一種雷射分光系統及方法與流程

2023-06-04 09:12:32 1

本發明屬於雷射加工技術領域，特別涉及一種雷射分光系統及方法。

背景技術：

高功率雷射技術已廣泛應用於雷射加工行業，包括切割、焊接、打標等。在實際生產過程中，根據加工工件材料的不同，需要雷射能量隨之改變，以滿足加工要求。

在實現本發明的過程中，申請人發現現有技術中至少存在以下不足：

現有技術中，通常對高功率雷射進行分束，來滿足多工位加工的需求，但在確定反射鏡反射率後，固定光源輸出固定功率，分光光路的功率就不能再次改變；這樣在雷射功率調節上極為不便，即便採用更換反射片的方式，也不能快速實現分光光路的功率的連續可變。

技術實現要素：

為了解決現有技術中分光光路的功率不易連續可變的問題，本發明提供了一種雷射分光系統及方法。所述技術方案如下：

一種雷射分光系統，所述系統包括雷射輸出組件、雷射分束單元及光纖耦合器；

所述雷射輸出組件的輸出端發射出線偏振光；

所述雷射分束單元包括可旋轉的第一半波片及固定設置的偏振選擇分束器，所述第一半波片及所述偏振選擇分束器沿所述線偏振光的傳播方向依次設置，所述雷射輸出組件的輸出端發射出的線偏振光經所述第一半波片調配後傳遞至所述偏振選擇分束器中，所述偏振選擇分束器將經所述第一半波片調配後的線偏振光分為兩束雷射支束；

所述光纖耦合器設置有兩個，所述光纖耦合器和所述雷射支束一一對應設置，所述雷射支束通過對應的所述光纖耦合器匯集。

在本發明的一種實現方式中，所述系統包括一個用於調整雷射支束的入射角度的全反射鏡片，一個所述全反射鏡片設置在所述偏振選擇分束器與任意一個所述光纖耦合器之間。

在本發明的一種實現方式中，所述系統包括兩個用於調整雷射支束的入射角度的全反射鏡片，兩個所述全反射鏡片分別設置在所述偏振選擇分束器與兩個所述光纖耦合器之間。

優選地，所述雷射輸出組件包括雷射器及偏振旋轉合束單元，所述雷射器的出射端與所述偏振旋轉合束單元的入光端對應設置，所述雷射器的出射端發射出雷射，通過所述雷射所述偏振旋轉合束單元作用後，形成線偏振光。

進一步地，所述雷射輸出組件還包括光學準直擴束器，所述光學準直擴束器設置在所述雷射器的出射端與所述偏振旋轉合束單元的入光端之間，所述雷射器的出射端發射出的雷射經所述光學準直擴束器準直擴束後再進入到所述偏振旋轉合束單元中。

更進一步地，所述偏振旋轉合束單元包括偏振選擇分束器、第二半波片、全反射直角稜鏡和合束鏡，經所述光學準直擴束器準直擴束後的雷射通過所述偏振選擇分束器處理後形成第一單偏振雷射支束及第二單偏振雷射支束，所述第一單偏振雷射支束為經所述光學準直擴束器準直擴束後的雷射直射所述偏振選擇分束器而成，所述第二單偏振雷射支束為經所述光學準直擴束器準直擴束後的雷射折射所述偏振選擇分束器而成，所述第二半波片為固定設置，所述第二單偏振雷射支束通過所述第二半波片調製後與所述第一單偏振雷射支束具有相同的偏正態，具有與所述第一單偏振雷射支束具有相同偏正態的所述第二單偏振雷射支束通過所述全反射直角稜鏡後，與所述第一單偏振雷射支束共同射入到所述合束鏡中，形成線偏振光。

一種基於上述的雷射分光系統進行的雷射分光方法，所述方法包括：

雷射輸出組件的輸出端發射出線偏振光，傳遞至雷射分束單元；

所述雷射分束單元的第一半波片將所述線偏振光調配後，傳遞至所述雷射分束單元的偏振選擇分束器；

所述偏振選擇分束器將經所述第一半波片調配後的線偏振光分為兩束雷射支束，所述兩束雷射支束分別匯集到與其對應的光纖耦合器中；

所述雷射支束通過所述光纖耦合器耦合輸出至加工工位聚焦鏡頭上。

本發明的技術方案帶來的有益效果是：

本發明提供的雷射分光系統及方法中，第一半波片由於可旋轉角度，因此，可以通過旋轉第一半波片，控制入射到偏振選擇分束器中的線偏振光的偏振態，從而使線偏振光通過偏振選擇分束器後的兩束雷射支束的雷射能量發生連續相對變化，以實現對分光光路的功率調節，由於僅僅是旋轉第一半波片，其餘元件並沒有動作，因此，分光光路的功率的調節簡單快捷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種雷射分光系統的流程示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種雷射分光系統中的結構示意圖；

圖3是本發明實施例的雷射輸出組件中的偏振旋轉合束單元的結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的一種雷射分光系統中的雷射分束單元的結構示意圖；

圖5是本發明實施例提供的一種雷射分光方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明實施例提供了一種雷射分光系統。

圖1是本發明實施例提供的一種雷射分光系統的流程示意圖，參見圖1，本發明實施例所示的系統包括雷射輸出組件1、雷射分束單元2及光纖耦合器4。

本發明實施例的雷射輸出組件1的輸出端發射出線偏振光。

圖4是本發明實施例提供的一種雷射分光系統中的雷射分束單元的結構示意圖，結合圖4，本發明實施例的雷射分束單元2包括可旋轉的第一半波片21及固定設置的偏振選擇分束器22，第一半波片21及偏振選擇分束器22沿線偏振光的傳播方向依次設置，雷射輸出組件1的輸出端發射出的線偏振光經第一半波片21調配後傳遞至偏振選擇分束器22中，偏振選擇分束器22將經第一半波片21調配後的線偏振光分為兩束雷射支束。

本發明實施例的光纖耦合器4設置有兩個，光纖耦合器4和雷射支束一一對應設置，雷射支束通過對應的光纖耦合器4匯集。

本發明提供的一種雷射分光系統中，第一半波片由於可旋轉角度，因此，可以通過旋轉第一半波片，控制入射到偏振選擇分束器中的線偏振光的偏振態，從而使線偏振光通過偏振選擇分束器後的兩束雷射支束的雷射能量發生連續相對變化，以實現對分光光路的功率調節，由於僅僅是旋轉第一半波片，其餘元件並沒有動作，因此，分光光路的功率的調節簡單快捷。

圖2是本發明實施例提供的一種雷射分光系統的結構示意圖，結合圖2，本發明實施例中，雷射輸出組件1包括雷射器11及偏振旋轉合束單元13，雷射器1的出射端與偏振旋轉合束單元13的入光端對應設置，雷射器1的出射端發射出雷射，通過雷射偏振旋轉合束單元13作用後，形成線偏振光。

結合圖2，本發明實施例中，雷射輸出組件還包括光學準直擴束器12，光學準直擴束器12設置在雷射器1的出射端與偏振旋轉合束單元13的入光端之間，雷射器11的出射端發射出的雷射經光學準直擴束器12準直擴束後再進入到偏振旋轉合束單元13中，這樣可以對雷射器1的出射端發射出的雷射進行改善，以提高雷射能量的利用率，還可以對系統中的元件進行保護。

圖3是本發明實施例的雷射輸出組件中的偏振旋轉合束單元的結構示意圖，結合圖3，本發明實施例中，偏振旋轉合束單元13包括偏振選擇分束器131、第二半波片132、全反射直角稜鏡133和合束鏡134，經光學準直擴束器12準直擴束後的雷射，通過偏振選擇分束器131處理後形成第一單偏振雷射支束及第二單偏振雷射支束，第一單偏振雷射支束為經光學準直擴束器12準直擴束後的雷射直射偏振選擇分束器131而成，第二單偏振雷射支束為經光學準直擴束器12準直擴束後的雷射折射偏振選擇分束器131而成，第二半波片132為固定設置，第二單偏振雷射支束通過第二半波片132調製後與第一單偏振雷射支束具有相同的偏正態，具有與第一單偏振雷射支束具有相同偏正態的第二單偏振雷射支束通過全反射直角稜鏡133後，與第一單偏振雷射支束共同射入到合束鏡133中，形成線偏振光。

本發明實施例中，雷射器11、光學準直擴束器12及偏振旋轉合束單元13可以沿雷射的傳播路線依次固定設置。

本發明實施例中，雷射輸出組件也可以採用能直接輸出線偏振光的單偏振雷射器，本發明實施例對雷射輸出組件的類型在此不做限制。

結合圖4，兩束雷射支束中的一束雷射支束是從偏振選擇分束器22中直射出來的，而兩束雷射支束中的另一束雷射支束是從偏振選擇分束器22中折射出來的。

本發明實施例中，第一半波片21可以安裝在一個具有旋轉功能的支架中，通過調整支架，即可達到旋轉第一半波片21的目的，該支架的類型可以為相機中旋轉鏡頭所配備的支架，本發明實施例對此不做限制。

本發明實施例中，偏振選擇分束器22可以固定設置在一個基座上。

結合圖2，本發明實施例還可以包括一個全反射鏡片3，該全反射鏡片3設置在偏振選擇分束器22與任意一個光纖耦合器4之間，該全反射鏡片3可以用於調整雷射支束的入射角度。

當然，本發明實施例的全反射鏡片3也可以設置有兩個，兩個全反射鏡片3分別設置在偏振選擇分束器22與兩個光纖耦合器4之間。

本發明實施例還提供了一種雷射分光方法，該方法是基於上述的雷射分光系統進行的，圖5是本發明實施例提供的一種雷射分光方法的流程示意圖，結合圖5，該方法包括：

S1：雷射輸出組件1的輸出端發射出線偏振光，傳遞至雷射分束單元2；

S2：雷射分束單元2的第一半波片21將線偏振光調配後，傳遞至雷射分束單元2的偏振選擇分束器22；

S3：偏振選擇分束器22將經第一半波片21調配後的線偏振光分為兩束雷射支束，兩束雷射支束分別匯集到與其對應的光纖耦合器4中；

S4：雷射支束通過光纖耦合器耦合輸出至加工工位聚焦鏡頭上。

本發明實施例中，由於兩束雷射支束輸出的雷射為線偏振光，因此特別適用於偏振態敏感的雷射加工領域。

需要說明的是，本發明實施例中，可以在兩束雷射支束上繼續設置雷射分束單元，對雷射支束再次進行分束，以對雷射分光進行有效擴展，以實現更多加工工位的同時加工，並同時保證雷射能量的連續可調和線偏振雷射輸出。

最後所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。