[发明专利]一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法及系统

权利要求书

1.一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，所述调制方法包括以下步骤：

S1，通过扩束镜与波片分别调节激光光斑直径和光束的线偏振角度；

S2，通过偏振分光镜消除激光光束中的垂直偏振分量，保留激光光束中的水平偏振分量；

S3，根据实验研究机理得到纤维材料所需的最小切断能量；

S4，通过空间光调制器对单光束进行分光形成多光束，并将多光束光斑并行排列成圆形；

S5，调整所述多光束圆形加工区域的能量分布，使外圈的能量等于最小切断能量，内圈的能量高于最小切断能量；

S6，将调整后的多光束激光进行聚焦形成多个光斑；

所述调制方法应用于调制系统，所述调制系统沿激光光束传播路径依次包括：

激光器，用于产生激光光束；

扩束镜，用于增大激光光斑的直径；

波片，用于调节所述激光器发出的激光光束的线偏振角度；

偏振分光镜，用于消除激光光束中的垂直偏振分量，保留激光光束中的水平偏振分量；

空间光调制器，用于调整激光加工区域的形态分布和能量分布，得到外圈能量低、内圈能量高的圆形加工区域；所述外圈能量等于纤维材料所需的最小切断能量；

光学4f系统，对激光光束进行滤波和成像；

聚焦组件，用于将多光束激光聚焦形成多个光斑；

计算机，所述计算机分别与激光器、空间光调制器连接，用于调控激光器输出激光光束的参数以及控制空间光调制器调整激光加工区域的形态分布和能量分布。

2.根据权利要求1所述的一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，所述光学4f系统包括第一透镜、第二透镜，所述第一透镜与第二透镜同轴设置，且第一透镜的后焦点与第二透镜的前焦点重合；所述空间光调制器位于第一透镜的前焦点上，所述聚焦组件位于第二透镜的后焦点上。

3.根据权利要求2所述的一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，所述第二透镜与聚焦组件之间设有翻转镜，所述翻转镜背离第二透镜的一侧依次设有聚焦镜组和光功率传感器阵列，所述聚焦镜组与第二透镜同轴设置；所述翻转镜包括状态一和状态二这两种状态，所述翻转镜的状态通过遥控器控制切换；当翻转镜处于状态一时，翻转镜与第二透镜的中心轴线平行；当翻转镜处于状态二时，翻转镜与第二透镜的中心轴线夹角为45°；

当需要检测激光加工区域的能量分布时，通过遥控器控制翻转镜切换至状态一，使激光光束水平通过聚焦镜组聚焦；聚焦后的激光光束被光功率传感器阵列接收，通过光功率传感器阵列检测激光加工区域的能量分布；

当需要对纤维材料进行制孔时，通过遥控器控制翻转镜切换至状态二，激光光束经过翻转镜反射进入聚焦组件聚焦；所述聚焦组件用于将激光光束聚焦形成光斑对纤维材料进行环形扫描制孔加工。

4.根据权利要求1所述的一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，所述激光器采用超快激光器。

5.根据权利要求1所述的一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，所述空间光调制器为纯相位空间光调制器。

6.根据权利要求1所述的一种用于加工纤维材料的激光光束调制方法，其特征在于，在步骤S6之前，还对多光束圆形加工区域的能量分布情况进行检测，并根据检测数据调整多光束圆环加工区域的能量分布。