本發(fā)明涉及旋切打孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于旋切打孔的光學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

在材料上打孔傳統(tǒng)方法是用機械打孔的方式，但機械打孔對一些脆性材料和軟材料加工結(jié)果并不理想，對一些精密微孔更是無法加工。由于與傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)相比，激光鉆孔更有優(yōu)勢，因而在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。其優(yōu)勢包括非接觸式處理、材料中輸入的熱量低、鉆孔的材料范圍廣、精確、一致性好。常用的鉆孔技術(shù)有定點沖擊鉆孔和旋切鉆孔。其中，沖擊鉆孔指在一個位置上用脈沖激光束不停地加工，直至得到所需要的深度的孔。高速飛行鉆孔也是一種定點沖擊鉆孔技術(shù)，通常用于濾光片和導(dǎo)流板鉆孔。

普通的激光打孔如圖1所示，此類打孔的光是垂直工作面，而光的匯聚是有一定的角度的，所以在打孔時，上面的激光會作用于待加工物，形成打孔錐度，而錐度常常超過6°，使得打孔效果較差，而由于材料的吸收，導(dǎo)致激光的熱影響區(qū)也比較大。

普通旋切無法得到無錐度的孔型，無法滿足越來越高的加工要求，從減少孔錐度的角度出發(fā)也有一些公司提出了自己的解決方法，其中，蘇州一家公司提出了一種利用四片棱鏡加聚焦鏡的方式(CN102218605A)，其中通過旋轉(zhuǎn)棱鏡來消除激光打孔形成的錐度的問題，但是這種方式對激光器本身有一定的限制，光楔棱鏡本身就是一種限制，不好安裝，而且這個模塊會非常沉重，運動速度慢，加工效率不高。也有人為了減輕這個重量提出利用兩個光楔加旋轉(zhuǎn)聚焦鏡的方式，這種方式存在問題是調(diào)節(jié)兩個光楔的角度的時候，聚焦鏡的尺寸同時需要變化，而且光楔本身的制造誤差將會對后面的影響非常大，所以需要利用后面的聚焦鏡是傾斜的，這樣會非常難保證。且調(diào)節(jié)兩個光楔的角度需要額外的傳動裝置，笨重又不實用，還會增加額外的成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)方便，成本低廉且加工效果良好的用于旋切打孔的光學(xué)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案為，包括激光器、振鏡、4F光學(xué)系統(tǒng)和大孔徑聚焦鏡，所述激光器發(fā)射的激光經(jīng)振鏡偏轉(zhuǎn)后進入4F光學(xué)系統(tǒng)，所述激光經(jīng)所述4F光學(xué)系統(tǒng)改變波前以后進入大孔徑聚焦鏡，所述大孔徑聚焦鏡對所述激光進行處理后輸出具有傾角的工作激光光束，所述工作激光光束的傾角為銳角，所述4F光學(xué)系統(tǒng)和大孔徑聚焦鏡的中心軸重合，所述振鏡輸出的激光光軸與所述4F光學(xué)系統(tǒng)中心軸不重合。

進一步的，所述4F光學(xué)系統(tǒng)包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和第二透鏡的光軸重合。

進一步的，所述4F光學(xué)系統(tǒng)第一透鏡的焦距f1與第二透鏡距f1與第二透鏡的焦距f2之比在0.5-5之間。

進一步的，所述4F光學(xué)系統(tǒng)的焦距在50mm-1000mm之間。

進一步的，所述大孔徑聚焦鏡包括從前到后依次排列的平凹透鏡、平凸透鏡和凸透鏡，所述平凹透鏡和平凸透鏡的平面朝向光束入射端，所述平凹透鏡、平凸透鏡和凸透鏡的光軸重合。

進一步的，所述大孔徑聚焦鏡的焦距在50mm-100mm之間。

本發(fā)明的有益效果：將振鏡偏轉(zhuǎn)后的激光束經(jīng)4F光學(xué)系統(tǒng)和大孔徑聚焦鏡處理，能使工作激光從傳統(tǒng)的垂直于工作面轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬τ诠ぷ髅鎯A斜入射。利用該具有傾角的工作激光光束進行打孔時，工作激光光束的外緣不會與待加工物件相互接觸，從而能有效的防止打孔時錐度的產(chǎn)生，同時避免了熱效應(yīng)的積累。而通過調(diào)節(jié)4F光學(xué)系統(tǒng)f1與f2的比例或調(diào)節(jié)大孔徑聚焦鏡內(nèi)各透鏡的間隔，能夠改變工作激光光束的出射角度和出瞳位置，以滿足更多的加工需求。4F光學(xué)系統(tǒng)f1與f2的比例和調(diào)節(jié)大孔徑聚焦鏡內(nèi)各透鏡的間隔相較于傳統(tǒng)的旋切加工系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)更為簡便，且無需增加額外的傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。

附圖說明

圖1為普通的激光打孔示意圖；

圖2為本發(fā)明用于旋切打孔的光學(xué)裝置；

圖3為4F光學(xué)系統(tǒng)第一透鏡和第二透鏡示意圖；

如圖4所示為激光束經(jīng)大孔徑聚焦鏡的光路示意圖。

圖中：1—激光器、2—振鏡、3—4F光學(xué)系統(tǒng)、301—第一透鏡、302—第二透鏡、4—大孔徑聚焦鏡、401—平凹透鏡、402—平凸透鏡、403—凸透鏡、404—保護鏡、5—待加工物。

具體實施方式

以下通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

如圖2所示，發(fā)明用于旋切打孔的光學(xué)裝置包括激光器1、振鏡2、4F光學(xué)系統(tǒng)3和大孔徑聚焦鏡4。激光器1發(fā)射的激光經(jīng)振鏡2偏轉(zhuǎn)后進入4F光學(xué)系統(tǒng)3，激光經(jīng)4F光學(xué)系統(tǒng)3改變波前以后進入大孔徑聚焦鏡4，大孔徑聚焦鏡4對激光進行處理后輸出具有傾角θ的工作激光光束，工作激光光束的傾角θ為銳角。其中4F光學(xué)系統(tǒng)3和大孔徑聚焦鏡4的中心軸重合，而振鏡2輸出的激光光軸與4F光學(xué)系統(tǒng)3和大孔徑聚焦鏡4的中心軸不重合。

如圖3所示，本發(fā)明一種本實施例中，4F光學(xué)系統(tǒng)3包括位于入射端的第一透鏡301和位于出射端的第二透鏡302。第一透鏡301和第二透鏡302的光軸重合，激光光束經(jīng)第一透鏡301聚焦于第一透鏡301的焦點，后光束發(fā)散射入第二透鏡302，輸出波前被改變的激光束至大孔徑聚焦鏡4。其中第一透鏡的焦距f1與第二透鏡的焦距f2之比在0.5-5之間。4F光學(xué)系統(tǒng)的單片焦距在50mm-1000mm之間。

本發(fā)明一種本實施例中，大孔徑聚焦鏡4包括從前到后依次排列的平凹透鏡401、平凸透鏡402、凸透鏡403和保護鏡404，平凹透鏡和平凸透鏡的平面朝向光束入射端，平凹透鏡401、平凸透鏡402、凸透鏡403和保護鏡404的光軸重合。大孔徑聚焦鏡的焦距在50mm-100mm之間。

在進行待加工物5加工時，首先對本發(fā)明光學(xué)裝置輸出的工作激光光束進行調(diào)整，該調(diào)整包括傾角調(diào)整、激光加工的視場和出瞳位置調(diào)整。

傾角調(diào)整：即調(diào)節(jié)工作激光光束相對于待加工物5表面的傾斜角度。傳統(tǒng)工作激光光束的光軸垂直于待加工物5表面，傾角θ為0°。為了防止打孔時，上部的激光作用于待加工物5非打孔區(qū)，需要將傾角θ調(diào)節(jié)成一個合適的銳角，從而避免打孔錐度。如圖4所示，平行于主中心軸的平行激光束經(jīng)大孔徑聚焦鏡4后，能夠形成傾斜射出的光束，而傾角θ的大小由4F光學(xué)系統(tǒng)3和大孔徑聚焦鏡4之間的距離或者是4F系統(tǒng)的兩組透鏡的比例決定，因此，通過調(diào)節(jié)4F系統(tǒng)與大孔徑聚焦鏡的距離或者4F系統(tǒng)兩組透鏡的比例，可以實現(xiàn)傾角θ大小的調(diào)整，從而可以滿足不同孔徑大小的加工需求。

激光加工的視場,即相對于待加工物5的加工孔的大小,由振鏡的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，從而滿足加工不同孔徑的孔。

出瞳位置：調(diào)節(jié)工作激光光束出瞳位置可以滿足不同深度的加工，出瞳位置的調(diào)整通過調(diào)節(jié)4F光學(xué)系統(tǒng)f1與f2的比例和/或調(diào)節(jié)大孔徑聚焦鏡內(nèi)各透鏡的間隔實現(xiàn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。