[实用新型]基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头

说明书

本实用新型公开了一种基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头，包括N个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的M个光学成像系统及与光学成像系统对应的P个光学偏转器件；所述M个光学成像系统的光轴平行；所述光学偏转器件位于与之对应的所述光学成像系统的后方，所述光学偏转器件为光楔或者反射镜；所述光纤输出激光模块发出的光通过与之对应的所述光学成像系统及与之对应的光学偏转器件后，在光学成像系统后方形成复合光斑，本实用新型的激光加工头可应用于多种激光加工领域，特别是能够进一步降低激光加工系统的制造难度及制造成本。

技术领域

本实用新型属于激光加工技术领域，尤其涉及一种基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头。

背景技术

在大功率激光加工中，需要采用各种光斑结构满足加工加工要求。目前业界实现复杂光斑结构的方法是：(1)首先将小功率激光模块发出的光通过合束器变成大功率光束；(2)然后通过分光元件和光学系统产生所需的复杂光斑结构。这种技术方案的主要问题是合束器的引入带来了极大的热问题需要解决，使合束器的制造难度极高，制造成本也很高。中国专利ZL201921322737.X“基于多个光纤输出激光模块的复合光斑激光系统及加工头”公布了一种新的技术方案，它回避了合束器的使用，直接基于多个小功率激光输出模块构建激光光斑结构，带来的好处是激光系统中的热问题分布在多个点处，每个点处的热问题都大幅降低，使系统的稳定性和成本都大幅降低。但在该技术方案中，多个准直器系统共享同一个聚焦镜头，当准直器通道数量较大时，聚焦透镜的通光孔径变大，数值孔径也变大，这增加设计和制造难度，增加系统成本。中国专利ZL201921319138.2“基于多个光纤输出激光模块的中心送料激光系统及加工头”公布了一种新的激光熔覆技术方案，该技术方案实现了光包粉激光熔覆，可以大幅提高光粉的作用距离，为超高速激光熔覆提供了一种完美的解决方案，但该方案由于采用中心带孔的特种镜头，制造成本高。同样，当准直系统增多式，聚焦透镜的通光孔径变大，数值孔径也变大，这增加设计和制造难度，增加系统成本。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头，本实用新型的激光加工头可应用于多种激光加工领域，特别是能够进一步降低激光加工系统的制造难度及制造成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头，包括N个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的M个光学成像系统及与光学成像系统对应的P个光学偏转器件；其中：M大于等于2；M小于等于N；P小于等于M；

所述M个光学成像系统的光轴平行；所述N个光纤输出激光模块分成M组，每组光纤输出激光模块的输出光纤端面设置在与之对应的所述光学成像系统的前方；所述光学偏转器件位于与之对应的所述光学成像系统的后方，所述光学偏转器件为光楔或者反射镜；所述光纤输出激光模块发出的光通过与之对应的所述光学成像系统及与之对应的光学偏转器件后，在光学成像系统后方形成复合光斑。

进一步的，通过调整激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成一个单一的光斑；所述形成的单一的光斑区域的强度相同，或者光斑区域内中间功率高、边缘功率低，或者光斑区域内中间功率低，边缘功率高。

进一步的，通过调整激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成分布在几个分离区域的光斑。