[实用新型]用于半导体直接输出激光器的激光头角度调节装置

说明书

本实用新型公开了用于半导体直接输出激光器的激光头角度调节装置，涉及激光设备加工技术领域；包括转向杆、万向架、连接杆、斜面紧固杆；转向杆包括固定相连接的控制杆和球状结构，球状结构套置在万向架内，控制杆用于与激光器相连接，万向架与连接杆固定连接，连接杆内部设置有斜面紧固杆，斜面紧固杆与一锁紧结构相连接，锁紧结构设置在所述连接杆外部；本装置通过调节激光头的角度，使入射光与工件表面形成一个三维的夹角，解决了目前半导体直接输出激光器所产生的回返光的问题，同时避免了激光头被烧毁的问题。

技术领域

本实用新型涉及激光设备加工技术领域，尤其涉及一种用于半导体直接输出激光器的激光头角度调节装置。

背景技术

激光熔覆技术作为一种新热源条件下的新兴表面加工技术，自诞生以来一直在不断的进步与完善中。其中推动激光熔覆技术进步的最主要原因之一就是作为热源的激光器的不断发展与进步。到现在为止，激光器已经从气体激光器发展到了半导体激光器，目前工业化应用中的主流激光器类型为半导体直接输出激光器。

虽然，半导体直接输出激光器比起气体激光器有诸多的优势，为激光熔覆技术水平的提升，尤其是激光熔覆加工效率的提升带来了巨大的进步。但是，半导体直接输出激光器却有一个基于其设计原理上的巨大缺陷。

顾名思义，半导体直接输出激光器就是将半导体发光模块直接放置于输出端的激光头内。半导体发光模块在发出激光后，激光遵照严格的光学原理，延同样放置在激光头内的预设光路反射、变形、聚焦，最后完成整形的激光从激光头上的出射窗口直接射出，在设计焦点处照射在待加工工件的表面，最终形成熔池。因此，半导体直接输出激光器的光路其实是一个正反方向可逆的开放式光路。

正是由于这个正反方向可逆的开放式光路，使得半导体直接输出激光器在工业化应用中产生了一个巨大的缺陷。激光在照射工件表面的过程中，在熔池区域会有部分激光以漫反射的形式不规则的进行反射，同时经过熔池反射的激光的波长也会发生改变。在这些反射光中不可避免的会有一部分反射后的激光会沿着前面所提到开放式光路返回到激光头内部，最终照射到半导体发光模块上。改变了波长的光会对半导体芯片产生影响，同时会持续的加热半导体发光模块，直至半导体发光模块被烧毁。这部分反射光一般被称之为回返光，而这个无法从设计原理上解决的问题，就是半导体直接输出激光器的回返光问题。

为了使半导体直接输出激光器可以满足工业化生产的需求，解决的办法是让激光头与工件表面形成一个夹角。即从激光头出射的激光沿直线方向与工件表面的垂线形成10度到15度的角度入射到工件表面。半导体直接输出激光器的激光头常常被安装在多轴的行走装置上，而在连接时就会被按照10度到15度的角度直接固定在某一轴上。这种设计适用于某种表面平面度很高或基本无型面变化的工件，而一旦工件的表面平面的发生变化或工件的表面本身就存在多个不同型面。这时激光的入射角度就发生了变化，可能远小于设计的10度到15度的角度，回返光问题就会立刻变得严重起来，导致激光头烧毁。

除此之外，由于熔池内金属溶液的翻腾情况随着温度和成分会发生变化，有时会由金属溶液形成一个角度接近固定的反射面，而这个反射面会将大量反射光反射向激光头方向。因此，会导致15度的入射夹角不够用了，而如果进一步增加入射夹角的角度，会导致光斑的发散角变大，光斑会走形，功率密度变小同时功率密度的均匀性变差，导致加工质量变差。

实用新型内容

本实用新型通过提供用于半导体直接输出激光器的激光头角度调节装置，通过调节激光头的角度，使入射光与工件表面形成一个三维的夹角，解决了目前半导体直接输出激光器所产生的回返光的问题，同时避免了激光头被烧毁的问题。使本实用新型是通过如下技术方案实现的。