激光能量管理装置和方法，增材制造系统制造方法及图纸

一种激光能量管理装置包括：分光装置、至少一个微弯装置和控制器。所述分光装置用于将来自激光发生器的输入激光束分成多个激光分束，且其包括用于分别传输所述多个激光分束的多个分光传输通道。所述至少一个微弯装置用于使所述多个分光传输通道产生微弯曲，以使该分光传输通道传输的相应激光分束发生衰减从而得到多个输出激光束。所述控制器用于控制所述每个分光传输通道的微弯曲程度。

【技术实现步骤摘要】
激光能量管理装置和方法，增材制造系统
本专利技术公开的实施例涉及用于激光能量管理的装置和方法，以及增材制造系统。
技术介绍
对于激光能量的管理和控制是在激光增材制造技术中的重要环节，现有的激光增材制造方法中，通常使用一个激光束以“点对点”的方式来对材料进行处理，这样的方式存在扫描速度慢、制造效率低的问题。另外，现有技术中通过改变激光束投射角度来使激光束的投射光斑在铺着材料的平台上移动。当激光束与平台之间的夹角越小时，投射光斑的能量密度越低，所以，该方法对于制造物体的尺寸也存在较大的限制。因此，有必要提供新的激光能量管理的装置和方法，以及增材制造系统，来解决上述的至少一个问题。
技术实现思路
一种激光能量管理装置包括：分光装置、至少一个微弯装置和控制器。所述分光装置用于将来自激光发生器的输入激光束分成多个激光分束，且其包括用于分别传输所述多个激光分束的多个分光传输通道。所述微弯装置用于使所述多个分光传输通道产生微弯曲，以使该分光传输通道传输的相应激光分束发生衰减从而得到多个输出激光束。所述控制器用于控制所述每个分光传输通道的微弯曲程度。一种激光能量管理方法包括：将输入激光束分成多个激光分束；用多个分光传输通道分别传输所述多个激光分束；用至少一个微弯装置使所述多个分光传输通道产生微弯曲，来使该分光传输通道传输的相应激光分束发生衰减，以得到多个输出激光束；及控制每个分光传输通道的微弯曲程度。一种增材制造系统包括：平台、激光发生器、激光能量管理装置和激光头。所述平台用于铺放材料；所述激光发生器用于生成输入激光束；所述激光能量管理装置用于接收所述输入激光束，并输出多个输出激光束；所述激光头用于将所述多个输出激光束投射到平台的材料上，并驱动所述多个输出激光束相对于所述材料作往复运动，以逐层打印目标物体。其中，所述激光能量管理装置包括：分光装置、至少一个微弯装置和控制器。所述分光装置用于将所述输入激光束分成多个激光分束，且其包括用于分别传输所述多个激光分束的多个分光传输通道；所述微弯装置用于使所述多个分光传输通道产生微弯曲，以使其传输的相应激光分束发生衰减从而得到所述多个输出激光束；所述控制器用于控制所述每个分光传输通道的微弯曲程度。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：图1为根据本专利技术一具体实施例的激光能量管理装置的示意图；图2为根据本专利技术一具体实施例的分光装置的示意图；图3为根据本专利技术另一具体实施例的分光装置的示意图；图4为根据本专利技术一具体实施例的微弯装置的示意图；图5为根据本专利技术另一具体实施例的微弯装置的示意图；图6为根据本专利技术一具体实施例的增材制造系统的示意图；及图7为根据本专利技术一具体实施例的激光能量管理方法的流程示意图。具体实施方式为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本专利技术所要求保护的主题，下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。在以下对这些具体实施方式的详细描述中，本说明书对一些公知的功能或构造不做详细描述以避免不必要的细节而影响到本专利技术的披露。除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属
内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。一方面，本专利技术的实施例涉及一种激光能量管理装置，其可广泛地用于激光设备中，能够对激光的能量进行灵活地控制和管理。图1为根据本专利技术一具体实施例的激光能量管理装置100的示意图。参见图1，激光能量管理装100包括分光装置110、至少一个微弯装置120及控制器130。分光装置110用于将来自激光发生器200的输入激光束210分成多个激光分束220。如图1所示，分光装置200包括分光输入通道111和多个分光传输通道112，分光输入通道111用于接收来自激光发生器200的输入激光束210，该多个分光传输通道112用于分别传输多个激光分束220。由于激光发生器通常生成的是在光束截面上能量密度呈高斯分布的高斯激光束，因此，其经过分光装置110后形成的该多个激光分束220的能量也可能各不相同，这会增大后续的能量控制环节的复杂性。因此，在一些实施例中，可设置一个能量均衡装置，用于均衡输入激光束在光束截面上的能量分布，从而使之后得到的每个激光分束的能量大致相等，以便于后续对每个激光分束的能量进行控制和调节。如图2所示，分光装置110包括能量均衡装置113和分光器114。能量均衡装置113用于使输入激光束210在其光束截面上的能量平均分布，以得到平顶激光束240，分光器11将平顶激光束240分成多个激光分束220，该多个激光分束220的能量大致相等。这里提到的“平顶激光束”是指在光束截面上能量密度大致平均分布的激光束。在一些实施例中，能量均衡装置113包括光束整形器、衍射混合器或其组合。在一些实施例中，如图3所示，分光装置150包括多个光纤耦合器，该多个光纤耦合器耦合于分光装置150的分光输入通道151和分光传输通道152之间，其用于将从分光输入通道151输入的输入激光束的能量分配至多个激光分束。具体地，该多个光纤耦合器包括第一光纤耦合器153和多个第二光纤耦合器156。第一光纤耦合器153包括与分光输入通道151相通的第一光纤输入通道154及多个第一光纤输出通道155。每个第二光纤耦合器156包括第二光纤输入通道157和多个第二光纤输出通道158。第二光纤输入通道157分别与第一光纤输出通道155耦合，第二光纤耦合器156的数量大于等于二，且小于等于第一光纤输出通道155的数量。第二光纤输出通道158与分光传输通道152相通。分光装置150还可能包括多个第三光纤耦合器159，第三光纤耦合器159的数量大于第二光纤耦合器的数量且小于等于第二光纤输出通道158的总数量。每个第三光纤耦合器的第三光纤输入通道162分别与第二光纤输出通道158耦合，第三光纤输出通道163与分光传输通道152相通。以此类推，分光装置150还可进一步包括多个第四光纤耦合器、多个第五光纤耦合器……每一级光纤耦合器与上一级光纤耦合器之间的数量关系和连接方式，类似于第三、第二光纤耦合器之间的数量关系和连接方式，此处不再赘述。继续参见图1，微弯装置120设置于分光传输通道112上，用于使分光传输通道112产生微弯曲，以使分光传输通道112传输的相应激光分束220发生衰减从而得到多个输出激光束230。在一些实施例中，分光传输通道112包括光纤。这里提到的“微弯曲”是指曲率半径可与分光传输通道的横截面尺寸相比拟的弯曲，这种弯曲能够使得在其内传输的激光能量发生衰减，激光能量的衰减率与微弯曲程度相关。因此，可以通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光能量管理装置，包括：分光装置，其用于将来自激光发生器的输入激光束分成多个激光分束，且其包括用于分别传输所述多个激光分束的多个分光传输通道；至少一个微弯装置，其用于使所述多个分光传输通道产生微弯曲，以使该分光传输通道传输的相应激光分束发生衰减从而得到多个输出激光束；及控制器，用于控制所述每个分光传输通道的微弯曲程度。

【技术特征摘要】
1.一种激光能量管理装置，包括：分光装置，其用于将来自激光发生器的输入激光束分成多个激光分束，且其包括用于分别传输所述多个激光分束的多个分光传输通道；至少一个微弯装置，其用于使所述多个分光传输通道产生微弯曲，以使该分光传输通道传输的相应激光分束发生衰减从而得到多个输出激光束；及控制器，用于控制所述每个分光传输通道的微弯曲程度。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器用于根据所述每个输出激光束的期望能量值来控制其对应的分光传输通道的微弯曲程度。3.如权利要求1所述的装置，其中，所述分光装置包括能量均衡装置，其用于使所述输入激光束的能量平均分布，以得到平顶激光束，所述分光装置用于将所述平顶激光束分成所述多个激光分束。4.如权利要求1所述的装置，其中，所述分光装置包括多个光纤耦合器，该多个光纤耦合器耦合于所述分光装置的分光输入通道和所述分光传输通道之间，其用于将从所述分光输入通道输入的所述输入激光束的能量分配至所述多个激光分束，所述多个光纤耦合器包括：第一光纤耦合器，其包括与所述分光输入通道相通的第一光纤输入通道及多个第一光纤输出通道，及多个第二光纤耦合器，每个第二光纤耦合器包括第二光纤输入通道和多个第二光纤输出通道，其中，所述第二光纤输入通道分别与所述第一光纤输出通道耦合，所述第二光纤输出通道与所述分光传输通道相通。5.如权利要求1所述的装置，其中，所述分光传输通道被盘绕成通道圈，所述微弯装置设置于所述通道圈上，以使所述分光传输通道上的多处同时产生微弯曲。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述微弯装置包括振动器，用于以一定频率和振幅使所述分光传输通道产生微弯曲，所述控制器用于控制所述振动器的频率、振幅或其组合。7.如权利要求1所述的装置，其中，所述微弯装置包括第一齿条和第二齿条，其分别位于相应分光传输通道的两侧，用于从所述两侧挤压所述分光传输通道，所述控制器用于控制所述第一、第二齿条之间的距离。8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一齿条包括多个沿所述分光传输通道轴向排布的第一齿，所述第二齿条包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，贾明，谢广平，翟梓融，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US