一種高功率雷射光斑控制系統的製作方法

2023-05-27 20:06:01 7

一種高功率雷射光斑控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高功率雷射光斑控制系統，包括高功率脈衝雷射器和低功率雷射器，高功率脈衝雷射器輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡一、準直器一、分束鏡一和光學共聚焦系統，連續雷射器輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡二、準直器二、分束鏡二、光學共聚焦系統和CCD，光學共聚焦系統的聚焦光路上設置物鏡和Z軸微移臺，分束鏡的反射光路上設置光強傳感器；兩個光強傳感器和CCD均與FPGA模塊的輸入端相接，FPGA模塊的輸出端接有驅動Z軸電機的Z軸驅動器，Z軸電機與Z軸微移臺相接，FPGA模塊的輸出端還與脈衝雷射器和連續雷射器相接。本實用新型設計合理，結構簡單，控制精確，實現方便。
【專利說明】一種高功率雷射光斑控制系統【技術領域】
[0001]本實用新型屬於自動控制系統領域，尤其是涉及一種高功率雷射光斑的控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著雷射技術的發展，雷射器在雷射醫學、雷射化學、材料加工、科學研究等領域得到廣泛應用，高功率脈衝雷射器在金屬材料的切割、焊接等工業中有著廣泛的應用，高功率脈衝雷射器進行微拋光時對能量密度恆定的要求很高，特別對加工工件表面上的雷射強度和雷射光斑大小的要求很高，雷射強度不恆定會影響對工件加工的穩定性，使加工過程不易控制，雷射光斑的大小不符合加工要求也會造成工件加工的不合格，並且對工件加工過程的實時控制監控也是很重要的，現有的雷射微拋光技術在能量密度恆定方面對雷射強度的實時監測不高，影響在工件表面形成光斑的效果，控制精度不高，結構相對複雜，成本聞。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種高功率雷射光斑控制系統，本控制系統設計合理，結構簡單，生產成本低，控制精度高，實現方便。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案是:一種高功率雷射光斑控制系統，其特徵在於:包括高功率脈衝雷射器和低功率雷射器，所述高功率脈衝雷射器輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡一、準直器一、分束鏡一和光學共聚焦系統，所述連續雷射器輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡二、準直器二、分束鏡二、光學共聚焦系統和CCD，所述光學共聚 焦系統的聚焦光路上設置具有色差補償功能的物鏡和Z軸微移臺，所述分束鏡一的反射光路上設置光強傳感器一，所述分束鏡二的反射光路上設置光強傳感器
二；所述光強傳感器一、光強傳感器二和CCD均與FPGA模塊的輸入端相接,所述FPGA模塊的輸出端接有用於控制所述Z軸微移臺的Z軸電機，所述FPGA模塊和Z軸電機之間接有Z軸驅動器，所述FPGA模塊的輸出端還與脈衝雷射器和連續雷射器相接。
[0005]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0006]1、本實用新型設計簡單合理，生產成本低，控制精確，實現方便。
[0007]2、本實用新型採用FPGA模塊和光強傳感器對雷射強度進行實時控制監控，改善了傳統結構，提高了雷射光斑質量。
[0008]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0010]附圖標記說明:[0011 ]I一脈衝雷射器；2—連續雷射器；3—變形鏡一；
[0012]4 一變形鏡二；5—準直器一；6—準直器二；
[0013]7一分束鏡一 ；8—分束鏡二 ；9一光學共聚焦系統；
[0014]10—CCD;11—FPGA 模塊； 12—Z 軸驅動器；
[0015]13—Z軸電機；14一Z軸微移臺； 15—光強傳感器一；
[0016]16一光強傳感器二 ；17—物鏡；18—試片。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示的一種高功率雷射光斑控制系統，包括高功率脈衝雷射器I和低功率雷射器2，所述高功率脈衝雷射器I輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡一 3、準直器一
5、分束鏡一 7和光學共聚焦系統9，所述連續雷射器2輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡二 4、準直器二 6、分束鏡二 8、光學共聚焦系統9和CCD10，所述光學共聚焦系統9的聚焦光路上設置具有色差補償功能的物鏡17和Z軸微移臺14，所述分束鏡一 7的反射光路上設置光強傳感器一 15,所述分束鏡二 8的反射光路上設置光強傳感器二 16 ;所述光強傳感器一 15、光強傳感器二 16和CXDlO均與FPGA模塊11的輸入端相接，所述FPGA模塊11的輸出端接有用於控制所述Z軸微移臺14的Z軸電機13，所述FPGA模塊11和Z軸電機13之間接有Z軸驅動器12，所述FPGA模塊11的輸出端還與脈衝雷射器I和連續雷射器2相接。
[0018]本實用新型的工作原理是:高功率脈衝雷射器I輸出的雷射經過變形鏡一 3波前相位校正之後傳送給準直`器一 5，經過準直器一 5將光束的直徑限制在一定範圍之後傳送給分束鏡一 7，分束鏡一 7將光束分為反射光束和透射光束，反射光束傳送給光強傳感器一15，光強傳感器一 15將感應到的光強信號轉換為電信號傳送給FPGA模塊11，FPGA模塊11根據電信號控制脈衝雷射器I的雷射強度；折射光束傳送給光學共聚焦系統9聚焦，之後通過具有色差補償功能的物鏡17投射在放於Z軸微移臺14上的試片18上；低功率連續雷射器2輸出的雷射經過變形鏡二 4波前相位校正之後傳送給準直器二 6，經過準直器二 6的光束直徑與高功率脈衝雷射器I的雷射通過準直器一 5的光束直徑相同，通過準直器二 6的光束經過分束鏡二 8分為反射光束和透射光束,反射光束傳送給光強傳感器二 16,光強傳感器二 16將感應到的光強信號轉換為電信號傳送給FPGA模塊11，FPGA模塊11根據電信號控制連續雷射器2的雷射強度；折射光束傳送給光學共聚焦系統9聚焦，之後通過物鏡17投射在放於Z軸微移臺14上的試片18上,在試片18上形成與脈衝雷射器I雷射光斑同樣大小的光斑，折射光束通過光學共聚焦系統9將光信號傳送給CXDlO並且在CXDlO上成像，CXDlO將接收到的光信號轉換為二值化脈衝信號且傳送給FPGA模塊11，當FPGA模塊11將得到的信息與預先對FPGA模塊設定的信息比對判斷光斑大小不符合加工要求時，FPGA模塊11通過控制Z軸驅動器12來控制Z軸電機13工作，Z軸電機13通過控制Z軸微移臺14的上下微移動來改變在試片18上形成的光斑大小。
[0019]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種高功率雷射光斑控制系統，其特徵在於:包括高功率脈衝雷射器(I)和低功率雷射器(2)，所述高功率脈衝雷射器(I)輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡一(3)、準直器一(5)、分束鏡一(7)和光學共聚焦系統(9)，所述連續雷射器(2)輸出光路的中心線上依次設置有變形鏡二(4)、準直器二(6)、分束鏡二(8)、光學共聚焦系統(9)和CXD (10)，所述光學共聚焦系統(9)的聚焦光路上設置具有色差補償功能的物鏡(17)和Z軸微移臺(14)，所述分束鏡一(7)的反射光路上設置光強傳感器一(15)，所述分束鏡二(8)的反射光路上設置光強傳感器二(16);所述光強傳感器一(15)、光強傳感器二(16)和CXD (10)均與FPGA模塊(11)的輸入端相接，所述FPGA模塊(11)的輸出端接有用於控制所述Z軸微移臺(14)的Z軸電機(13)，所述FPGA模塊(11)和Z軸電機(13)之間接有Z軸驅動器(12), PJf述FPGA模塊(11)的輸出端還與脈衝雷射器(I)和連續雷射器(2 )相接。
【文檔編號】B23K26/064GK203621730SQ201320714721
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】麻樹波 申請人:西安中科麥特電子技術設備有限公司