一种激光切割装置的制作方法

本实用新型涉及激光加工技术领域，具体涉及一种激光切割装置。

背景技术：

激光旋切钻孔方式多样，普通的激光钻孔方式，聚焦激光束垂直入射被加工表面，由于高斯光束本身的性质，会有一定的锥角，此处锥角定义为正锥角，仍需辅助以其他手段裂片。

为了实现无锥度的旋切，苏州德龙激光提出通过四个楔形棱镜的联动，配合聚焦物镜，可实现尺寸可变，锥度可控的旋切，但这种方式依靠光路中的楔形棱镜的运动，公差对切割效果的影响大，且切割效率低。当材料厚度达一定程度，无法切穿材料。武汉华工提出振镜、4f系统、大孔径聚焦物镜组合的方式，使聚焦光束相对于工作面以一定倾角入射如图1，实现无锥度的旋切。根据像差理论，轴外像点存在像差，聚焦光斑作用区域强度非对称，且焦深有限，当材料厚度达一定程度，无法切穿材料。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光切割装置，克服现有技术无法切穿厚度过厚的透明材料的缺陷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种激光切割装置，包括用于射出高斯光束的激光器、用于将高斯光束整形为贝塞尔光束的光束整形系统以及棱镜，所述棱镜可绕光束整形系统的主光轴旋转，所述棱镜可改变贝塞尔光束的路径，所述棱镜与光束整形系统平行设置。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述棱镜为楔形棱镜。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述光束整形系统包括第一镜片、第二镜片以及第三镜片，所述第一镜片、第二镜片以及第三镜片相互平行设置。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述第一镜片为用于整形光束的光学元件。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述第一镜片为轴锥棱镜。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述第二镜片和第三镜片均为凸透镜。

本实用新型的有益效果在于，通过设置激光器、光束整形系统以及棱镜，将激光器射出的高斯光整形为长焦深的贝塞尔光束，可穿透厚度更深的透明材料，棱镜可绕光束整形系统的主光轴旋转，同时还可改变贝塞尔光束的路径，改变楔形棱镜的朝向和楔角，可实现正锥角、负锥角或零锥角的旋切，达到了切割厚度较厚的透明材料的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型激光切割装置的结构示意图；

图2是贝塞尔光束光斑分布强度示意图；

图3是贝塞尔光束光强分布曲线示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1所示，本实用新型的激光切割装置包括用于射出高斯光束的激光器10、用于将高斯光束整形为贝塞尔光束的光束整形系统20以及棱镜30，所述棱镜30可绕光束整形系统20的主光轴旋转，所述棱镜30可改变贝塞尔光束的路径，所述棱镜30与光束整形系统20平行设置。通过设置激光器10、光束整形系统20以及棱镜30，将激光器10射出的高斯光整形为长焦深的贝塞尔光束，可穿透厚度更深的透明材料40，棱镜30可绕光束整形系统的主光轴旋转，同时还可改变贝塞尔光束的路径，改变楔形棱镜的朝向和楔角，可实现正锥角、负锥角或零锥角的旋切，达到了切割厚度较厚的透明材料40的目的。

如图1所示，在本实施例中，所述棱镜30为楔形棱镜。选用楔形棱镜可降低成本、同时制造简单。所述光束整形系统20包括第一镜片21、第二镜片22以及第三镜片23，所述第一镜片21、第二镜片22以及第三镜片23相互平行设置。激光器10射出来的高斯光通过光束整形系统20整形为长焦深的贝塞尔光束，可以穿透厚度更厚的透明材料40。所述第一镜片21为用于整形光束的光学元件，在本实施例中，所述第一镜片21为轴锥棱镜，轴锥棱镜可将高斯光束整形为贝塞尔光束。在本实施例中，第二镜片22和第三镜片23均为凸透镜，利用第二镜片22和第三镜片23可将贝塞尔光束整形为目标尺寸。

如图1、2、3所示，贝塞尔光能沿着轴向传播有限距离，且截面光强的曲线分布形式不变，初级光斑能量强度最高，同时被无数的同心环包围。对透明材料40实现锥度可控的旋切钻孔，每个截面仍为贝塞尔光斑，但整个光束的中心轴与整个光路的主光轴成一定角度，从而在材料内部实现一定锥度一定深度的切深。将楔形棱镜绕贝塞尔光路系统的主光轴旋转，实现锥度可控的旋切技术，由于重力与摩擦力的相互关系，更易于裂片，甚至略去其他辅助手段裂片过程，提高整个加工效率；改变楔形棱镜的朝向和楔角，可实现正锥角、负锥角或零锥角的旋切，光路灵活性高；整个光路只需将楔形棱镜绕光轴旋转，提高加工效率；贝塞尔光有较长的焦深，能对一定厚度的材料旋切。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。