用于金属环带的无碳化激光加工系统及方法技术方案

本申请公开了一种用于金属环带的无碳化激光加工系统及方法，其中，该用于金属环带的无碳化激光加工方法包括沿光路依次设置的：激光器，用于发射第一飞秒激光束，第一飞秒激光束为线偏振光；扩束镜，用于对第一飞秒激光束进行扩束；偏振调控元件，用于调整扩束后的第一飞秒激光束的偏振态分布，形成第二飞秒激光束；光束调整模块，用于改变第二飞秒激光束的传输方向，且，调整第二飞秒激光束的角度，以形成第三飞秒激光束；聚焦模块，用于对第三飞秒激光束进行聚焦处理，并获得焦点光斑，以使焦点光斑直接作用于金属环带进行加工，提高了金属环带的加工质量、加工效率以及产品加工质量，且，降低了加工过程中的产品损耗率。降低了加工过程中的产品损耗率。降低了加工过程中的产品损耗率。

【技术实现步骤摘要】
用于金属环带的无碳化激光加工系统及方法


[0001]本申请涉及激光精密加工
，尤其是激光对介入式或植入式医疗器械的切割、打孔和刻蚀等加工领域，具体涉及一种用于金属环带的无碳化激光加工系统及方法。

技术介绍

[0002]激光加工由于其能量密度高、热影响区域小、加工过程中无接触损伤、无机械加工应力、可加工高硬脆材料、噪声小且不使用切削、不存在刀具磨损、易于集成自动化控制等优势，是一种高效安全、绿色环保的加工方式，广泛应用于航空航天、汽车船舶、数码电子、介入式或植入式医疗器械等高端制造领域。
[0003]其中，介入式医疗器械是指通过外科手段插入人体或自然腔口中，进行短时间的治疗或检查，治疗或检查完毕即取出。如：血管内造影导管、球囊扩张导管、中心静脉导管、动静脉测压导管、一次性介入治疗仪探头等。植入式医疗器械是指通过外科手段全部或部分插入人体或自然腔口中或替代上表皮或眼表面，并在体内至少存留30天，且只能通过外科或内科手段取出的骨钉、人工器官以及心脏支架等器械。
[0004]在传统的使用长脉冲激光(微秒、纳秒等)的加工应用中，激光与材料的主要相互作用是将激光能量转化为热效应，以使材料熔化和气化，从而实现材料的去除。然而，该过程中，由于热量的累积，会形成较大且强烈的热影响区(HAZ，HeatAffectedZone)。在介入式或植入式医疗器械的材料加工应用中，该热影响区域会使得材料加工区域发生过热形变、熔边、氧化发黑、残渣以及毛边等不利影响，从而造成功能或外观损坏，降低产品品质和良品率，通常还需要引入繁琐的后续清洁步骤来消除不利影响，极大地增大生产成本。
[0005]因此，上述技术问题亟待解决。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种用于金属环带的无碳化激光加工系统及方法，以解决或部分解决在介入式或植入式医疗器械的材料加工应用中，材料加工区域发生过热形变、熔边、氧化发黑、残渣以及毛边等不利影响，从而造成功能或外观损坏，降低产品品质和良品率，通常还需要引入繁琐的后续清洁步骤来消除不利影响，极大地增大生产成本的问题。
[0007]一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，沿光路依次设置的：
[0008]激光器，用于发射第一飞秒激光束，所述第一飞秒激光束为线偏振光；
[0009]扩束镜，用于对所述第一飞秒激光束进行扩束，以使所述第一飞秒激光束具有均匀能量密度；
[0010]偏振调控元件，用于调整扩束后的所述第一飞秒激光束的偏振态分布，形成第二飞秒激光束；
[0011]光束调整模块，用于改变所述第二飞秒激光束的传输方向，且，调整所述第二飞秒激光束的角度，以形成第三飞秒激光束；
[0012]聚焦模块，用于对所述第三飞秒激光束进行聚焦处理，并获得焦点光斑，以使所述
焦点光斑直接作用于金属环带进行加工。
[0013]通过采用上述技术方案，利用扩束镜使得激光器发射的第一飞秒激光束具有均匀能量密度，并且，通过偏振调控元件调整第一飞秒激光束的偏振态分布，获得第二飞秒激光束，再利用光束调整模块对第二飞秒激光束进行处理，得到第三飞秒激光束，然后，通过聚焦模块对第三飞秒激光束进行聚焦处理，将得到的焦点光斑直接作用于金属环带，提高了金属环带的加工质量以及产品加工质量，降低了加工过程中的产品损耗率，且，避免了后续清洁步骤，提高了加工效率。
[0014]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偏振调控元件具有快轴；
[0015]所述偏振调控元件被配置为能够通过调节所述快轴的方向，以调控扩束后的所述第一飞秒激光束的偏振态分布，形成第二飞秒激光束。
[0016]通过采用上述技术方案，第一飞秒激光束的偏振方向和偏振调控元件的快轴方向平行，使得第一飞秒激光束在偏振调控元件内具有大的相位速度，并且，使第一飞秒激光束入射时的偏振方向同偏振调控元件的轴向成45度夹角，进而改变第一飞秒激光束的偏振态分布，得到圆偏振光，即形成第二飞秒激光束。
[0017]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述光束调整模块包括多组反射镜和扫描振镜；
[0018]所述第二飞秒激光束经过多组所述反射镜后改变传输方向；
[0019]通过所述扫描振镜将传输方向改变后的所述第二飞秒激光束的角度进行调整，并进行高速二维扫描，形成第三飞秒激光束。
[0020]通过采用上述技术方案，多组反射镜的设置将第二飞秒激光束的传输方向改变，提高了第二飞秒激光束的高反射率，并且，通过扫描振镜实现第二飞秒激光束在水平面内二维高速扫描，形成第三飞秒光束，用于使焦点光斑在金属环带上快速而准确的定位，并且，通过扫描振镜以一定的速度往复移动第二飞秒激光束从而获得规定的图案。
[0021]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述扫描振镜包括旋转电机和镜片，所述镜片设置于所述旋转电机上；
[0022]通过所述旋转电机带动所述镜片进行偏摆，以对所述第二飞秒激光束进行高速二维扫描，形成第三飞秒激光束。
[0023]通过采用上述技术方案，旋转电机带动镜片进行偏摆，进而实现二维可控的激光光束偏转，得到第三飞秒激光束，并且，该第三飞秒激光束可被快速而准确的定位。
[0024]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述旋转电机包括X轴旋转电机和Y轴旋转电机，所述镜片包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片设置于所述X轴旋转电机上，所述第二镜片设置于所述Y轴旋转电机上；
[0025]通过所述X轴旋转电机带动所述第一镜片对所述第二飞秒激光束在X轴方向进行高速一维扫描，同时，通过所述Y轴旋转电机带动所述第二镜片对所述第二飞秒激光束在Y轴方向进行高速一维扫描，用于实现所述第二飞秒激光束在平面内的高速二维扫描，形成第三飞秒激光束。
[0026]通过采用上述技术方案，X轴旋转电机和Y轴旋转电机相互配合转动来带动第一镜片和第二镜片发生偏转，进而带动经第一镜片和第二镜片反射后的出射光束运动，即第三飞秒激光束，进而实现平面扫描，保障了金属环带加工位置的精度。
[0027]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，还包括旋转台，用于对所述金属环带进行夹持，以使焦点光斑对所述金属环带进行加工。
[0028]通过采用上述技术方案，旋转台设置为两个，通过两个旋转台对金属环带进行夹持，减少金属环带变形和划伤等现象的发生，提高金属环带的加工精度和加工效果。
[0029]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述旋转台的下端设置有直驱电机，所述旋转台可移动设置于所述直驱电机上。
[0030]通过采用上述技术方案，通过直驱电机控制旋转台移动，进而对金属环带的加工长度进行调整。
[0031]本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，还包括注水管和旋转接头，所述注水管通过所述旋转接头连接于所述金属环带，用于对加工后的所述金属环带进行降温。
[0032]通过采用上述技术方案，注水管的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的：激光器，用于发射第一飞秒激光束，所述第一飞秒激光束为线偏振光；扩束镜，用于对所述第一飞秒激光束进行扩束，以使所述第一飞秒激光束具有均匀能量密度；偏振调控元件，用于调整扩束后的所述第一飞秒激光束的偏振态分布，形成第二飞秒激光束；光束调整模块，用于改变所述第二飞秒激光束的传输方向，且，调整所述第二飞秒激光束的角度，以形成第三飞秒激光束；聚焦模块，用于对所述第三飞秒激光束进行聚焦处理，并获得焦点光斑，以使所述焦点光斑直接作用于金属环带进行加工。2.根据权利要求1所述的一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，其特征在于，所述偏振调控元件具有快轴；所述偏振调控元件被配置为能够通过调节所述快轴的方向，以调控扩束后的所述第一飞秒激光束的偏振态分布，形成第二飞秒激光束。3.根据权利要求1所述的一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，其特征在于，所述光束调整模块包括多组反射镜和扫描振镜；所述第二飞秒激光束经过多组所述反射镜后改变传输方向；通过所述扫描振镜将传输方向改变后的所述第二飞秒激光束的角度进行调整，并进行高速二维扫描，形成第三飞秒激光束。4.根据权利要求3所述的一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，其特征在于，所述扫描振镜包括旋转电机和镜片，所述镜片设置于所述旋转电机上；通过所述旋转电机带动所述镜片进行偏摆，以对所述第二飞秒激光束进行高速二维扫描，形成第三飞秒激光束。5.根据权利要求4所述的一种用于金属环带的无碳化激光加工系统，其特征在于，所述旋转电机包括X轴旋转电机和Y轴旋转电机，所述镜片包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片设置于所述X轴旋转电机上，所述第二镜片设置于所述Y轴旋转电机上；通过所述X轴旋转电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈驰磊，乔磊，曾清宏，王玉龙，张波，丁培，张晨，
申请(专利权)人：深圳市单色科技有限公司，
类型：发明
国别省市：