激光焊接处理中的束整形系统技术方案

一种用于变换具有平顶强度分布轮廓的MM束的束整形器，包括端块，该端块被熔合到沿着激光头内的路径输出MM束的光纤的下游端。束整形器还具有安装到端块的下游的激光头的准直器。然后，经准直的MM束被聚焦到工作区域上，其中，束腰部以高斯强度分布为特征。通过定位准直器，使得MM平顶束的高斯区域位于端块内并且位于准直器的焦平面中，可以在束腰部附近提供高斯区域。可选地，高斯区域可以通过使用衍射光学元件提供于腰部内，衍射光学元件将平顶分布轮廓变换成圆环形轮廓。布轮廓变换成圆环形轮廓。布轮廓变换成圆环形轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光焊接处理中的束整形系统


[0001]本公开内容涉及激光的材料处理应用。具体地，本公开内容涉及包含于工业激光器中的束整形系统

技术介绍

[0002]束整形是对束光学辐射的辐照度和相位进行重新分布的过程。束形状是决定束轮廓的传播性质的主要因素。束整形的应用尤其包括金属加工应用，以前使用常规的高通量热源(诸如反应气体射流、放电和等离子弧)来完成所述金属加工应用。在激光焊接中，两个相邻或堆叠的金属片通过在焊缝处熔化零件而被熔合在一起。
[0003]存在与包含于聚焦斑尺寸内的峰值功率密度水平相对应的三种基本的焊接模式：传导模式、过渡穿孔模式、以及熔透或穿孔模式。每种模式都有其优点和缺点。例如，在穿孔模式中，非常期望穿孔沿焊接区域具有恒定的宽度和深度。然而，在现实中，由于普通技术人员所熟知的所谓的穿孔坍缩现象，几乎不可能产生均匀的穿孔。穿孔过程的另一个有害特性是孔隙和裂纹的形成。总体而言，穿孔过程是不稳定的。传导模式以其稳定性著称，因为蒸发最小。然而，由于功率水平相对较低，焊接熔深比穿孔过程的焊接熔深小得多。为了获得期望的结果，必须形成非常大的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于变换具有非高斯强度分布轮廓的MM束的束整形器，包括：端块，所述端块被熔合到光纤的下游端，所述光纤沿着一路径引导所述MM束；准直器，所述准直器接收并准直所述端块的下游的所述MM束；以及聚焦透镜，所述聚焦透镜位于固定位置并且在待激光处理的工件上的所述聚焦透镜的焦平面中形成束腰部，其中，所述束腰部具有高斯强度轮廓。2.根据权利要求1所述的束整形器，其中，所述准直器与位于所述光纤的下游端和所述端块之间的界面间隔开等于所述准直器的焦距的距离，所述MM束具有平顶强度分布轮廓。3.根据权利要求2所述的束整形器，还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件在所述端块的下游与所述端块间隔开，并且被配置成将所述MM平顶束变换为贝塞尔束，其中，所述贝塞尔束的所述束腰部位于所述工件上的所述聚焦透镜的焦平面中并且具有高斯强度分布轮廓。4.根据权利要求3所述的束整形器，其中，所述衍射光学元件位于所述准直器和聚焦透镜之间。5.根据权利要求3所述的束整形器，其中，所述衍射元件位于所述准直透镜的下游。6.根据权利要求3所述的束整形器，其中，所述衍射光学元件在轴棱镜、全息图器或均质器中。7.根据权利要求3所述的束整形器，其中，所述端块、准直器、衍射光学元件和聚焦透镜安装到高功率光纤激光焊接系统的激光头的壳体。8.根据权利要求1所述的束整形器，其中，所述准直器在所述端块的下游与所述端块间隔开，使得所述准直器的焦平面位于所述端块内并与具有高斯密度分布的所述MM束的高斯束区域重合，其中，高斯区域被聚焦在待激光处理的工件上的所述聚焦透镜的焦平面中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤里，
申请(专利权)人：IPG光子公司，
类型：发明
国别省市：