[发明专利]一种微结构激光加工头、加工系统及调试加工方法

权利要求书

1.一种微结构激光加工头，其特征在于：包括加工头座体(1)及光学组件；

所述加工头座体(1)上开设通孔(11)及激光入射孔(12)，所述通孔(11)与激光入射孔(12)的轴线相互垂直；所述通孔(11)的孔径大于棒状待加工件(3)的外径；

所述光学组件包括分光组件及n组独立聚焦模组(2)；其中n为大于等于2的自然数；

所述分光组件固定在通孔(11)内，用于将通过激光入射孔(12)入射至通孔(11)内的激光加工光束分为n束激光加工子光束；

所述n组独立聚焦模组(2)沿通孔11内壁周向均布，每组独立聚焦模组(2)形成一条激光加工子光路；

所述n组独立聚焦模组(2)用于将n束激光加工子光束调焦整形及滤光；使得n束激光加工子光束的焦斑沿同轴插入通孔(11)内棒状待加工件(3)的外周面周向均布、n束激光加工子光束的焦斑形貌一致及n束激光加工子光束具有相同的激光功率。

2.根据权利要求1所述的微结构激光加工头，其特征在于：所述n组独立聚焦模组(2)包括1组基准聚焦模组与n-1组出射角可调的聚焦模组；

所述基准聚焦模组包括沿光路设置的第一调焦整形固定组(21)、第一调焦整形移动组(22)以及第一可调滤光片(23)；

所述第一调焦整形固定组(21)位置固定，第一调焦整形移动组(22)能够沿光轴方向移动，通过调整第一调焦整形移动组(22)，调整激光加工子光束的焦斑形貌，确保n束激光加工子光束的焦斑形貌一致；

通过第一可调滤光片(23)调整激光加工子光束功率，确保n束激光加工子光束具有相同的激光功率；

每组出射角可调的聚焦模组均包括沿光路设置的可调光楔组(24)、第二调焦整形固定组(25)、第二调焦整形移动组(26)以及第二可调滤光片(27)；

以基准聚焦模组出射的激光加工子光束的焦斑位置为基准，通过可调光楔组(24)调整相应出射角可调的聚焦模组出射的激光加工子光束出射角度，确保n束激光加工子光束的焦斑沿棒状待加工件的外周面周向均布；

所述第二调焦整形固定组(25)位置固定，第二调焦整形移动组(26)能够沿光轴方向移动，通过调整第二调焦整形移动组(26)，调节激光加工子光束焦点沿光轴轴向距离，确保n束激光加工子光束的焦斑形貌一致；

通过第二可调滤光片(27)调整激光加工子光束功率，确保n束激光加工子光束具有相同的激光功率。

3.根据权利要求2所述的微结构激光加工头，其特征在于：所述第一调焦整形固定组(21)与第二调焦整形固定组(25)均包括沿光路依次设置的三片透镜；所述第一调焦整形移动组(22)与第二调焦整形移动组(26)均包括沿光路依次设置的一个胶合镜和单片平凸镜。

4.根据权利要求3所述的微结构激光加工头，其特征在于：所述可调光楔组(24)由两组楔角相同的光楔组成，两者能够绕光轴360°旋转。

5.根据权利要求4所述的微结构激光加工头，其特征在于：所述独立聚焦模组(2)还包括衍射光学元件，用于对激光焦点空间能量分布进行调控。

6.根据权利要求5所述的微结构激光加工头，其特征在于：还包括固定在加工头座体(1)上的两个成像镜组(6)和两个相机(7)；其中一个成像镜组(6)和一个相机(7)与其中一路激光加工子光路共光轴，该激光加工子光路中的第二调焦整形固定组(25)和第二调焦整形移动组(26)与成像镜组(6)构成一个远心成像光学系统，将棒状待加工件(3)成像在相机(7)上；

另一个成像镜组(6)和另一个相机(7)与其中另一路激光加工子光路共光轴，该激光加工子光路中的第二调焦整形固定组(25)和第二调焦整形移动组(26)和成像镜组(6)构成一个远心成像光学系统，将棒状待加工件(3)成像在相机7上；

所述其中一路激光加工子光路与另一路激光加工子光路光轴之间的夹角为90°。

7.根据权利要求6所述的微结构激光加工头，其特征在于：所述n等于8。