高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)。該高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)的光束聚焦模塊的夾持機構(gòu)通過散熱塊安裝固定于殼體的內(nèi)底面；在光束聚焦模塊的鏡片夾持接觸位置設(shè)置有導(dǎo)熱緩沖墊層；在殼體內(nèi)部設(shè)置有密封的水冷通道，該水冷通道自進水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部兩側(cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對應(yīng)位置的殼體的內(nèi)底面之間，設(shè)置有沿光束聚焦模塊徑向彎折的通道作為所述彎折部A，用于對光束聚焦模塊散熱；彎折部B位于殼體的前端頭部環(huán)繞保護窗口，用于對保護窗口散熱。本發(fā)明的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)體積小，質(zhì)量輕，散熱效果好。
【專利說明】 高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)(設(shè)備)。
【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、壽命長等優(yōu)點，已廣泛用于激光加工、激光醫(yī)療、激光顯示及科學(xué)研究領(lǐng)域，成為新世紀(jì)發(fā)展快、成果多、學(xué)科滲透廣、應(yīng)用范圍大的綜合性高新技術(shù)。
[0003]激光加工主要用于切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔等。激光表面處理包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。激光加工技術(shù)主要有以下獨特的優(yōu)點:
[0004](I)激光加工過程中無“刀具”磨損，無“切削力”作用于工件；
[0005](2)可以對多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性、及高熔點的材料；
[0006](3)激光束易于導(dǎo)向、聚焦實現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對復(fù)雜工件進行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法；
[0007](4)無接觸加工，對工件無直接沖擊，因此無機械變形，并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調(diào)，因此可以實現(xiàn)多種加工的目的；
[0008](5)激光加工過程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對非激光照射部位沒有或影響極小，因此，其熱影響區(qū)小，工件熱變形小，后續(xù)加工量小。
[0009]應(yīng)用于激光加工的激光器主要有C02激光器、固體激光器，對于C02激光器、固體激光器做為制成的激光加工設(shè)備，其體積大，質(zhì)量重，不能實現(xiàn)便攜式，同時用C02激光器作為光源的激光加工設(shè)備不能實現(xiàn)全自動，導(dǎo)致了加工效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供一種高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]—種高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，包括殼體、半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)和保護窗口，其中，半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)固定設(shè)置在殼體內(nèi)，保護窗口固定嵌于殼體的前端頭部，保護窗口的中心處于半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)出光光路的光軸上；所述半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器光源和光束聚焦模塊，光束聚焦模塊的夾持機構(gòu)通過散熱塊安裝固定于殼體的內(nèi)底面，在光束聚焦模塊的鏡片夾持接觸位置設(shè)置有導(dǎo)熱緩沖墊層；在殼體內(nèi)部設(shè)置有密封的水冷通道，該水冷通道自進水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部兩側(cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對應(yīng)位置的殼體的內(nèi)底面之間，設(shè)置有沿光束聚焦模塊徑向彎折的通道作為所述彎折部A，用于對光束聚焦模塊散熱；所述彎折部B位于殼體的前端頭部環(huán)繞保護窗口，用于對保護窗口散熱。[0013]基于上述基本方案，本發(fā)明還做如下優(yōu)化限定和改進:
[0014]上述導(dǎo)熱緩沖墊層采用銦膜材料。
[0015]在殼體上還設(shè)置有進氣口和排氣口，使得干燥氣體由進氣口進入殼體內(nèi)腔掃過半導(dǎo)體激光器光源和光束聚焦模塊后由排氣口自然排出。
[0016]在殼體的前端頭部外側(cè)設(shè)置有噴氣裝置，噴氣裝置的噴氣管口斜向設(shè)置。
[0017]上述保護窗口的主體為雙層平板結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為石英玻璃，兩層之間填充真空。
[0018]上述保護窗口與半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)出光端保持3-5_的間隙。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]本發(fā)明的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)體積小，質(zhì)量輕；
[0021]本發(fā)明在光束聚焦模塊下方的殼體部分設(shè)置蓄水槽，可以將光束聚焦模塊的熱量很好的導(dǎo)出，同時本發(fā)明設(shè)置吹起保護，防止高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生多余水分后冷凝，使得半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的可靠性更好。
[0022]在光束聚焦模塊的鏡片夾持接觸位置設(shè)置有導(dǎo)熱緩沖墊層，增大散熱面積同時對鏡片的柔性夾持，也提高了加裝的可靠性。
[0023]保護窗口的主體為雙層平板結(jié)構(gòu)，兩層之間填充真空，使得半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)內(nèi)部的半導(dǎo)體激光器光源及光束聚焦模塊不易受外界環(huán)境干擾；加工過程中飛濺物不易進入內(nèi)部污染內(nèi)部環(huán)境；同時保護窗口的主體為雙層平板結(jié)構(gòu)，兩層之間填充真空，若外層保護窗損壞，可及時更換而不影響半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)內(nèi)部。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視方向)。
[0025]圖2為保護窗口處的剖視示意圖。
[0026]圖3為一種吹氣干燥的示意圖。
[0027]圖4為另一種吹氣干燥的示意圖。
[0028]圖5為鏡片夾持位置的示意圖。
[0029]圖6為本發(fā)明的一個實物樣件剖視圖。
[0030]附圖標(biāo)號說明:
[0031]1-半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)；2-殼體；3_保護窗口 ；4_進水段；5-出水段；6-光束聚焦模塊；7-蓄水部A (光束聚焦模塊處的水路)；8_彎折部B (保護窗口處的水路)；9_導(dǎo)熱緩沖墊層。
【具體實施方式】
[0032]如圖1所示，本發(fā)明的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，包括殼體，半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)1，保護窗口 3以及散熱系統(tǒng)。
[0033]半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)固定設(shè)置在罩殼系統(tǒng)內(nèi)，保護窗口固定安裝于殼體的前端，與半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)出光部保持適當(dāng)?shù)拈g隙。保護窗口的主體為雙層平板結(jié)構(gòu)，兩層之間填充真空。平板材料可以選用與保護窗口安裝邊框熱膨脹系數(shù)較匹配的材料。通常安裝邊框為高導(dǎo)熱金屬材質(zhì)，因此可選擇雙層平板選用石英玻璃材質(zhì)。
[0034]半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器光源、光束聚焦模塊。除傳統(tǒng)方案對半導(dǎo)體激光器光源本身散熱外，本發(fā)明還對光束聚焦模塊進行散熱。在殼體內(nèi)部設(shè)置有水冷通道，水冷通道包括進水段、出水段及彎折部A、B。彎折部A、B分別用于對光束聚焦模塊、保護窗口進行冷卻。
[0035]彎折部A具體可以為“幾”字形盡可能使水流覆蓋光束聚焦模塊的底部。另外，彎折部A既可以首尾分別接進水段、彎折部B ;也可以如圖1所示，分為位置相對的(不直接連通的)兩部分，即一部分首尾分別接進水段、彎折部B，另一部分首尾分別接彎折部B、出水段。
[0036]吹氣干燥的目的是采用通入干燥的壓縮空氣或者惰性氣體，如氮氣、氦氣等，將殼體內(nèi)的水氣排出，從而避免殼體內(nèi)冷凝水的廣生，提聞置陣的使用環(huán)境和壽命。為了提聞排濕的效果，進氣口的終端和排氣口的終端在殼體的兩個方向，干燥的氣體分別掃略過疊陣、透鏡等內(nèi)部部件，達到最佳排濕效果，并使得殼體內(nèi)的所有濕氣均被排出。
[0037]在殼體的前端頭部外側(cè)設(shè)置有噴氣裝置，噴氣裝置的噴氣管口斜向設(shè)置。這樣能夠避免工作臺面上產(chǎn)生的碎屑飛濺損傷保護窗口。
[0038]在光束聚焦模塊的鏡片夾持接觸位置設(shè)置有導(dǎo)熱緩沖墊層，導(dǎo)熱緩沖墊層的熱膨脹系數(shù)介于光束聚焦模塊的熱膨脹系數(shù)和夾持器件的熱膨脹系數(shù)之間，降低了光束聚焦模塊和夾持器件之間的應(yīng)力。例如導(dǎo)熱緩沖墊層選用銦膜材料等，既能夠增大散熱面積同時對鏡片的柔性夾持，也提高了加裝的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，包括殼體、半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)和保護窗口，其中，半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)固定設(shè)置在殼體內(nèi)，保護窗口固定嵌于殼體的前端頭部，保護窗口的中心處于半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)出光光路的光軸上；所述半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器光源和光束聚焦模塊，光束聚焦模塊的夾持機構(gòu)通過散熱塊安裝固定于殼體的內(nèi)底面，在光束聚焦模塊的鏡片夾持接觸位置設(shè)置有導(dǎo)熱緩沖墊層；在殼體內(nèi)部設(shè)置有密封的水冷通道，該水冷通道自進水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部兩側(cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對應(yīng)位置的殼體的內(nèi)底面之間，設(shè)置有沿光束聚焦模塊徑向彎折的通道作為所述彎折部A，用于對光束聚焦模塊散熱；所述彎折部B位于殼體的前端頭部環(huán)繞保護窗口，用于對保護窗口散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，其特征在于:所述導(dǎo)熱緩沖墊層采用銦膜材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，其特征在于:在殼體上還設(shè)置有進氣口和排氣口，使得干燥氣體由進氣口進入殼體內(nèi)腔掃過半導(dǎo)體激光器光源和光束聚焦模塊后由排氣口自然排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，其特征在于:在殼體的前端頭部外側(cè)設(shè)置有噴氣裝置，噴氣裝置的噴氣管口斜向設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，其特征在于:所述保護窗口的主體為雙層平板結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為石英玻璃，兩層之間填充真空。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)，其特征在于:保護窗口與半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)出光端保持3-5_的間隙。
【文檔編號】B23K26/14GK103537795SQ201310525919
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】王敏, 蔡磊, 鄭艷芳, 宋濤, 劉興勝 申請人:西安炬光科技有限公司