激光加工中的導(dǎo)光與勻光系統(tǒng)

1、激光加工的導(dǎo)光與勻光系統(tǒng)光束傳輸系統(tǒng)可以簡單到只有一個鏡片，也可以復(fù)雜到一個五軸系統(tǒng)。但必須考慮兩個重要特性：光束質(zhì)量和系統(tǒng)的總輸出能量。 保證激光光束的高質(zhì)量無損耗傳輸。光束傳輸系統(tǒng)必須引導(dǎo)一束激光從激光腔到工件，功率損耗最小，鏡片還必須保持正確的光束偏振。導(dǎo)光系統(tǒng)的設(shè)計目的導(dǎo)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式采用工作臺或工件作X軸運動，切割頭作Y軸運動，在加工中存在工件運動，容易導(dǎo)致精度誤差，且容易燒傷加工表面，技術(shù)相對簡單，造價低。被加工的工件固定，光路在被加工的工件范圍內(nèi)運動。是目前應(yīng)用最多的光路系統(tǒng)，它有著速度快、剛性好及精度高等特點。復(fù)合光路飛行光路光路恒定，被加工的工件需要作X、Y軸兩個方向的運動

2、， 該光路結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。 由于工作臺具有一定重量，使工作臺高速運動受到一定限制。固定光路導(dǎo)光系統(tǒng)的基本構(gòu)成反射鏡聚焦鏡反射鏡聚焦鏡反射式擴束鏡圓偏振鏡片輔助氣體系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)復(fù)雜的導(dǎo)光系統(tǒng)簡單的導(dǎo)光系統(tǒng)激光反射鏡導(dǎo)光系統(tǒng)激光切割機的導(dǎo)光系統(tǒng)激光擴束鏡的作用：擴束激光束，壓縮激光束發(fā)散角五軸飛行光學(xué)導(dǎo)光系統(tǒng)五軸飛行光學(xué)導(dǎo)光系統(tǒng)該系統(tǒng)通過沿X、Y、Z三個方向移動光路中的反射鏡來改變焦點的空間位置，同時通過旋轉(zhuǎn)B、C軸上的反射鏡來改變激光的射出方向，以滿足激光束與空間三維工件表面垂直角度的要求。擴束鏡是能夠改變激光光束直徑和發(fā)散角的光學(xué)組件擴束鏡反射式擴束鏡透射式擴束鏡(伽利略擴束鏡

3、)從激光器發(fā)出的激光束具有一定的發(fā)散角，對于激光加工來說，只有通過擴束鏡的調(diào)節(jié)使激光光束變?yōu)闇?zhǔn)直（平行）光束，才能利用聚焦鏡獲得細(xì)小的高功率密度光斑； 伽利略望遠系統(tǒng)使探測器光敏面上的非均勻光照得以均勻化； 聚焦鏡提高邊緣光束入射到探測器的能力；在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中，附加場鏡將減少探測器的面積；如果使用同樣的探測器面積，可擴大視場，增加入射的通量；聚焦鏡的主要作用激光頭示意圖聚焦鏡焦距測量方法能夠濾除偏振光的濾鏡叫做偏振鏡。普通的偏振鏡叫做線偏振鏡（PL鏡)。 線偏振鏡可以讓與其偏振方向平行的振動光波通過，同時，還能使其它方向的振動光波受到不同程度的減弱。偏振鏡如何使偏振鏡既能濾掉有害的偏振光

4、，又能使經(jīng)過偏振鏡進入鏡頭的光線成為非偏振光呢？圓偏振鏡(CPL鏡)的組成：一片線偏振鏡一片四分之一波片(特殊雙折射材料)膠合而成圓偏振片圓偏振片四分之一波片的光軸與線偏振鏡的偏振光振動方向形成45角，光線自線偏振鏡一段射入為正向，自四分之一波片一端射入為反向。正向射向圓偏振鏡的自然光，先通過前一部分的線偏振鏡，能夠濾除某個振動方向的偏振光；后一部分的波片可以使透過它的偏振光振動方向在一個圓周上旋轉(zhuǎn)。這種特殊的偏振光稱為圓偏振光。圓偏振鏡的原理圓偏振鏡安裝位置圓偏振鏡材料材料CuCuMoMoSiSiAgAgAlAlZnSeZnSeGaAsGaAs反射率反射率(%)(%)98.498.494.5

5、94.597.797.7999996.996.9吸收系數(shù)吸收系數(shù)(cm-1)-1)4 4* *1010-4-45 5* *1010-3-3鏡片反射率/吸收系數(shù)材料材料CuCuMoMoSiSiGeGeZnSeZnSeGaAsGaAs熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)( (10E-6/) )16.516.55.45.42.52.56.46.48.58.55.75.7導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)( (W/c cmK) )3.943.941.461.461.41.40.590.590.180.180.480.48常用鏡片反射率或吸收系數(shù)常用鏡片材料性能比較反射鏡和圓偏振鏡片的基體材料一般采用 Si基鍍金反射膜(有的反射鏡采用無

6、氧銅鍍金鏡片)聚焦鏡片通常采用ZnSe材料制作激光導(dǎo)光系統(tǒng)是激光加工設(shè)備重要的激光配件，主要的導(dǎo)光系統(tǒng)有激光焊接頭和激光切割頭。系統(tǒng)密封，適合工業(yè)應(yīng)用環(huán)境；系統(tǒng)穩(wěn)定和精密；容易安裝調(diào)試，便于與客戶激光器連接；導(dǎo)光系統(tǒng)實物圖對導(dǎo)光系統(tǒng)的要求對導(dǎo)光系統(tǒng)的要求激光導(dǎo)光系統(tǒng)(焊接頭)集切割與焊接于一體的激光頭獨有的導(dǎo)光擴束系統(tǒng)可改善光束遠傳質(zhì)量，通過提高光束的準(zhǔn)直特性，使光束長距離傳輸發(fā)散角盡可能小，近似于平行光，光斑在各處的尺寸變化不大，實現(xiàn)光斑整形，消除激光束掃描過程中的方向性能量差異現(xiàn)象，進一步優(yōu)化激光表面處理加工質(zhì)量。設(shè)備簡介DG-2型導(dǎo)光系統(tǒng)設(shè)備特點1.結(jié)構(gòu)緊湊，便于維護； 2.光束質(zhì)量優(yōu)，

7、安全性能高；DG-2型導(dǎo)光系統(tǒng)是富通公司為工業(yè)現(xiàn)場開發(fā)的大功率激光成套設(shè)備的配套產(chǎn)品；導(dǎo)光系統(tǒng)可保證激光束照射在工件上能量的均勻穩(wěn)定，其中，同軸瞄準(zhǔn)系統(tǒng)實現(xiàn)激光束精確定位掃描加工；光束半切反疊勻光系統(tǒng)形成均勻強度矩形光束和散焦圓形光束的兩種光學(xué)系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)透鏡陣列與會聚透鏡之間的距離可以改變光學(xué)系統(tǒng)的整體長度而不影響聚焦光斑的形態(tài)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較大的調(diào)節(jié)自由度，適用性強。勻光系統(tǒng)光束整形與勻光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由雙排透鏡陣列和會聚透鏡組成的激光光束整形與勻光系統(tǒng)；通過調(diào)節(jié)雙排透鏡陣列的間距可以改變聚焦光斑的尺寸；勻光器它包括一塊片狀光學(xué)鏡片，特征在于鏡片兩個面的表面外形由多個互成相同極小角度的狹長條形平面組成的條帶陣列，該條帶陣列在鏡片表面為拱形凸起；LHarctgH表示狹長條形平面的寬度；光路示意圖不僅可以使激光光束均勻性達到使用要求，且結(jié)構(gòu)簡單，能量損耗小，加工成本低；是一種將原始激光光束進行重新分布以達到盡可能均勻