激光加工中的导光与匀光系统精要.ppt

激光加工的导光与匀光系统 光束传输系统可以简单到只有一个镜片，也可以复杂到一个五轴系统。但必须考虑两个重要特性：光束质量和系统的总输出能量。 保证激光光束的高质量无损耗传输。光束传输系统必须引导一束激光从激光腔到工件，功率损耗最小，镜片还必须保持正确的光束偏振。 导光系统的设计目的 导光系统的结构形式 采用工作台或工件作X轴运动，切割头作Y轴运动，在加工中存在工件运动，容易导致精度误差，且容易烧伤加工表面，技术相对简单，造价低。 被加工的工件固定，光路在被加工的工件范围内运动。是目前应用最多的光路系统，它有着速度快、刚性好及精度高等特点。 复合光路 飞行光路 光路恒定，被加工的工件需要作X、Y轴两个方向的运动， 该光路结构简单，稳定性好。 由于工作台具有一定重量，使工作台高速运动受到一定限制。 固定光路 导光系统的基本构成 反射镜 聚焦镜 反射镜 聚焦镜 反射式扩束镜 圆偏振镜片 辅助气体系统、冷却系统和监视系统 复杂的导光系统 简单的导光系统 激光反射镜导光系统 激光切割机的导光系统 激光扩束镜的作用：扩束激光束，压缩激光束发散角 五轴飞行光学导光系统 五轴飞行光学导光系统 该系统通过沿X、Y、Z三个方向移动光路中的反射镜来改变焦点的空间位置，同时通过旋转B、C轴上的反射镜来改变激光的射出方向，以满足激光束与空间三维工件表面垂直角度的要求。 扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的光学组件 扩束镜 反射式扩束镜 透射式扩束镜(伽利略扩束镜) 从激光器发出的激光束具有一定的发散角，对于激光加工来说，只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑； 伽利略望远系统 使探测器光敏面上的非均匀光照得以均匀化； 聚焦镜 提高边缘光束入射到探测器的能力； 在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积；如果使用同样的探测器面积，可扩大视场，增加入射的通量； 聚焦镜的主要作用 激光头示意图 聚焦镜焦距测量方法 能够滤除偏振光的滤镜叫做偏振镜。普通的偏振镜叫做线偏振镜（PL镜)。 线偏振镜可以让与其偏振方向平行的振动光波通过，同时，还能使其它方向的振动光波受到不同程度的减弱。 偏振镜 如何使偏振镜既能滤掉有害的偏振光，又能使经过偏振镜进入镜头的光线成为非偏振光呢？ 圆偏振镜(CPL镜)的组成： 一片线偏振镜 一片四分之一波片 (特殊双折射材料) 胶合而成 圆偏振片 四分之一波片的光轴与线偏振镜的偏振光振动方向形成45°角，光线自线偏振镜一段射入为正向，自四分之一波片一端射入为反向。 正向射向圆偏振镜的自然光，先通过前一部分的线偏振镜，能够滤除某个振动方向的偏振光；后一部分的波片可以使透过它的偏振光振动方向在一个圆周上旋转。这种特殊的偏振光称为圆偏振光。 圆偏振镜的原理 圆偏振镜安装位置 圆偏振镜 材料 Cu Mo Si Ag Al ZnSe GaAs 反射率(%) 98.4 94.5 97.7 99 96.9 吸收系数(cm-1) 4*10-4 5*10-3 镜片反射率/吸收系数 材料 Cu Mo Si Ge ZnSe GaAs 热膨胀系数(10E-6/℃) 16.5 5.4 2.5 6.4 8.5 5.7 导热系数(W/cm·K) 3.94 1.46 1.4 0.59 0.18 0.48 常用镜片反射率或吸收系数 常用镜片材料性能比较 反射镜和圆偏振镜片的基体材料一般采用 Si基镀金反射膜(有的反射镜采用无氧铜镀金镜片) 聚焦镜片通常采用ZnSe材料制作 激光导光系统是激光加工设备重要的激光配件，主要的导光系统有激光焊接头和激光切割头。 ?系统密封，适合工业应用环境； ?系统稳定和精密； ?容易安装调试，便于与客户激光器连接； 导光系统实物图 对导光系统的要求 激光导光系统(焊接头) 集切割与焊接于一体的激光头 独有的导光扩束系统可改善光束远传质量，通过提高光束的准直特性，使光束长距离传输发散角尽可能小，近似于平行光，光斑在各处的尺寸变化不大，实现光斑整形，消除激光束扫描过程中的方向性能量差异现象，进一步优化激光表面处理加工质量。 设备简介 DG-2型导光系统 设备特点 1.结构紧凑，便于维护； 2.光束质量优，安全性能高； DG-2型导光系统是富通公司为工业现场开发的大功率激光成套设备的配套产品； 导光系统可保证激光束照射在工件上能量的均匀稳定，其中，同轴瞄准系统实现激光束精确定位扫描加工； 光束半切反叠匀光系统 形成均匀强度矩形光束和散焦圆形光束的两种光学系统 通过调节透镜阵列与会聚透镜之间的距离可以改变光学系统的整体长度而不影响聚焦光斑的形态； 系统结构具有较大的调节自由度，适用性强。 匀光系统 光束整形与匀光系统结构 由双排透镜阵列和会聚透镜组成的激光光束整形与匀光系统