一种倍率可调的激光切割头的制作方法

本技术涉及激光切割领域，具体涉及一种倍率可调的激光切割头。

背景技术：

1、激光切割是一种非接触式切割方法，其将高能激光聚集到材料表面，产生足够使材料融化甚至气化的高温，再以辅助气体将熔融的材料分离，从而实现材料切割。与传统的切割方法相比，激光切割具有切割质量好，崩边小，应用场景广，生产成本低等优点。

2、目前对激光切割的主要需求包括：为了实现厚板切割，需要较大的激光功率；为了满足不同材料切割的工艺要求，聚焦点位置要可调；同时为了获得良好的切割效果，聚焦点处的发散角不可太大。

3、由于光纤激光器的出射激光为发散光，现有技术通常采用两片镜片将激光聚焦到材料表面。第一块镜片为准直镜，将发散光准直为平行光，第二面镜片为聚焦镜，将平行光聚焦到材料表面。通过改变第二面聚焦镜的位置改变聚焦点位置，实现不同切割工艺的调整。

4、该技术的主要缺点如下：聚焦点处的光斑大小和发散角固定，无法根据切割对象的工艺要求灵活调节；靠移动聚焦镜来改变聚焦点的位置，行程比为1:1，因此焦点可调范围小；为获得大的焦点调节范围，聚焦镜需要移动相同的距离，因此聚焦镜位移大；光路长，系统体积大；采用正透镜得到小的激光焦点，一般采用平凸透镜来实现，正透镜贡献较大的球差，需要靠非球面来进行矫正；现有的切割头光路，激光垂直入射到工件上，切割出与板材平面垂直的切口，无法实现带角度的切割。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种倍率可调的激光切割头，解决了原有技术中行程比小，聚焦点处光斑大小和发散角不可调，加工角度不可调等问题。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供了一种倍率可调的激光切割头，所述激光切割头包括沿光路依次设置的传能光纤、非球面准直镜、离轴反射镜和第二保护镜；所述离轴反射镜的内表面为抛物面，并镀有反射膜。

3、优选地，在所述传能光纤和所述非球面准直镜之间还设置有第一保护镜。

4、优选地，所述传能光纤可用于传输万瓦级高功率激光。

5、优选地，所述传能光纤的数值孔径为0.15。

6、优选地，所述第一保护镜、非球面准直镜和第二保护镜的通光面均镀有针对所述传能光纤输出光的增透膜。

7、优选地，所述非球面准直镜靠近所述传能光纤的表面为平面，另一面为非球面。

8、优选地，所述非球面准直镜固定在可移动的基座上。

9、优选地，所述基座为散热基座。

10、优选地，所述反射膜为金属膜。

11、优选地，所述离轴反射镜与驱动电机相连，所述离轴反射镜在驱动电机的驱动下可旋转。

12、本实用新型的有益效果在于：

13、本实用新型提出的倍率可调的激光切割头采用离轴抛物镜反射准直光并汇聚得到激光焦点，从根本上消除了球差，得到了理想的激光焦点。此外，该激光切割头的切割角度可调，加工出带斜度的切口；聚焦点光束质量更好；像差更小；抗损伤阈值更高；聚焦点处的光斑大小和发散角可根据工艺需求灵活调节。通过改变准直镜的位置，可灵活调节行程比，实现大的焦点调节范围；光路短，系统体积小；聚焦点处发散角小，切割效果好；散热和镀膜设计使该方案可用于万瓦高功率连续激光切割光路。

技术特征：

1.一种倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述激光切割头包括沿光路依次设置的传能光纤、非球面准直镜、离轴反射镜和第二保护镜；所述离轴反射镜的内表面为抛物面，并镀有反射膜。

2.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，在所述传能光纤和所述非球面准直镜之间还设置有第一保护镜。

3.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述传能光纤可用于传输万瓦级高功率激光。

4.根据权利要求1或3所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述传能光纤的数值孔径为0.15。

5.根据权利要求2所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述第一保护镜、非球面准直镜和第二保护镜的通光面均镀有针对所述传能光纤输出光的增透膜。

6.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述非球面准直镜靠近所述传能光纤的表面为平面，另一面为非球面。

7.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述非球面准直镜固定在可移动的基座上。

8.根据权利要求7所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述基座为散热基座。

9.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述反射膜为金属膜。

10.根据权利要求1所述的倍率可调的激光切割头，其特征在于，所述离轴反射镜与驱动电机相连，所述离轴反射镜在驱动电机的驱动下可旋转。

技术总结
本技术公开了一种倍率可调的激光切割头，激光切割头包括沿光路依次设置的传能光纤、第一保护镜、非球面准直镜、离轴反射镜和第二保护镜；离轴反射镜的内表面为抛物面，并镀有反射膜。该激光切割头采用离轴抛物镜反射准直光并汇聚得到激光焦点，从根本上消除了球差，得到了理想的激光焦点。此外，该激光切割头的切割角度可调，加工出带斜度的切口；聚焦点光束质量更好；像差更小；抗损伤阈值更高；聚焦点处的光斑大小和发散角可根据工艺需求灵活调节。

技术研发人员：王燕档,张先明,丁建武,刘进辉
受保护的技术使用者：光惠（上海）激光科技有限公司
技术研发日：20230327
技术公布日：2024/1/15