微透镜阵列组件及旋转式激光加工组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微透镜阵列组件及旋转式激光加工组件。所述微透镜阵列组件包括透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片和多个微透镜，多个微透镜设置在所述透镜固定架上，所述第一透光镜片和第二透光镜片分别沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，自所述第一透光镜片入射的入射激光束经多个微透镜聚焦后形成多个出射光束。本实用新型专利技术实施例提供的一种微透镜阵列组件，可以实现激光光束的短聚焦、高速、高精度激光加工以及激光加工光斑的旋转。激光加工光斑的旋转。激光加工光斑的旋转。

【技术实现步骤摘要】
微透镜阵列组件及旋转式激光加工组件


[0001]本技术特别涉及一种可实现可控短焦距聚焦、高精度激光束生成与高速加工的微透镜阵列组件及旋转式激光加工组件，属于激光精密加工


技术介绍

[0002]目前，常规激光加工中的激光器产生的光束经透镜聚焦后，加工光斑尺寸可调范围和形式有限，直接影响激光能量密度的调控；低功率下加工效率提升存在困难，因为低功率下常规光斑尺寸对应的激光能量密度有限，如达不到材料烧蚀阈值，则无法加工去除材料，同时，效率提升需要采用高的扫描速度，而低功率时的高速扫描会引入激光能量吸收不充分的问题，影响材料的加工效果；而脉宽较大时的高功率加工，可以实现一定的高速扫描加工，但激光能量密度可以达到材料的烧蚀阈值，但同时会引入热影响区较大的问题。常规激光束经场镜聚焦后，用于材料去除时，较难控制加工分辨率，原因在于激光束聚焦束腰附近的一定空间范围都有材料加工能力，材料的激光加工分辨率不高；微透镜短焦距单点聚焦之后，可提高加工分辨率，但光斑加工能力有限，实现高速大面积加工困难。
[0003]因此，调控激光束形成的光斑尺寸与束腰加工的空间范围大小，提高材料加工分辨率，同时提高大幅面工件表面的加工速度，是促进激光高效精密加工的关键问题和技术需求。大幅面高速扫描精密加工对光斑尺寸及覆盖面积和加工分辨率的调控提出了技术要求。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种微透镜阵列组件及旋转式激光加工组件，从而克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述技术目的，本技术采用的技术方案包括：
[0006]本技术实施例提供了一种微透镜阵列组件，包括透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片和多个微透镜，多个微透镜设置在所述透镜固定架上，所述第一透光镜片和第二透光镜片分别沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，自所述第一透光镜片入射的入射激光束经多个微透镜聚焦后形成多个出射光束。
[0007]本技术实施例还提供了一种旋转式激光加工组件，包括激光光源以及依次设置在激光光源提供的激光光束光路上的光束整形器、激光扩束镜、激光反射镜、光场调制器、所述的微透镜阵列组件，所述微透镜阵列组件的透镜固定架与所述光场调制器转动连接，并能够相对于所述光场调制器绕自身轴线旋转；
[0008]以及，第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述微透镜阵列组件的透镜固定架传动连接，并用于驱使所述透镜固定架绕自身的轴线旋转，以使所述激光光束形成的多个光斑能够绕自身轴线旋转。
[0009]与现有技术相比，本技术的优点包括：
[0010]1)本技术实施例提供的一种微透镜阵列组件，可以实现激光光束的短聚焦、
高速、高精度激光加工以及激光加工光斑的旋转；
[0011]2)本技术实施例提供的一种微透镜阵列组件，还可以实现短焦距加工，并可以对激光光束进行调制处理，进而可以调控聚焦光斑的尺寸，进一步提高激光功率密度，改善加工效果，实现高分辨率加工，具有调控灵活、可控性高、加工效果好等优点。
附图说明
[0012]图1是本技术一典型实施案例中提供的一种微透镜阵列大幅面高速高精度激光快速整平系统及微透镜阵列组件的结构示意图；
[0013]图2a是本技术一典型实施案例中提供的透镜固定架和球形透镜阵列的结构示意图；
[0014]图2b是图2c沿B
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B形成的剖面结构是示意图；
[0015]图2c是图2a沿A
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A形成的剖面结构是示意图；
[0016]图3a是本技术一典型实施案例中提供的一种球形透镜平行逐行阵列分布的结构示意图；
[0017]图3b是图3a沿A
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A形成的剖面结构是示意图；
[0018]图4a是本技术一典型实施案例中提供的又一种球形透镜平行逐行阵列分布的结构示意图；
[0019]图4b是图4a沿A
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A形成的剖面结构是示意图；
[0020]图5a是本技术一典型实施案例中提供的一种球形透镜同心圆周阵列分布的结构示意图；
[0021]图5b是图5a沿A
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A形成的剖面结构是示意图；
[0022]图6a、图6b、图6d是本技术一典型实施案例中提供的一种球形透镜环形阵列分布的结构示意图；
[0023]图6c是图6a沿A
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A形成的剖面结构是示意图；
[0024]图7是采用本技术实施例提供的一种微透镜阵列组件对工件进行激光加工的示意图；
[0025]图8是分别采用场镜、球透镜聚焦及本技术实施例提供的一种微透镜阵列组件对工件进行激光加工的示意图；
[0026]图9是本技术一典型实施案例中提供的一种微透镜阵列大幅面高速高精度激光快速整平系统对工件进行激光加工的流程示意图。
具体实施方式
[0027]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0028]本技术实施例提供了一种微透镜阵列组件，包括透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片和多个微透镜，多个微透镜设置在所述透镜固定架上，所述第一透光镜片和第二透光镜片分别沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，自所述第一透光镜片入射的入射激光束经多个微透镜聚焦后形成多个出射光束。
[0029]在一具体实施方案中，所述透镜固定架具有一沿自身轴向贯穿所述透镜固定架的
收容孔，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧且与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片、第二透光镜片与所述收容孔围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。
[0030]在一具体实施方案中，所述透镜固定架具有一沿自身轴向凹陷形成的收容槽，所述收容槽的槽底为透光结构，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，至少所述第一透光镜片与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片与所述收容槽围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。
[0031]在另一具体实施方案中，所述透镜固定架具有一沿自身轴向凹陷形成的收容槽，所述收容槽的槽底设置与多个安装孔，每一所述微透镜分别对应设置在一安装孔内，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，至少所述第一透光镜片与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片与所述收容槽围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。
[0032]在一具体实施方案中，多个所述微透镜组合形成至少一个微透镜组，每一微透镜组包括至少一个微透镜，且每一微透镜组所包含的至少一个微透镜沿一选定轨迹排列分布，任意两个微透镜组的分布轨迹间隔设置或交叉设置，其中，所述选定轨迹包括直线形轨迹和环形轨迹。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微透镜阵列组件，其特征在于，包括：透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片和多个微透镜，多个微透镜设置在所述透镜固定架上，所述第一透光镜片和第二透光镜片分别沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，自所述第一透光镜片入射的入射激光束经多个微透镜聚焦后形成多个出射光束。2.根据权利要求1所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述透镜固定架具有一沿自身轴向贯穿所述透镜固定架的收容孔，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧且与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片、第二透光镜片与所述收容孔围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。3.根据权利要求1所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述透镜固定架具有一沿自身轴向凹陷形成的收容槽，所述收容槽的槽底为透光结构，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，至少所述第一透光镜片与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片与所述收容槽围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。4.根据权利要求1所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述透镜固定架具有一沿自身轴向凹陷形成的收容槽，所述收容槽的槽底设置与多个安装孔，每一所述微透镜分别对应设置在一安装孔内，所述第一透光镜片、第二透光镜片沿透镜固定架的轴向相对设置在所述透镜固定架的两侧，至少所述第一透光镜片与所述透镜固定架固定连接，所述第一透光镜片与所述收容槽围合形成一收容腔室，多个所述微透镜分布在所述收容腔室中。5.根据权利要求3或4所述的微透镜阵列组件，其特征在于：多个所述微透镜组合形成至少一个微透镜组，每一微透镜组包括至少一个微透镜，且每一微透镜组所包含的至少一个微透镜沿一选定轨迹排列分布，任意两个微透镜组的分布轨迹间隔设置或交叉设置，其中，所述选定轨迹包括直线形轨迹和环形轨迹。6.根据权利要求5所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片同轴设置，所述环形轨迹的圆心位于所述透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片的轴线上，或者，所述环形轨迹的圆心位于所述透镜固定架、第一透光镜片、第二透光镜片的轴线之外的区域。7.根据权利要求6所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述第一透光镜片、第二透光镜片为圆形的透光镜片，所述环形轨迹与所述第一透光镜片、第二透光镜片的圆心同心设置或偏心设置。8.根据权利要求5所述的微透镜阵列组件，其特征在于：所述微透镜包括多个第一微透镜和多个第二微透镜，多个所述第一微透镜组合形成至少一个第一微透镜组，多个所述第二微透镜组合形成至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓晓，陈涛，张文武，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：