一种光斑定位器制造技术

本实用新型专利技术属于激光器技术领域，尤其涉及一种光斑定位器，包括光斑定位器本体，光斑定位器本体内部设置有多个激光输出头定位孔，激光输出头定位孔的孔径大于激光输出头的直径，多个激光输出头定位孔单列或多列排布，激光输出头穿过激光输出头定位孔；激光输出头定位孔为台阶孔；激光输出头上套设有定位法兰，定位法兰的外径大于台阶孔小端孔径，定位法兰的外径小于台阶孔大端孔径；还包括多个微调旋钮；微调旋钮穿过定位法兰旋入光斑定位器本体，将激光输出头固定在光斑定位器本体上。解决了现有的单光纤输出激光器光斑直径较小、熔覆效率较低的问题，提供了一种可定位多个激光输出头实现光斑组合的光斑定位器，容易获得高功率密度，大面积的激光光斑。

【技术实现步骤摘要】
一种光斑定位器
本技术属于激光器
，尤其涉及一种光斑定位器。
技术介绍
激光熔覆是利用经聚焦的高密度(～200W/mm2)激光照射被熔覆基体以及基体上的涂层材料，使表面涂层材料与基体形成冶金，从而达到对基体材料表面改性或修复的目的。光纤输出激光器因其柔韧性好、激光输出头体积小、重量轻、灵活性高，便于实现三维操作等优势在激光熔覆工艺中广泛应用，而单光纤输出激光器因目前光纤输出激光器及其核心器件工艺技术的限制，其聚焦光斑在满足功率密度的前提下，光斑直径较小，不利于获得大面积的熔覆层，熔覆效率较低。
技术实现思路
为了解决现有的单光纤输出激光器光斑直径较小，熔覆效率较低的问题，本技术提供了一种光斑定位器，可将多台光纤输出激光器的聚焦光斑进行组合，实现更高功率密度、更大面积光斑输出，提高熔覆效率。本技术的技术方案是提供了一种光斑定位器，包括光斑定位器本体，其特殊之处在于：上述光斑定位器本体内部设置有多个激光输出头定位孔，上述激光输出头定位孔的孔径大于激光输出头的直径，上述多个激光输出头定位孔单列或多列排布，激光输出头穿过激光输出头定位孔；上述激光输出头定位孔为台阶孔；激光输出头上套设有定位法兰，定位法兰的外径大于台阶孔小端孔径，定位法兰的外径小于台阶孔大端孔径；还包括多个微调旋钮；上述微调旋钮穿过定位法兰旋入光斑定位器本体，将激光输出头固定在光斑定位器本体上。多个激光输出头定位孔实现对多个光纤输出激光器输出头方向的初步定位，使多个激光器输出头聚焦系统的聚焦光斑位于同一平面上，且相邻两个聚焦光斑可重合或部分重合。通过调节微调旋钮，调节定位法兰的倾斜度同时即可对激光输出头倾斜方向和角度进行微调节，控制多个聚焦光斑相邻光斑之间的重合度，实现对组合光斑大小和形状精确控制。因输出激光含有大角度发散的杂光，杂光传输至激光输出头侧壁上会使激光输出头发热，作为本技术的进一步改进，该光斑定位器还包括多个水流通道、入水口与出水口；上述水流通道将多个激光输出头定位孔连通；上述入水口和出水口均设置在水流通道上或设置在光斑定位器本体并与激光输出头定位孔连通；台阶孔的大端口设置有密封法兰，所述密封法兰与激光输出头及台阶孔的大端口密封设置；台阶孔小端口周向与光斑定位器本体密封设置。激光输出头定位孔与光斑定位器的入水口、出水口以及水流通道共同组成可循环冷却水通道，可对置入其中的激光输出头使用循环水冷却，提高激光输出头系统的安全性。优选地，上述微调旋钮未旋入光斑定位器本体的部分套设有弹簧。优选地，上述水流通道将台阶孔的大端与大端连通，将台阶孔的小端与小端连通。优选地，上述微调旋钮沿激光输出头定位孔周向均匀排布，每个激光输出头定位孔周向均匀排布四个微调旋钮。优选地，上述密封法兰与台阶孔大端口及激光输出头之间均设置有密封圈；上述台阶孔小端口周向设置有密封圈。本技术的优点是：(1)在不提高单个光纤输出激光器系统输出功率的同时提高聚焦光斑的功率密度，系统的安全可靠性高；(2)在不降低聚焦光斑功率密度的同时，增大聚焦光斑面积，提高熔敷效率；(3)本技术具有水流通道，可使用循环冷却水对激光输出头进行冷却，系统安全性高。附图说明图1为具有3个单列排布激光输出头定位孔的光斑定位器纵向剖面示意图，箭头所示方向为冷却水流方向；图2a为图1光斑定位器输出的光斑沿横向方向完全重合的光斑示意图；图2b为图1光斑定位器输出的光斑沿横向方向部分重合的光斑示意图；图2c为图1光斑定位器输出的光斑沿横向方向不重合的光斑示意图；图2d为将激光输出头旋转90°，光斑沿纵方向不完全重合情况下组合光斑示意图；图3a为多列排布的多个圆形光斑组合示意图；图3b为多列排布的多个矩形光斑组合示意图。图中附图标记为：1-光斑定位器本体，11-激光输出头定位孔，12-微调旋钮，13-密封圈，14-入水口，15-出水口，16-水流通道，17-聚焦光斑所在平面，18-螺丝，2-激光输出头，21-定位法兰，22-密封法兰。具体实施方式为了更好的理解本技术，下面以具有3个单列排布激光输出头定位孔的光斑定位器为例，结合附图加以详细说明。如图1所示，图示为光斑定位器纵向剖面示意图，图示未显示出与所示每个定位孔中两个微调旋钮12相互垂直方向上的两个微调旋钮。从图1可以看出，该光斑定位器主要包括3个单列排布的激光输出头定位孔11、沿定位孔圆周等距分布的4个微调旋钮12。激光输出头定位孔11及激光输出头2均为圆柱形。激光输出头2置于激光输出头定位孔11中，激光输出头定位孔11对3个激光输出头2的方向及位置初步定位，使3个激光聚焦光斑位于同一平面17上，且相邻光斑可完全重合或部分重合。激光输出头定位孔11为台阶孔；激光输出头2上套设有定位法兰21，定位法兰21的外径大于台阶孔小端孔径，定位法兰21的外径小于台阶孔大端孔径；微调旋钮12通过定位法兰21将激光输出头2与光斑定位器本体1相固定，通过调节微调旋钮12控制每个激光输出头2在激光输出头排列方向的倾斜方向和角度，从而精确控制3个聚焦光斑的位置及相邻光斑的重合度，进而得到不同大小的组合光斑。如图2a、图2b、图2c及图2d所示，其中1个激光输出头2的聚焦光斑为宽0.3-2mm，长3-20mm的矩形光斑，光斑密度为200W/mm2，利用本技术将3个上述聚焦光斑进行横向或纵向组合，可形成宽0.3-6mm，长3-60mm的矩形光斑，光斑密度≥200W/mm2。因输出激光含有大角度发散的杂光，杂光传输至激光输出头侧壁上会使激光输出头发热，为了克服该问题，本实施例还包括可循环的冷却水系统，具体包括入水口14、出水口15及水流通道16，水流通道16将多个激光输出头定位孔11连通，入水口14及出水口15均设置在水流通道16上。激光输出头定位孔11下端即小端口内壁周向设置有密封圈13，用于实现激光输出头与光斑定位器本体的密封；激光输出头定位孔11上端即大端口通过密封法兰22及密封圈13与光斑定位器密封。具体的，光斑定位器本体1与激光输出头的密封法兰22之间由螺丝18固定，且二者连接处由密封圈13密封。激光输出头2与密封法兰22接触处由密封圈13密封。因此，激光输出头定位孔11与定位器本身的水流通道一起构成整个光斑定位器的水流通道，如图1所示，循环冷却水由入水口14进入水流通道并沿箭头所示方向流动，并由出水口15流出，从而将激光输出头的热量带走，达到给激光输出头降温的效果。所述光斑定位器的具体实施方式是：第一步，将3个激光输出头分别置入3个定位孔中，设置在定位孔小端的密封圈将激光输出头与定位孔小端间的空隙密封；第二步，将微调旋钮通过激光输出头的定位法兰及弹簧后固定在光斑定位器本体上，此时输出的激光聚焦光斑位于平面17上，但不规则。第三步，调节每个定位孔中4个微调旋钮旋进光斑定位器本体的程度，控制3个激光输出头的倾斜方向和角度，此时3个聚焦光斑将在平面17上移动，直至得到所需要光斑的排列方式。第四步，将激光输出头的密封法兰圈用螺丝固定在光斑定位器本体上，并由密封圈对其间的空隙进行密封，因所述密封法兰与激光输出头之间同样设有密封圈，此时激光输出头与定位孔之间的空隙以及光斑定位器本体本身的水流通道、出水口、入水口一起形成整个光斑定位器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光斑定位器，包括光斑定位器本体，其特征在于：所述光斑定位器本体(1)内部设置有多个激光输出头定位孔(11)，所述激光输出头定位孔(11)的孔径大于激光输出头(2)的直径，所述多个激光输出头定位孔(11)单列或多列排布，激光输出头(2)穿过激光输出头定位孔(11)；所述激光输出头定位孔(11)为台阶孔；激光输出头(2)上套设有定位法兰(21)，定位法兰(21)的外径大于台阶孔小端孔径，定位法兰(21)的外径小于台阶孔大端孔径；还包括多个微调旋钮(12)；所述微调旋钮(12)穿过定位法兰(21)旋入光斑定位器本体(1)，将激光输出头(2)固定在光斑定位器本体(1)上。

【技术特征摘要】
1.一种光斑定位器，包括光斑定位器本体，其特征在于：所述光斑定位器本体(1)内部设置有多个激光输出头定位孔(11)，所述激光输出头定位孔(11)的孔径大于激光输出头(2)的直径，所述多个激光输出头定位孔(11)单列或多列排布，激光输出头(2)穿过激光输出头定位孔(11)；所述激光输出头定位孔(11)为台阶孔；激光输出头(2)上套设有定位法兰(21)，定位法兰(21)的外径大于台阶孔小端孔径，定位法兰(21)的外径小于台阶孔大端孔径；还包括多个微调旋钮(12)；所述微调旋钮(12)穿过定位法兰(21)旋入光斑定位器本体(1)，将激光输出头(2)固定在光斑定位器本体(1)上。2.根据权利要求1所述的一种光斑定位器，其特征在于：还包括多个水流通道(16)、入水口(14)与出水口(15)；所述水流通道(16)将多个激光输出头定位孔(11)连通；所述入水口(14)和出水口(15)均设...

【专利技术属性】
技术研发人员：段开椋，邵红敏，马宝田，韩媛，
申请(专利权)人：西安中科中美激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61