尺寸与焦深至关重要。常规的双焦点有助于提升焊缝宽度，有助于更深熔池的成型，从而适当提升焊接深度。

能够实现双焦点的方法较多，如分光棱镜分光、微透镜整形、自由曲面透镜组、半片球面透镜等。采用分光棱镜分光，单镜片焦点间距不可调，双镜片在实现单焦点时离焦光束段不重合导致发散角变大，实现双焦点时离焦光斑形状非对称分布；目前市面上常规的微透镜无法实现双焦点调节；自由曲面透镜组实现双焦点，需要两片镜片组合并协调移动实现双焦点及能量比调节，同时仅能实现正负离焦单向分光，光束发散角上无改善；半片球面透镜无法承受高功率应用，且与双片式分光棱镜类似，双焦点下离焦光斑形状非对称分布，不利于激光焊接。

除此之外，微透镜阵列整形，有助于提高聚焦光束焦深，这在常规透镜上是无可比拟的优势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种获得可调双焦点的微透镜阵列，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种获得可调双焦点的微透镜阵列，所述微透镜阵列为柱面型透镜阵列，所述微透镜阵列外形包含但不限于矩形形状。

优选的，所述微透镜阵列两侧镜面均由10-100个微柱面型阵列单元构成，每个微柱面型阵列单元的面型包括凹型柱面、凸型柱面。

优选的，所述微透镜阵列两侧镜面微柱面型阵列单元数量相等，宽度相同，一一对应构成微型柱面透镜单元。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型结构设计新颖，基于微透镜阵列实现长焦深特性，基于微型曲面分光特性，通过沿微透镜阵列柱面交线方向旋转，配合聚焦镜可实现聚焦光斑从单焦点到双焦点、双焦点间距可调，并大幅增长双焦点聚焦光束焦深，适用于激光焊接应用，特别有助于降低板材搭接宽度及装夹要求，降低高反材料焊接中产生的各种缺陷，提高焊缝成形质量和焊接深度。