一種防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)，具體為一種防光反饋并且具有反饋光分析預(yù)警功能的半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，己廣泛用于激光加工領(lǐng)域。在激光加工過程中，高功率半導(dǎo)體激光器出射的激光在加工件表面加工時(shí)，加工件會(huì)對(duì)激光進(jìn)行部分反射，這部分反饋光極易進(jìn)入高功率半導(dǎo)體激光器中，造成激光器輸出光譜的不穩(wěn)定，輸出功率的抖動(dòng)等現(xiàn)象，甚至?xí)档桶雽?dǎo)體激光器的使用壽命。目前消除反饋光的技術(shù)主要基于法拉第隔離鏡原理或光的偏振原理，一般采用檢偏器或雙折射晶體、波片等光學(xué)器件，這種消除光反饋的方法由于引入多個(gè)光學(xué)器件，會(huì)降低系統(tǒng)的光學(xué)效率，且當(dāng)防反饋的光學(xué)器件損壞或失效時(shí)，不但不能消除加工工件反射的反射光，還有可能直接反射部分激光能量，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)，不但有效防止反饋光回射損傷激光器，而且可以對(duì)反饋光進(jìn)行分析和預(yù)警，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器，光學(xué)整形模塊，殼體，防反饋遮板，信號(hào)傳輸部件以及反饋光分布分析與預(yù)警控制器。
[0005]所述的半導(dǎo)體激光器固定設(shè)置于殼體內(nèi)，所述的光學(xué)整形模塊固定設(shè)置于殼體內(nèi)且位于半導(dǎo)體激光器的出光方向上，殼體的前端設(shè)置保護(hù)窗口，保護(hù)窗口的中心位于半導(dǎo)體激光器出光光路的光軸上。所述的防反饋遮板設(shè)置在半導(dǎo)體激光器與光學(xué)整形模塊之間且靠近半導(dǎo)體激光器，防反饋遮板的四周接觸殼體，將殼體內(nèi)部分為兩個(gè)腔體，該防反饋遮板對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體激光器的位置設(shè)有通孔，通孔的尺寸可以使半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光光束完全通過。
[0006]所述的半導(dǎo)體激光器為半導(dǎo)體激光器疊陣。
[0007]所述的防反饋遮板面向半導(dǎo)體激光器的表面上設(shè)置有多個(gè)熱電傳感器，且多個(gè)熱電傳感器間距均勻的環(huán)繞分布在防反饋遮板通孔的四周，用于將防反饋遮板吸收的反饋光能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。所述的信號(hào)傳輸部件用于將熱電傳感器產(chǎn)生的信號(hào)傳送至反饋光分布分析與預(yù)警控制器；所述的反饋光分布分析與預(yù)警控制器包括電路板和顯示屏，電路板用于信號(hào)處理及預(yù)警控制，顯示屏用于顯示反饋光分布分析與預(yù)警控制器處理的反饋光參數(shù)。
[0008]半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光穿過防反饋遮板的通孔，作用于被加工工件，被加工工件由于漫反射產(chǎn)生回射的反饋光，回射的反饋光大部分會(huì)被防反饋遮板阻擋且吸收，反饋光的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，由熱電傳感器處理轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)傳輸部件傳送至反饋光分布分析與預(yù)警控制器，控制器根據(jù)不同熱電傳感器產(chǎn)生的不同信號(hào)變化量，分析出反饋光的發(fā)射方向與能量分布，并通過顯示屏顯示所需參數(shù)。若反饋光能量超過控制器設(shè)定值時(shí)，控制器會(huì)發(fā)出預(yù)警，以提示使用者調(diào)整半導(dǎo)體激光器輸出功率或者安裝位置，以降低或者消除反饋光對(duì)半導(dǎo)體激光光源的影響。
[0009]所述的信號(hào)傳輸部件為有線傳輸部件，或者為無線傳輸部件。所述的有線傳輸部件為信號(hào)電纜，信號(hào)電纜的數(shù)量與熱電傳感器的數(shù)量相同且信號(hào)電纜與熱電傳感器一一對(duì)應(yīng)，所述每一條信號(hào)電纜的一端均連接在反饋光分布分析與預(yù)警控制器上，另一端分別與所對(duì)應(yīng)的熱電傳感器連接；所述的無線傳輸部件包括設(shè)置在防反饋遮板上的信號(hào)發(fā)射端和設(shè)置在反饋光分布分析與預(yù)警控制器上的信號(hào)接收端，所述的信號(hào)發(fā)射端與熱電傳感器連接。
[0010]所述的防反饋遮板可以為光闌，所述的防反饋遮板可以采用I片光闌，也可以同時(shí)采用多片光闌，來實(shí)現(xiàn)更好的防反饋效果，比如采用兩片光闌，分別對(duì)應(yīng)于激光光束的快軸和慢軸。防反饋遮板還可以為光吸收率高的吸收板，且吸收板上開有可以使激光完全通過的通孔。
[0011]所述的半導(dǎo)體激光器與防反饋遮板之間設(shè)置聚焦裝置，用于將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光進(jìn)行會(huì)聚，以減小防反饋遮板的通孔尺寸，來實(shí)現(xiàn)更好的防反饋效果。所述的聚焦裝置可以為一片球透鏡或者柱透鏡，也可以為多片準(zhǔn)直透鏡，所述的多片準(zhǔn)直透鏡分別用于對(duì)半導(dǎo)體激光器的快軸和慢軸進(jìn)行準(zhǔn)直，或者同時(shí)對(duì)快軸和慢軸進(jìn)行準(zhǔn)直。快軸準(zhǔn)直透鏡為準(zhǔn)直D型非球面透鏡，慢軸準(zhǔn)直透鏡為柱面透鏡。
[0012]所述的光學(xué)整形模塊包括至少兩片柱透鏡或者球透鏡，用于將半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光整形為所需的光斑。
[0013]所述的熱電傳感器為熱敏電阻。
[0014]所述的半導(dǎo)體激光器上設(shè)置有指示單元，指示單元可以發(fā)出可見光，該可見光經(jīng)光學(xué)整形模塊后會(huì)聚點(diǎn)位于半導(dǎo)體激光器光斑的中心。
[0015]所述的半導(dǎo)體激光器固定安裝于散熱塊上，散熱塊內(nèi)部設(shè)置有密封的液體制冷通道，液體制冷通道通過設(shè)置于殼體的入液孔和出液孔與外接的水循環(huán)系統(tǒng)連接，散熱塊與液體制冷通道材料為不銹鋼，以防止制冷液體對(duì)液體制冷通道的腐蝕。
[0016]所述的防反饋遮板材料具有較高的導(dǎo)熱率且表面具有較高的光吸收率，比如表面黑色氧化處理的鋁，黑色氧化處理的銅，黑色氧化處理的鐵。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明所提出的防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)采用了防反饋遮板作為防止激光回射的元件，防反饋遮板可以對(duì)大部分的反饋光進(jìn)行吸收，有效的消除了加工工件反射的激光對(duì)激光器的損傷和影響，提高了系統(tǒng)的效率，而且防反饋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，便于安裝操作。
[0018]2.本發(fā)明所提出的防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反饋光的發(fā)射方向與能量分布進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)反饋光能量的大小及分布情況來決定是否發(fā)出預(yù)警。通過對(duì)反饋光能量分布和大小的監(jiān)控，技術(shù)人員可以判斷半導(dǎo)體激光光源的工作狀態(tài)及安裝位置是否合適，來提高了加工系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0019]圖1為一種防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0020]圖2為防反饋遮板結(jié)構(gòu)及熱電傳感器分布圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)防光反饋原理圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)防光反饋原理圖二。
[0023]附圖標(biāo)號(hào)說明:1為半導(dǎo)體激光器，2為光學(xué)整形模塊，3為殼體，4為防反饋遮板，5為被加工工件，6為防反饋擋板的通孔，7為反饋光分布分析與預(yù)警控制器，8為信號(hào)傳輸部件，9為保護(hù)窗口，10為聚焦裝置，11為熱電傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1為一種防光反饋的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)的實(shí)施例，包括半導(dǎo)體激光器I，光學(xué)整形模塊2，殼體3，防反饋遮板4，信號(hào)傳輸部件8以及反饋光分布分析與預(yù)警控制器7。
[0025]所述的半導(dǎo)體激光器I固定設(shè)置于殼3體內(nèi)，所述的光學(xué)整形模塊2固定設(shè)置于殼體3內(nèi)且位于半導(dǎo)體激光器I的出光方向上，所述的防反饋遮板4設(shè)置在半導(dǎo)體激光器與光學(xué)整形模塊2之間且靠近半導(dǎo)體激光器1，防反饋遮板4的四周接觸殼體，將殼體3內(nèi)部分為兩個(gè)腔體，該防反饋遮板4對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體激光器I的位置設(shè)有通孔6，通孔6的尺寸可以使半導(dǎo)體激光器I發(fā)出的激光光束完全通過。殼體3的前端設(shè)置保護(hù)窗口 9，保護(hù)窗口 9的中心位于半導(dǎo)體激光器出光光路的光軸上。
[0026]所述的半導(dǎo)體激光器I為半導(dǎo)體激光器疊陣。
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