变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光水光耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光水光耦合装置，属于激光加工技术领域。其特征为：光学透镜为变曲率聚焦光柱透镜，圆柱形激光束经过变曲率聚焦光柱透镜后进入水光耦合装置，在进入水射流喷嘴后，沿着水射流的轴线形成由若干个聚焦点相连而成的光柱，激光光束聚焦到每个光斑后再发散，以全反射的形式沿水射流水柱传输、实现水光耦合。与传统的水导激光水光耦合装置相比，本发明专利技术由于将原来球面透镜变成了变曲率聚焦光柱透镜，聚焦点由一个变成了若干个，每一个聚焦点的能量密度获得了显著的降低，有效避免了聚焦点处水爆现象的发生，从而显著提高了激光的功率，进而提高了水导激光的加工效率。高了水导激光的加工效率。高了水导激光的加工效率。

【技术实现步骤摘要】
变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光水光耦合装置


[0001]本专利技术属于激光加工
，特别涉及水导激光加工系统的水光耦合装置。

技术介绍

[0002]水导激光切割与传统激光切割相比具有以下优势：（1）不会产生热损伤，这是因为喷射的水流可以在激光脉冲间隙冷却材料，极大地降低材料的热变形和热损伤，使材料保持其原来结构和性能；（2）水射流工作距离大，不需要聚焦；（3）喷射水流会在切割过程中带走熔融的材料，减少污染物；（4）加工精度高，特别适用于薄壁件的高精度加工。
[0003]水导激光除用于切割外，还可用于工件打孔、开槽、表面清洗等。正是由于水导激光加工的这些特性，其在金属材料、半导体、玻璃、陶瓷、碳纤维复合材料等加工领域有重要的推广应用前景。
[0004]由于传统的水光耦合装置在使用大功率激光时不可避免的会产生气爆现象，导致水射流喷嘴破坏、水光耦合中断，水导激光加工无法继续进行，因而导致了传统水导激光加工系统激光功率小、加工效率低，严重制约了水导激光加工技术的应用推广。

技术实现思路

[0005]针对传统水导激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光水光耦合装置，其特征在于：由变曲率聚焦光柱透镜（1）、水光耦合腔体（2）、玻璃窗口（3）、高压纯净水（4）、水射流喷嘴（5）、聚焦光柱（6）、导光水射流水柱（7）、圆柱状平行激光光束（8）等组成；其光学透镜为变曲率聚焦光柱透镜（1），激光透过变曲率聚焦光柱透镜（1）后形成无数个聚焦点，这些聚焦点形成聚焦光柱（6），这些聚焦点在导光水射流水柱（7）中沿透镜轴心线直线分布，激光能量分布于这些聚焦点中，相比只有一个聚焦点的传统球面透镜，该变曲率聚焦光柱透镜（1）使得每一个聚焦点的能量密度显著降低，从而避免传统单一聚焦点透镜由于聚焦点能量密度过大导致的导光水射流水柱（7）气爆产生、水光耦合中断现象的发生，使得激光的功率能够显著提高、水导激光加工系统的加工效率也显著提高。2.根据权利要求1所述的变曲率聚焦光柱透镜大功率水导激光水光耦合装置，其特征在于：其变曲率聚焦光柱透镜（1）位于水光耦合腔体（2）的正上方；水光耦合腔体（2）呈圆柱形结构，内部是一个圆柱状的腔体，在腔体的上壁中心位置开有一圆形孔（12），用于激光束的射入，紧贴着上壁的下表面固定一片圆形平板玻璃，形成水光耦合腔体的玻璃窗口3；在腔体的下壁中心位置，固定有水射流喷嘴（5）；在水光耦合腔体的圆柱面上，设有进水孔（13），高压水从该进水孔进入，从水射流喷嘴（5）喷出形成圆柱状的导光水射流水柱（7）；变曲率聚焦光柱透镜（1）其球面的曲率半径从球面的顶部到边缘由大到小变化，最大曲率半径R1的球面位于透镜轴心线与球面相交的交点位置，即球面的顶部位置，距离轴心线越远，球面的曲率半径越小，最小曲率半径R
n
的球面位于透镜球面的边缘位置；在透镜边缘位置的球面曲率半径最小，激光穿过变曲率聚焦光柱透镜边缘形成的聚焦点距离透镜的底面最近；在透镜顶部的球面曲率半径最大，激光穿过变曲率聚焦光柱透镜顶部形成的聚焦点距离透镜的底面最远；聚焦点沿着透镜的轴心线均匀分布，形成一条聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉刚，刘谦，王珂，郑志龙，赵国勇，张桂香，孟建兵，张海云，周海安，李丽，蒲业壮，高跃武，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：