[发明专利]一种激光冷加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光加工技术领域，尤其涉及一种激光冷加工系统。

背景技术

在当前的工业激光加工中，激光脉冲与物质相互作用的基本方式为由激光所带来的能量以热的形式堆积扩散，在脉冲时域内作用于材料上。而实际中，现有的激光的脉冲宽度往往比热扩散时间来的长，这对于激光焊接和激光涂覆是一种很好的现象，但对于大多数的微加工来讲，例如激光雕刻、激光打孔、激光切割，向周围材料上的热扩散会伤害到加工品质。

具体地，热扩散会降低微加工的效率，因为热扩散将能量带离了加工点，使其降低了原本应完全用来移除材料的能量。加工件材料的热传导系数越高，这种能量浪费越大。热扩散也会降低加工点的温度，导致加工温度只略高于材料熔点。此外，利用激光对加工件进行加工过程中溅射出的微珠会掉落回加工表面污染样品，而热扩散导致的残留温度会使得该微珠牢牢地黏附在加工件上，使得清理上非常困难，甚至造成加工件的破损。而热扩散也会降低加工精度，加工件材料的移除飞溅区不局限于光束本身的聚焦点大小，使得熔融区域远大于激光聚焦点的尺寸。另外，热扩散产生的热能波和衍生而来的冷却波将在热影响区(即热扩散在加工点附近造成影响的一片区域)内传播，引起机械应力，且可能会产生裂缝，而随着材料的冷却，这些缺陷将被冻结在加工件的内部，并在之后的使用中导致加工件提早失效。再者，因热扩散产生的关联性现象还有加工孔洞周围重铸区的形成，该重铸区重新凝固的材料与原本未熔融的材料在物理特性和化学特性上有极大的不同，这使得重铸区的机械结构性较为脆弱，都需要在加工后加以移除。有时热扩散还会导致表面震波的型恒，进而造成加工件加工区附近的结构或者多层膜材料受损。

由此可见，热扩散会伴随着多种物理或化学现象影响微加工。

发明内容

本发明提供一种激光冷加工系统，能够提高加工精度和进行较为干净的加工。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种激光冷加工系统，包括：

飞秒激光器子系统，用于输出飞秒激光；

光学聚焦设备，用于将所述飞秒激光器子系统输出的飞秒激光聚焦到加工件上。

在一个优选的实施例中，所述飞秒激光器子系统为飞秒固体激光器子系统。

在一个优选的实施例中，所述飞秒固定激光器子系统包括掺钛蓝宝石锁模激光器。

在一个优选的实施例中，还包括偏振控制装置，用于对所述飞秒固体激光器子系统输出的飞秒激光的偏振态进行控制。

在一个优选的实施例中，所述偏振控制装置包括半波片和PBS分光器。

在一个优选的实施例中，还包括至少一个固定式光路方向控制装置。

在一个优选的实施例中，所述固定式光路方向控制装置为反光镜。

在一个优选的实施例中，所述飞秒激光器子系统包括飞秒光纤激光器子系统。

在一个优选的实施例中，还包括传输光纤，用于将所述飞秒光纤激光器子系统输出的飞秒激光传输至所述光学聚焦设备中。

在一个优选的实施例中，所述光学聚焦设备为可自由摆动光学聚焦设备。

通过本发明实施例，能够大幅提升加工精度和效率，并提供较为干净的加工过程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的采用飞秒固体激光器作为光源的激光冷加工系统的示意图；

图2是本发明实施例二提供的采用飞秒光纤激光器作为光源的激光冷加工系统的实施例。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本发明提供一种激光冷加工系统，该系统包括飞秒激光器子系统和光学聚焦设备。其中飞秒激光器子系统用于输出飞秒激光，光学聚焦设备用于将飞秒激光器子系统输出的飞秒激光聚焦到加工件上。

以下以两个具体实施例详细说明本发明的详细实现。

实施例一