一种手持式激光加工系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种手持式激光加工系统，包括脉冲激光器、激光准直扩束系统、激光加工头和计算机控制系统，其特征在于：所述脉冲激光器的激光波长大于1.50微米小于2.2微米，所述激光加工头由扫描振镜和激光聚焦系统组成，脉冲激光器发出的激光束经激光准直扩束系统后，由扫描振镜/激光聚焦系统导出，聚焦在加工工件处，所述计算机控制系统连接控制脉冲激光器、激光准直扩束系统和激光加工头。本实用新型专利技术具有一体化、轻便式、单人手持移动式、操作人员人眼安全等特点，可以由操作人员手持到不同操作现场，针对不同操作对象加工进行工作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可用于打标、切割、焊接、钻孔等作业的激光加工系统，特别涉及一种采用光纤激光器的手持式一体化的激光加工系统，属于激光加工

技术介绍
激光加工设备主要由激光器、激光电源及控制系统、激光加工头等组成。现有技术中，激光光源通常采用固体激光或高功率气体激光器等，具有体积和重量大的特点，特别是现有的激光加工设备中激光光源与加工的光学系统、控制电源及机械系统等的集成化程度与可移动性比较差，不适合野外现场等操作，通常只能用于工业环境如生产线加工等，需要将待加工工件通过传送带输送到激光加工设备的工作台面上加工；在需要对大型或特大型笨重物件等不易搬动工件的激光加工时(如汽车部件打标，大型发动机焊接或切割钻孔等)或野外、流动等环境使用时，普通激光加工设备就无法使用。随着经济和社会的发展，物流和大型设备给激光加工设备提出了越来越高的要求。为了克服现有激光加工设备的不足，需要一种可以单人手持移动操作的激光加工系统，以适应商业、野外、移动现场等使用或对大型笨重设备的激光加工的需求。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是提供一种手持式的激光加工系统，通过一体化轻量式设计，满足移动使用的需要。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是:一种手持式激光加工系统，包括脉冲激光器、激光准直扩束系统、激光加工头和计算机控制系统，所述脉冲激光器的激光波长大于1.50微米小于2.2微米，所述激光加工头由扫描振镜和激光聚焦系统组成，脉冲激光器发出的激光束经激光准直 扩束系统后，由扫描振镜/激光聚焦系统导出，聚焦在加工工件处，所述计算机控制系统连接控制脉冲激光器、激光准直扩束系统和激光加工头。上述手持式激光加工系统，可安装于一个壳体内，构成一体化轻量式设计,整体重量小于20千克，适于进行打标、切割、钻孔、焊接等作业。控制系统与脉冲光纤激光光源、激光准直扩束系统和振镜与光学聚焦加工头系统连接，实现激光光源和加工工件二者之间的同步和加工控制。脉冲激光器可以采用基于掺杂稀土光纤锁模的光纤激光器，也可以是采用基于掺杂稀土光纤的调Q的光纤激光器，也可以是利用电流脉冲直接调制相应波长半导体激光器产生的脉冲激光；所述掺稀土为铒/镱混合掺杂、掺铒、掺铥或铥/钦混合等掺杂增益光纤；所述掺杂光纤，可以是单模，大模场单模，和多模的保偏和非保偏的单包层、双包层、多包层光纤结构，增益光纤长度小于10米，大于0.05米。上述技术方案中，所述脉冲激光器重复率为IOOHz到100MHz、脉宽为100飞秒到900纳秒，产生的峰值激光功率大于I kW，平均激光功率小于10W。进一步的技术方案，在所述脉冲激光器和激光准直扩束系统之间设有光纤激光放大器。由此，构成由脉冲激光器为种子源，通过光纤激光放大器放大的激光光源。高功率光纤激光放大器的增益介质是采用基于掺杂稀土元素的光纤；根据输出功率要求不同，可以采用单级或多级高功率光纤激光放大器对种子激光器输出的种子进行放大。根据种子激光波长(1.5微米和2微米)和功率的不同，光纤激光放大器可以采用不同种类和不同长度的掺杂稀土增益光纤作为激光放大介质，例如，对于1.5微米波长采用掺铒或铒/镱混合掺杂，2微米波长采用掺铥或铥/钦混合掺杂等；根据不同输出功率(单脉冲能量)的要求采用多级光纤放大器结构产生的峰值激光功率大于lkW。进一步的技术方案，所述光纤激光放大器由至少2级放大器构成。上述技术方案中，所述脉冲激光器和光纤激光放大器之间以及各级放大器之间分别设有法拉第隔离器。以防止反馈激光返回种子激光器。上述技术方案中，所述激光聚焦系统的焦距为10到500毫米。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点:1、本技术采用光纤激光器作为加工光源，具有高效率、高可靠性、轻量化的优占.2、本激光加工系统所使用的激光波长大于1.50微米小于2.2微米，为人眼安全波长，适合移动使用；3、激光加工系统重量小于20千克，在很多情况下重量小于IOkg.适合手持式；4、本技术采用一体化、便携式系统设计，可以适合各种工作环境，以单人手持式移动操作的方式使用，可以摆脱传统激光加工设备对大型工作台面依赖的限制。附图说明 图1是本技术实施例一的手持式激光加工系统原理图。图2是本实用新 型实施例二的手持式激光加工系统原理图。其中:1、脉冲激光器；2、激光准直扩束系统；3、激光加工头；4、控制系统；5、激光光纤放大器。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述:实施例一:参见附图1所示，一种采用2微米波长的调Q光纤激光器进行打标、切割、钻孔、焊接等的手持式激光加工系统，包括脉冲激光器1、激光准直扩束系统2、激光加工头3和计算机控制系统4，所述脉冲激光器I采用2微米波长的调Q短脉冲光纤激光器，峰值激光功率大于I kW，2微米脉冲激光进入激光准直扩束系统2进行激光准直扩束，准直扩束后的2微米激光进入扫描振镜与激光聚焦加工头系统构成的激光加工头3，激光聚焦系统的焦距为10到500毫米；经过激光聚焦镜后的2微米激光聚焦到加工工件上；控制系统4通过控制板与2微米脉冲激光光源，激光准直扩束系统2和扫描振镜与激光聚焦加工头系统3连接，实现激光光源和加工工件二者之间的同步和加工控制。实施例二:参见附图2所示，为一种采用2微米波长的调Q光纤激光器进行打标、切割、钻孔、焊接等的手持式激光加工系统结构示意图。系统包括脉冲激光器1、激光光纤放大器5、激光准直扩束系统2、激光加工头3和计算机控制系统4，所述脉冲激光器I采用2微米波长的调Q短脉冲光纤激光器，作为种子源，2微米调Q的短脉冲光纤激光器种子源产生的纳秒量级脉冲宽度的脉冲种子激光经过一个光纤隔离器后进入高功率激光光纤放大器5中进行放大，高功率激光光纤放大器5的增益介质是采用基于掺铥或铥/钦混和掺杂的大模场光纤，光纤芯径大于10微米；根据输出功率要求不同，可以采用单级或多级高功率放大器5对种子激光器输出的种子进行放大；经过高功率激光光纤放大器5放大后产生的峰值激光功率大于IkW ;在2微米波长的调Q短脉冲光纤激光器种子源与高功率激光光纤放大级5之间和各高功率激光光纤放大级之间一般可以放置法拉第隔离器，以防止反馈激光返回种子激光器；高功率光纤激光放大器5放大后的2微米脉冲激光进入激光准直扩束系统2进行激光准直扩束，准直扩束后的2微米激光进入扫描振镜与激光聚焦加工头系统构成的激光加工头3，激光聚焦系统的焦距为10到500毫米；经过激光聚焦镜后的2微米激光聚焦到加工工件上；控制系统4是通过控制板与2微米脉冲种子激光光源，高功率激光光纤放大器5，激光准直扩束系统2和扫描振镜与激光聚焦加工头系统与加工工件连接，实现激光光源和加工工件二者之间的同步和加工控制。实施例三:—种采用2微米锁模光纤激光器进行打标、切割、钻孔、焊接的手持式激光加工系统，采用2微米波长的锁模光纤超短脉冲光纤激光器种子源。2微米锁模的光纤超短脉冲光纤激光器种子源产生的飞秒到皮秒秒量级脉冲宽度的脉冲种子激光经过一个光纤隔离器后进入高功率激光光纤放大器中进行放大，高功率光纤激光放大器的增益介质是采用基于掺铥或铥/钦混和掺杂的大模场光纤的大模场光纤，光纤芯径大于10微米；根据输出功率要求不同，可以采用单级或多级高功率激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手持式激光加工系统，包括脉冲激光器、激光准直扩束系统、激光加工头和计算机控制系统，其特征在于：所述脉冲激光器的激光波长大于1.50微米小于2.2微米，所述激光加工头由扫描振镜和激光聚焦系统组成，脉冲激光器发出的激光束经激光准直扩束系统后，由扫描振镜/激光聚焦系统导出，聚焦在加工工件处，所述计算机控制系统连接控制脉冲激光器、激光准直扩束系统和激光加工头。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仕彬，
申请(专利权)人：苏州图森激光有限公司，
类型：实用新型
国别省市：