[发明专利]激光能量分光的方法及装置

说明书

本发明提供了一种激光能量分光的方法，包括步骤：一、获取影响工艺的激光分光束能量需求的数据；二、根据采集的各工艺数据计算各工艺的激光分光束能量需求值、相互比例及总需求值；三、调节激光发生器使得其所发出的激光束能量值与总需求值一致；四、采用偏振分光棱镜进行分光，在偏振分光棱镜的激光入射面前部设置入射波片，通过控制调节入射波片角度，使得偏振分光棱镜的激光入射角度发生改变，从而调节激光能量分光比例。还提供了一种激光能量分光的装置，包括偏振分光棱镜、偏振片、入射波片和控制系统，控制系统包括输入模块、数据采集模块、运算模块和执行模块，以各种采集数据进行处理，修正激光分光能量比例发出调节指令，控制分光能量。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种激光能量分光的方法及装置。

背景技术

在激光应该技术中，激光发生器只能发出一束激光，但很多时候需要应用激光的部位不止一处，例如在制造业中会同时需要用到激光切割、激光焊接等多个激光加工工艺步骤，单束激光无法满足这种需求。解决这个问题有两种办法：一是设置多台激光发生器，在每一个需要利用激光的部位都设置激光发生器，这种办法成本较高；二是对同一激光发生器发出的单束激光进行分光，把单束激光分成多束并分别引到各需求部位使用，因该方法成本较低，所以采用激光分光的方法得到更大的欢迎和使用。

目前，激光分束多采用分光棱镜，通过分光棱镜的透射和反射作用，把单束激光分为透射光和反射光两束正交激光束，然后把透射光和反射光这两束激光分别引到使用部位。不过各部分对激光使用中所需要的光束能量大小会存在不同，且同一使用部位因被加工物体的材质与尺寸不同所需要的加工激光束能量大小也存在差异，为了适应这些不同需求，需要在分光时对分光后的透射光和反射光所蕴含的能量大小进行调节。

当前绝大部分的偏振分束器(其主要器件为分光棱镜)的能量分光比是固定不可调节的。新出现的可调节激光分光方法及其器件一般是通过调节激光入射到分光棱镜的角度来实现对分光束能量比，但是影响激光分束能量比例的影响较多，例如振动、气流等，偏振分束器往往没有对影响因素进行深入考量和校正，导致对激光分束的能量调节比例精度有限，进而影响了利用激光光束进行加工的工艺步骤的加工精度。

为了提高利用激光分束进行加工工艺的精度，必须对激光分束的能量比例进行精确调节，因此本发明提供了一种激光能量分光的方法及装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种激光能量分光的方法及装置，包括以下步骤：

S10：获取影响工艺的激光分光束能量需求的数据；

S20：根据采集的各工艺数据计算各工艺的激光分光束能量需求数值、相互比例及总需求值；

S30：调节激光发生器使得其所发出的激光束能量值与总需求值一致；

S40：采用偏振分光棱镜进行分光，在偏振分光棱镜的激光入射面前部设置入射波片，通过控制调节入射波片角度，使得偏振分光棱镜的激光入射角度发生改变，从而达到调节激光能量分光比例的目的。

可选的，在S10步骤中，所述影响工艺的激光分光束能量需求的数据包括工艺加工对象的热特性、尺寸和设定加工时间。

可选的，在S20步骤中，所述工艺激光分光束能量需求数值采用以下算法得到：

首先，获取所述工艺加工对象的需加工区域的面积S、热传导系数τ和热扩散系数k；

然后，计算所需激光束的功率密度：