激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法制造方法及图纸

本申请公开一种激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法，涉及激光加工技术领域。激光加工光路系统包括加工基座、激光扩束准直装置、激光转折装置、激光聚焦装置和同轴调节装置。激光扩束准直装置和激光转折装置沿X轴方向间隔设置，激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；激光聚焦装置连接于加工基座，激光聚焦装置用于将由光路出口射出的激光聚焦成加工用的微细光斑；同轴调节装置沿Z轴方向连接于激光转折装置，同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。激光加工光路系统能够快速便捷地实现激光光束的扩束、转折调节及聚焦，光路调试方法简单，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了保障。

Laser turning device, laser processing optical system and optical debugging method

【技术实现步骤摘要】
激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法
本申请涉及激光加工
，具体而言，涉及一种激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法。
技术介绍
随着激光加工技术的发展和应用领域扩展，激光加工设备的一致性和稳定性有了更高的要求。激光光路系统是设备的核心功能部件，需要从结构设计和调试方法上综合考虑，获得能量和形状分布均匀的聚焦光斑，以实现优良的加工品质。现有的多维角度光学调节座，一般应用在实验室，调节方便。但应用在工业化生产设备上，受环境温度、电机振动等因素影响，调节座的移动机构易产生变化，稳定性不佳。另外，受设备空间结构限制，标准外购的光学调节座安装方式不灵活，不利于设备集成。
技术实现思路
本申请提供了一种激光转折装置、激光加工光路系统及光路调试方法，能够快速便捷地实现激光光束的扩束、转折调节及聚焦，光路调试方法简单，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了保障。第一方面，提供了一种激光转折装置，激光转折装置包括镜座基体、转折镜片以及转折调节结构；镜座基体形成有供激光穿过的腔室，镜座基体的外壁形成有分别与腔室连通的光路入口和光路出口，光路入口沿X轴方向设置，光路出口沿Z轴方向设置；转折镜片沿X轴方向设置于腔室内；转折调节结构连接于镜座基体，转折调节结构连接于转折镜片，转折调节结构用于对转折镜片进行位置调节。上述技术方案，通过转折调节结构能够对转折镜片的位置进行调节，调试便捷，并且能够保证转折镜片的稳定性，从而便捷地实现了激光光束的转折调节。结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，镜座基体的外壁还形成有调节端口；转折调节结构包括固定盘、旋转盘、镜片架、连杆、调节螺丝、紧顶螺丝和固定螺丝；固定盘通过固定螺丝连接于调节端口，固定盘开设有连通于腔室的通口；旋转盘连接于连杆，旋转盘覆盖通口，转折镜片通过镜片架连接于旋转盘；镜片架置于腔室内，使得转折镜片沿X轴方向设置；连杆通过调节螺丝沿X轴方向活动连接于固定盘，旋转盘通过紧顶螺丝沿Y轴方向活动连接于固定盘。上述技术方案，通过调节螺丝调节连杆在X轴方向上相对固定盘移动，进而带动转折镜片在X轴方向上进行位置调节，通过紧顶螺丝调节旋转盘在Y轴方向相对固定盘移动，进而带动转折镜片在Y轴方向上进行位置调节，从而实现转折镜片位置的二维角度调节；相比于现有技术中多维可调节座占用空间大、稳定性差的弊端，激光转折装置整体结构紧凑，调试便捷，稳定性好，能够便捷地对激光光束进行转折调节。结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，激光转折装置包括第一调试工装，第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片；十字光阑和倍频片间隔连接于安装架，安装架连接于光路入口，使得激光沿X轴方向依次通过十字光阑、倍频片后从光路入口进入腔室。上述技术方案，第一调试工装设置在激光转折装置的光路入口，通过十字光阑对激光进行扩束，通过倍频片将不可见的激光转换成人眼可见的可见光，便于后续光路调试的视场观察和调节。第二方面，提供了一种激光加工光路系统，激光加工光路系统包括第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的激光转折装置，激光加工光路系统还包括加工基座、激光扩束准直装置、激光聚焦装置和同轴调节装置；镜座基体通过转接板连接于加工基座；激光扩束准直装置连接于加工基座，激光扩束准直装置和激光转折装置沿X轴方向间隔设置，激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；激光聚焦装置连接于加工基座，激光聚焦装置用于将由光路出口射出的激光聚焦成加工用的微细光斑；同轴调节装置沿Z轴方向连接于激光转折装置，同轴调节装置连通于腔室，同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。上述技术方案，通过激光扩束准直装置发射激光并对激光进行准直扩束，激光由激光转折装置进行转折调节，确保激光垂直正入射至激光聚焦装置中，使得激光聚焦成加工用的微细光斑。通过同轴调节装置精密调焦，实现激光与同轴图像观测焦点齐焦。激光加工光路系统能够实现激光光束的扩束准直、转折及聚焦，且针对不可见波长激光，调试精度高，为激光加工设备的工业化生产提供了可靠保障。结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实现方式中，激光扩束准直装置包括激光器、扩束镜和第一调试工装；第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，十字光阑和倍频片间隔连接于安装架；激光器连接于加工基座，扩束镜连接于激光器出口，安装架连接于扩束镜；激光器、扩束镜、第一调试工装以及激光转折装置沿X轴方向依次设置。上述技术方案，激光器、扩束镜、第一调试工装以及激光转折装置沿X轴方向依次设置，激光扩束准直装置通过扩束镜实现激光的准直扩束。结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的实现方式中，激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和第二调试工装；加工基座连接有立板，立板滑动连接有滑板，伺服电机驱动滑板沿Z轴方向相对立板滑动；聚焦座连接于滑板，压电陶瓷电机连接于聚焦座；第二调试工装用于对激光进行垂直方向的调试，第二调试工装包括长筒和两个十字光阑，两个十字光阑分别同轴安装于长筒的两端，长筒连接于压电陶瓷电机，长筒连通于光路出口。上述技术方案，激光聚焦装置能够进行激光聚焦的粗调和精调，其中通过伺服电机驱动滑板相对立板沿Z轴方向滑动实现粗调；通过压电陶瓷电机驱动聚焦镜相对滑板沿Z轴方向滑动实现精调。在进行激光聚焦的精密调焦之前，先安装第二调试工装，通过两个十字光阑对聚焦激光进行垂直度调节。结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的实现方式中，激光聚焦装置包括聚焦座、压电陶瓷电机、伺服电机和聚焦镜；加工基座连接有立板，立板滑动连接有滑板，伺服电机驱动滑板沿Z轴方向相对立板滑动；聚焦座连接于滑板，压电陶瓷电机连接于聚焦座；聚焦镜连接于压电陶瓷电机，聚焦镜连通于光路出口。上述技术方案，聚焦镜用于最后在工作台面上聚焦成加工用的微细光斑，通过大范围粗调焦和小范围精调焦相结合，与聚焦镜同轴的同轴调节装置通过像面补偿机构，实现与激光加工光路齐焦。结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的实现方式中，同轴调节装置包括镜头座、管镜、调节圈、固定圈、连接套和CCD；镜座基体沿Z轴方向相对光路出口开设有连接孔，连接孔连通于腔室，镜头座连接于连接孔；管镜同轴安装于镜头座内，调节圈与镜头座螺纹连接，连接套套设于镜头座的外壁，连接套抵靠于调节圈，CCD连接于连接套的一端；固定圈套设于连接套的另一端并与连接套过盈配合，固定圈可通过螺丝固定于镜头座。上述技术方案，管镜与CCD靶面之间的距离为像距，顺时针拧动调节圈，调节圈可将连接套顶起，使得像距增大；反之逆时针拧动调节圈，连接套会因重力下降，使得像距进而减小，从而实现同轴镜头的精密调焦，获得清晰成像。获得合适的像距后，由于固定圈与连接套过盈配合，通过螺丝紧固产生形变使得连接套与镜头座连接固定。结合第二方面的第四种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第五种可能的实现方式中，固定圈与连接套的配合面为圆锥面。上述技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光转折装置，其特征在于，包括：/n镜座基体，所述镜座基体形成有供激光穿过的腔室，所述镜座基体的外壁形成有分别与所述腔室连通的光路入口和光路出口，所述光路入口沿X轴方向设置，所述光路出口沿Z轴方向设置；/n转折镜片，所述转折镜片沿X轴方向设置于所述腔室内；以及/n转折调节结构，所述转折调节结构连接于所述镜座基体，所述转折调节结构连接于所述转折镜片，所述转折调节结构用于对所述转折镜片进行位置调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光转折装置，其特征在于，包括：
镜座基体，所述镜座基体形成有供激光穿过的腔室，所述镜座基体的外壁形成有分别与所述腔室连通的光路入口和光路出口，所述光路入口沿X轴方向设置，所述光路出口沿Z轴方向设置；
转折镜片，所述转折镜片沿X轴方向设置于所述腔室内；以及
转折调节结构，所述转折调节结构连接于所述镜座基体，所述转折调节结构连接于所述转折镜片，所述转折调节结构用于对所述转折镜片进行位置调节。


2.根据权利要求1所述的激光转折装置，其特征在于：
所述镜座基体的外壁还形成有调节端口；
所述转折调节结构包括固定盘、旋转盘、镜片架、连杆、调节螺丝、紧顶螺丝和固定螺丝；
所述固定盘通过所述固定螺丝连接于所述调节端口，所述固定盘开设有连通于所述腔室的通口；
所述旋转盘连接于所述连杆，所述旋转盘覆盖所述通口，所述转折镜片通过所述镜片架连接于所述旋转盘；
所述镜片架置于所述腔室内，使得所述转折镜片沿X轴方向设置；
所述连杆通过所述调节螺丝沿X轴方向活动连接于所述固定盘，所述旋转盘通过所述紧顶螺丝沿Y轴方向活动连接于所述固定盘。


3.根据权利要求1所述的激光转折装置，其特征在于：
所述激光转折装置包括第一调试工装，所述第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片；
所述十字光阑和所述倍频片间隔连接于所述安装架，所述安装架连接于所述光路入口，使得所述激光沿X轴方向依次通过所述十字光阑、所述倍频片后从所述光路入口进入所述腔室。


4.一种激光加工光路系统，其特征在于：
所述激光加工光路系统包括权利要求1-3中任意一项所述的激光转折装置；
所述激光加工光路系统还包括加工基座、激光扩束准直装置、激光聚焦装置和同轴调节装置；
所述镜座基体通过转接板连接于所述加工基座；
所述激光扩束准直装置连接于所述加工基座，所述激光扩束准直装置和所述激光转折装置沿X轴方向间隔设置，所述激光扩束准直装置用于发射激光并对激光进行准直扩束；
所述激光聚焦装置连接于所述加工基座，所述激光聚焦装置用于将由所述光路出口射出的激光聚焦成加工用的微细光斑；
所述同轴调节装置沿Z轴方向连接于所述激光转折装置，所述同轴调节装置连通于所述腔室，所述同轴调节装置用于识别对位加工标记以及辅助调节激光光路。


5.根据权利要求4所述的激光加工光路系统，其特征在于：
所述激光扩束准直装置包括激光器、扩束镜和第一调试工装；
所述第一调试工装包括安装架、十字光阑和倍频片，所述十字光阑和所述倍频片间隔连接于所述安装架；
所述激光器连接于所述加工基座，所述扩束镜连接于所述激光器出口，所述安装架连接于所述扩束镜；
所述激光器、所述扩束镜、所述第一调试工装以及所述激光转折装置沿X轴方向依次设置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：高爱梅，李星辰，武震，郑佳晶，
申请(专利权)人：北京半导体专用设备研究所中国电子科技集团公司第四十五研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11