高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型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(jī)構(gòu)通過(guò)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(jìn)水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進(jìn)水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進(jìn)水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部?jī)蓚?cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對(duì)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(duì)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(hù)窗口，用于對(duì)保護(hù)窗口散熱。本實(shí)用新型的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)體積小，質(zhì)量輕，散熱效果好。
【專利說(shuō)明】高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，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(dú)特的優(yōu)點(diǎn):
[0004](I)激光加工過(guò)程中無(wú)“刀具”磨損，無(wú)“切削力”作用于工件；
[0005](2)可以對(duì)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(diǎn)的材料；
[0006](3)激光束易于導(dǎo)向、聚焦實(shí)現(xiàn)作各方向變換，極易與數(shù)控系統(tǒng)配合、對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行加工，因此它是一種極為靈活的加工方法；
[0007](4)無(wú)接觸加工，對(duì)工件無(wú)直接沖擊，因此無(wú)機(jī)械變形，并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)，因此可以實(shí)現(xiàn)多種加工的目的；
[0008](5)激光加工過(guò)程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，對(duì)非激光照射部位沒(méi)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(duì)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(shí)現(xiàn)便攜式，同時(shí)用C02激光器作為光源的激光加工設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，導(dǎo)致了加工效率不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型提供一種高功率半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)。
[0011]本實(shí)用新型的技術(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(hù)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(hù)窗口固定嵌于殼體的前端頭部，保護(hù)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(jī)構(gòu)通過(guò)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(jìn)水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進(jìn)水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進(jìn)水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部?jī)蓚?cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對(duì)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(duì)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(hù)窗口，用于對(duì)保護(hù)窗口散熱。[0013]基于上述基本方案，本實(shí)用新型還做如下優(yōu)化限定和改進(jìn):
[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(jìn)氣口和排氣口，使得干燥氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入殼體內(nèi)腔掃過(guò)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(hù)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(hù)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]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本實(shí)用新型的高功率半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)體積小，質(zhì)量輕；
[0021]本實(shí)用新型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(shí)本實(shí)用新型設(shè)置吹起保護(hù)，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(shí)對(duì)鏡片的柔性?shī)A持，也提高了加裝的可靠性。
[0023]保護(hù)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(guò)程中飛濺物不易進(jìn)入內(nèi)部污染內(nèi)部環(huán)境；同時(shí)保護(hù)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(hù)窗損壞，可及時(shí)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(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖(俯視方向)。
[0025]圖2為保護(hù)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為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)物樣件剖視圖。
[0030]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0031]1-半導(dǎo)體激光器光源系統(tǒng)；2-殼體；3_保護(hù)窗口 ；4_進(jìn)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(hù)窗口處的水路)；9_導(dǎo)熱緩沖墊層。
【具體實(shí)施方式】
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型的高功率半導(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(hù)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(hù)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(hù)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(hù)窗口安裝邊框熱膨脹系數(shù)較匹配的材料。通常安裝邊框?yàn)楦邔?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(duì)半導(dǎo)體激光器光源本身散熱外，本實(shí)用新型還對(duì)光束聚焦模塊進(jìn)行散熱。在殼體內(nèi)部設(shè)置有水冷通道，水冷通道包括進(jìn)水段、出水段及彎折部A、B。彎折部A、B分別用于對(duì)光束聚焦模塊、保護(hù)窗口進(jìn)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(jìn)水段、彎折部B ;也可以如圖1所示，分為位置相對(duì)的(不直接連通的)兩部分，即一部分首尾分別接進(jìn)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?dú)?、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(jìn)氣口的終端和排氣口的終端在殼體的兩個(gè)方向，干燥的氣體分別掃略過(guò)疊陣、透鏡等內(nèi)部部件，達(dá)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(tái)面上產(chǎn)生的碎屑飛濺損傷保護(hù)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(shí)對(duì)鏡片的柔性?shī)A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(hù)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(hù)窗口固定嵌于殼體的前端頭部，保護(hù)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(jī)構(gòu)通過(guò)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(jìn)水口至出水口在殼體底部形成環(huán)形水路，主要分為進(jìn)水段、彎折部A、彎折部B以及出水段，其中進(jìn)水段和出水段分別位于殼體內(nèi)部?jī)蓚?cè)平行設(shè)置，在散熱塊與對(duì)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(duì)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(hù)窗口，用于對(duì)保護(hù)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(jìn)氣口和排氣口，使得干燥氣體由進(jìn)氣口進(jìn)入殼體內(nèi)腔掃過(guò)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(hù)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(hù)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(hào)】H01S5/024GK203621726SQ201320677719
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西安炬光科技有限公司