一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提出了一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)，具體涉及一種模塊化的高功率半導(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、激光醫(yī)療、激光顯示及科學(xué)研宄領(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]激光加工主要包括切割、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，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；
[0005](2)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；
[0006](3)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；
[0007](4)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。
[0008]半導(dǎo)體激光器用于激光加工相比傳統(tǒng)的0)2激光器、固體激光器具體積小，質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，此外，用CO2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)，因此使用半導(dǎo)體激光器的激光加工系統(tǒng)在加工效率上也具有顯著的優(yōu)勢(shì)。
[0009]但是目前的半導(dǎo)體激光器加工系統(tǒng)往往為一體化的結(jié)構(gòu)，在不同的應(yīng)用中往往需要更換不同的系統(tǒng)，系統(tǒng)后期維護(hù)也較為繁瑣?，F(xiàn)有的半導(dǎo)體激光加工系統(tǒng)密封方式采用沿上密封板加密封圈的方式密封，需要密封的面積較大，在長(zhǎng)時(shí)間使用中系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)腐蝕老化的問(wèn)題，降低了系統(tǒng)的可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)模塊化的集成方式，系統(tǒng)中各模塊可靈活拆裝，便于模塊的更換和維修，此外還具有防潮防腐蝕可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。具體的技術(shù)方案為:
[0011]一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光光源模塊，光學(xué)整形模塊和殼體。所述的半導(dǎo)體激光光源模塊位于殼體內(nèi)，所述的光學(xué)整形模塊位于半導(dǎo)體激光光源模塊的出光方向上且設(shè)置于殼體的前端，半導(dǎo)體激光光源模塊與光學(xué)整形模塊均通過(guò)機(jī)械方式與殼體連接。
[0012]所述的半導(dǎo)體激光光源模塊包括半導(dǎo)體激光光源和安裝部件，半導(dǎo)體激光光源固定于安裝部件上，安裝部件上開(kāi)有與殼體匹配的螺絲孔，安裝時(shí)半導(dǎo)體激光器光源模塊從殼體后部插入殼體，所述的安裝部件上設(shè)有半導(dǎo)體激光光源的電源正極接口和負(fù)極接口，氣體輸入接口以及信號(hào)接口 ；所述的半導(dǎo)體激光光源的電源正極接口與負(fù)極接口與外接電源相連，用于給半導(dǎo)體激光光源供電。所述的氣體輸入接口用于給高功率半導(dǎo)體激光器加工光源系統(tǒng)內(nèi)部沖入惰性氣體，惰性氣體可以保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部的性能穩(wěn)定。所述的信號(hào)接口將半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)傳輸至外部的控制系統(tǒng)。
[0013]所述的光學(xué)整形模塊包括模塊外殼A以及透鏡組，對(duì)半導(dǎo)體激光光源發(fā)出的激光光束進(jìn)行光學(xué)整形，得到所需要的光斑；光學(xué)整形模塊的模塊外殼A前端嵌有平面保護(hù)鏡，平面保護(hù)鏡分為2層且外層保護(hù)鏡片可以拆卸。所述的模塊外殼A的后端有與殼體匹配的安裝板，安裝板上開(kāi)有螺絲孔，通過(guò)螺絲可以將光學(xué)整形模塊與殼體連接固定。
[0014]所述的透鏡組包括至少2片柱透鏡或者球透鏡。
[0015]所述的半導(dǎo)體激光光源模塊的安裝部件上還開(kāi)有入液孔，出液孔及液體制冷通道，且入液孔、出液孔及液體制冷通道與液體制冷型的半導(dǎo)體激光光源制冷結(jié)構(gòu)匹配。
[0016]所述的安裝部件包括通水塊和后殼板，半導(dǎo)體激光光源固定安裝于通水塊上，通水塊固定于后殼板上，所述的后殼板上設(shè)有與殼體匹配的螺絲孔，安裝時(shí)半導(dǎo)體激光光源模塊從殼體后部插入殼體內(nèi)，將后殼板與殼體通過(guò)螺絲固定。所述的電源正極接口和負(fù)極接口，氣體輸入接口，信號(hào)接口，入液孔及出液孔均設(shè)置于后殼板上。所述液體制冷通道設(shè)置于通水塊內(nèi)，通過(guò)設(shè)置于后殼板上的入液孔和出液孔與外接的水循環(huán)系統(tǒng)連接，用于為液體制冷型的半導(dǎo)體激光光源提供冷卻液體。通水塊材料為不銹鋼，以防止制冷液體對(duì)液體制冷通道的腐蝕。
[0017]所述的通水塊和后殼板可以為一體結(jié)構(gòu)。
[0018]所述的后殼版材料為鋁。
[0019]所述的惰性氣體為氮?dú)狻?br>[0020]所述的半導(dǎo)體激光光源模塊還包括指示單元，指示單元可以發(fā)出可見(jiàn)光，該可見(jiàn)光經(jīng)過(guò)光學(xué)整形模塊整形后會(huì)聚于半導(dǎo)體激光光源的光斑焦點(diǎn)處。
[0021]所述的半導(dǎo)體激光光源為半導(dǎo)體激光器疊陣。
[0022]所述的光學(xué)整形模塊的模塊外殼A上設(shè)有入水口和出水口，模塊外殼A內(nèi)分布有水冷通道，冷卻水從光學(xué)整形模塊的入水口進(jìn)入，流經(jīng)模塊外殼A內(nèi)的水冷通道后從出水口流出，保證光學(xué)整形模塊在系統(tǒng)工作時(shí)的溫度處于正常狀態(tài)。
[0023]半導(dǎo)體激光器光源模塊和光學(xué)整形模塊可單獨(dú)安裝與更換，此外半導(dǎo)體激光器光源模塊與光學(xué)整形模塊采用獨(dú)立的制冷液體循環(huán)水路，光學(xué)整形模塊可以直接使用自來(lái)水作為制冷液體，半導(dǎo)體激光器光源模塊一般采用去離子水作為制冷液體。
[0024]所述的殼體上設(shè)有可更換的干燥劑視窗和濕度計(jì)視窗。干燥劑視窗內(nèi)部填裝有可變色式干燥劑，干燥劑用于吸附系統(tǒng)內(nèi)部的潮濕水分，干燥劑失效時(shí)會(huì)改變顏色以警示需要更換。濕度計(jì)視窗內(nèi)部裝有可指示系統(tǒng)腔體內(nèi)部具體濕度值的濕度計(jì)，此濕度計(jì)用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)濕度。
[0025]所述的光學(xué)整形模塊的安裝板與殼體之間增加密封裝置進(jìn)行密封，所述的半導(dǎo)體激光光源模塊的后殼板與殼體之間增加密封裝置進(jìn)行密封。所述的密封裝置為密封圈。
[0026]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1、本實(shí)用新型提出的高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，并且方便系統(tǒng)裝配與設(shè)備后期維護(hù)。
[0028]2、光學(xué)整形模塊和半導(dǎo)體激光光源模塊可以靈活更換，配合生成不同尺寸大小的激光光斑，滿足工業(yè)加工應(yīng)用中不同的需求。
[0029]3、本實(shí)用新型中密封方式為模塊間增加密封圈的方法，比傳統(tǒng)的沿上密封板加密封圈的方式具有更小的待密封面積，因此密封效果更好；此外系統(tǒng)設(shè)有可視的“干燥劑視窗”和“濕度計(jì)視窗”，具有更好的防潮效果，并且可監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部濕度變化，有效防止因內(nèi)部濕度過(guò)大引起內(nèi)部元件表面結(jié)露，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本實(shí)用新型的高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
[0031]圖2為本實(shí)用新型的各模塊示意圖。
[0032]圖3為實(shí)施例的剖面圖。
[0033]圖4為半導(dǎo)體激光器光源模塊的后殼板結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖5為光學(xué)整形模塊的水冷通道的示意圖。
[0035]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:I為半導(dǎo)體激光光源模塊，2為光學(xué)整形模塊，3為殼體，4為半導(dǎo)體激光光源，5為通水塊，6為后殼板，7為安裝板，8為光學(xué)整形模塊的入水口，9為干燥劑視窗，10為濕度計(jì)視窗，11為平面保護(hù)鏡，12為透鏡組，13為電源正極接口，14為電源負(fù)極接口，15為信號(hào)接口，16為入液孔，17為出液孔，18為氣體輸入接口，19為光學(xué)整形模塊的模塊外殼A，20為光學(xué)整形模塊的出水口，21為水冷通道。
【具體實(shí)施方式】
[0036]圖1為本實(shí)用新型的一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)的實(shí)施例，圖2為該實(shí)施例的各模塊示意圖，圖3為本實(shí)施例的剖面圖。一種高功率半導(dǎo)體激光加工光源系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光光源模塊1，光學(xué)整形模塊2和殼體3。所述的半導(dǎo)體激光光源模塊I位于殼體3內(nèi)，所述的光學(xué)整形模塊2位于半導(dǎo)體激光光源模塊I的出光方向上且