【技术实现步骤摘要】
本技术属于激光加工，特别涉及一种基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统及加工设备，可广泛应用于激光加工产业中。
技术介绍
1、在激光加工过程中，激光与被加工表面不可避免的存在回光反射，由于光路可逆，这些回光会进入激光器影响激光器的工作，当回光强度大于某个阈值时，会造成激光器的损坏！因此在激光加工系统中，设法抑制回光对激光器的影响，一直是本行业从业人员追求的一个目标。
2、目前，激光加工设备有两种构建方法。第一种方法是将小功率激光器合束后变成大功率激光器，再加上光学系统构成所需要的加工设备。由这种方式构建的激光加工设备抑制回光反射的方法有三种：一种方法是利用隔离器的原理隔离掉回光，这种方案只适应小平均功率系统；另一种方法是使光束与被加工表面成一定夹角，将镜面反射方向的光反射出去，这样可以大幅降低回光，这种方法需要始终将光学系统轴线与加工表面保持一个角度，给加工系统带来复杂性，也给加工过程带来不便；第三种办法是监控反射光，超过某一阈值时关闭激光器，这种方法破坏工作的连续性，给加工过程带来不便。总的来看，目前的这些技术方案效果都不理想。第二种构建激光加工设备的方法在中国专利(zl201921322737.x)“基于多个光纤输出激光模块的复合光斑激光系统及加工头”及中国专利申请(202011133275.4)“基于多个光纤输出模块和多通道光学系统的激光加工头”中给出了详细介绍，但其中没有涉及抑制回光的问题。
技术实现思路
1、为了解决基于多个光纤输出激光模块的激光加工系统中存
2、为了实现上述目的，本技术的第一种防回光激光系统技术方案概括如下：
3、一种基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征在于，包括n个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的m个准直镜头以及一个聚焦镜头；其中，n大于等于2，m小于等于n；所述n个光纤输出激光模块分成m组，每组光纤输出激光模块的输出光纤端面设置在与之对应的准直镜头的前方焦点附近；所述诸准直镜头在空间并行设置；所述聚焦镜头位于诸准直镜头的光线出射端；每一个光纤输出激光模块的输出光纤端面经与之相对应的准直镜头后，由聚焦镜头成像到后焦点附近，形成复合光斑；
4、所述聚焦镜头光线出射端的来自对应准直镜头的诸子光束与聚焦镜头的光轴不平行；
5、任一子光束与所述聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与其它子光束的路径不重合；
6、任一子光束中的任一光线与所述聚焦镜头光轴垂直的面产生的镜面反射光与该子光束中的其它光线的路径不重合。
7、进一步，所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像叠加在一起形成一个单一的光斑，光斑区域的强度相同；或者光斑区域内中间功率高，边缘功率低；或者边缘功率高中心功率低。
8、进一步，所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像形成分布在几个分离区域的光斑。
9、进一步，所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像形成环状结构的光斑；或者形成由一个环状结构的光斑及一个位于环状光斑中心的点状光斑组成的光斑。
10、本技术的第二种防回光激光系统技术方案概括如下：
11、进一步，包括n个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的m个光学成像系统及与光学成像系统对应的m个光学偏转器件；其中：m大于等于2；m小于等于n；
12、所述n个光纤输出激光模块分成m组，每组光纤输出激光模块的输出光纤端面设置在与之对应的所述光学成像系统的前方；所述光学偏转器件位于与之对应的所述光学成像系统的后方；所述光纤输出激光模块发出的光通过与之对应的所述光学成像系统及与之对应的光学偏转器件后，在光学成像系统后方形成复合光斑；
13、所述诸光学成像系统中任一光学系统输出光束被加工面镜面反射的光与其它光学系统输出光束的路径不相同；且，任一光学系统输出光束中的光线被加工面镜面反射后的光线不能与该输出光束中的其它光线路径相同。
14、进一步，所述m个光学成像系统的光轴平行；所述光学偏转器件为光楔或者反射镜。
15、进一步，通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成一个单一的光斑；所述形成的单一的光斑区域的强度相同；或者光斑区域内中间功率高、边缘功率低；或者光斑区域内中间功率低，边缘功率高。
16、进一步，通过调整诸所述激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成分布在几个分离区域的光斑。
17、进一步，所述诸光纤输出激光模块发光的相对持续时间是相同的，或者是不同的；各光纤输出激光模块发光的相对持续时间内的功率是相同的，或者是不同的；诸光纤输出激光模块发光的相对持续时间是同步的，或者是不同步的；形成光斑形状随时间变化的光斑结构，满足不同激光加工对光斑的要求。
18、本技术提出的加工设备技术方案为：
19、含有上述各种基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统的加工设备。
20、本技术设计的防回光激光系统的基本思路是：通过适当设置光学系统输出的多束激光的相互位置和角度关系，使诸光束由加工表面镜面反射方向上的光互不干扰，同时，使诸光束由加工表面镜面反射的光对自身也不产生干扰。这就大幅抑制了回光对诸激光光纤输出激光模块的影响，使回光始终处于安全阈值以下，避免了加工过程中回光对激光器的损伤。该方案提高了激光加工设备的安全性、延长了激光加工设备的寿命，为用户带来实实在在的经济效益。
21、此外，使用该技术方案的、工作于1微米附近波段的激光加工设备可以直接进行高反射材料的加工。当前，1微米附近波段工作的激光加工设备加工低廉、成熟，但由于回光损伤，很难应用到高反射材料的加工中。而可以应用于高反射材料加工的可见光波段的激光加工设备昂贵。采用本技术的技术方案，可使高反射材料的加工成本大幅降本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征在于，包括N个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的M个准直镜头以及一个聚焦镜头；其中，N大于等于2，M小于等于N；所述N个光纤输出激光模块分成M组，每组光纤输出激光模块的输出光纤端面设置在与之对应的准直镜头的前方焦点附近；所述诸准直镜头在空间并行设置；所述聚焦镜头位于诸准直镜头的光线出射端；每一个光纤输出激光模块的输出光纤端面经与之相对应的准直镜头后，由聚焦镜头成像到后焦点附近，形成复合光斑；
2.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像叠加在一起形成一个单一的光斑，光斑区域的强度相同；或者光斑区域内中间功率高，边缘功率低；或者边缘功率高中心功率低。
3.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直
4.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像形成环状结构的光斑；或者形成由一个环状结构的光斑及一个位于环状光斑中心的点状光斑组成的光斑。
5.一种基于多个光纤输出模块防回光激光系统，其特征是：包括N个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的M个光学成像系统及与光学成像系统对应的M个光学偏转器件；其中：M大于等于2；M小于等于N；
6.根据权利5所述的一种基于多个光纤输出模块防回光激光系统，其特征是：所述M个光学成像系统的光轴平行；所述光学偏转器件为光楔或者反射镜。
7.根据权利5所述的一种基于多个光纤输出模块防回光激光系统，其特征是：通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成一个单一的光斑；所述形成的单一的光斑区域的强度相同；或者光斑区域内中间功率高、边缘功率低；或者光斑区域内中间功率低，边缘功率高。
8.根据权利5所述的一种基于多个光纤输出模块的防回光激光系统，其特征是：通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应成像系统的放大率、及所对应偏转光学器件参数，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的光学系统及所述偏转器件后在像面成的像叠加在一起，形成分布在几个分离区域的光斑。
9.根据权利要求1和权利要求8任一项所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述诸光纤输出激光模块发光的相对持续时间是相同的，或者是不同的；各光纤输出激光模块发光的相对持续时间内的功率是相同的，或者是不同的；诸光纤输出激光模块发光的相对持续时间是同步的，或者是不同步的；形成光斑形状随时间变化的光斑结构，满足不同激光加工对光斑的要求。
10.激光加工设备，其特征是：含有根据权利要求1和权利要求9任一项所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征在于，包括n个光纤输出激光模块、与光纤输出激光模块对应的m个准直镜头以及一个聚焦镜头；其中，n大于等于2，m小于等于n；所述n个光纤输出激光模块分成m组，每组光纤输出激光模块的输出光纤端面设置在与之对应的准直镜头的前方焦点附近；所述诸准直镜头在空间并行设置；所述聚焦镜头位于诸准直镜头的光线出射端；每一个光纤输出激光模块的输出光纤端面经与之相对应的准直镜头后，由聚焦镜头成像到后焦点附近，形成复合光斑；
2.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像叠加在一起形成一个单一的光斑，光斑区域的强度相同；或者光斑区域内中间功率高，边缘功率低；或者边缘功率高中心功率低。
3.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像形成分布在几个分离区域的光斑。
4.根据权利要求1所述的基于多个光纤输出激光模块的防回光激光系统，其特征是：所述准直镜头光轴平行且与所述聚焦镜头光轴平行；通过调整诸所述光纤输出激光模块光纤输出端面位置、纤芯形状、纤芯尺寸、所对应准直镜头焦距及聚焦镜头焦距，使诸所述光纤输出激光模块输出光纤端面通过对应的准直镜头及所述聚焦镜头后在焦面附近成的像形成环状结构的光斑；或者形成由一个环状结构的光斑及一个位于环状光...
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