《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》是廣東正業科技股份有限公司於2016年2月4日申請的專利，該專利的申請號為2016100801511，公布號為CN105598582A，授權公布日為2016年5月25日，發明人是余廷勛、徐地華、郭萌祖、梅領亮、陳伯平。
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》公開了一種雷射能量調節裝置以及雷射微加工設備，雷射能量調節裝置包括：雷射器，用於發射雷射脈衝；分光鏡，用於將雷射脈衝分出採樣雷射脈衝；單脈衝能量探頭，用於實時採集採樣雷射脈衝，依據採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值；第一控制晶片，用於將單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號；雷射能量調節器，設定於雷射器出光口一側且位於雷射器與分光鏡之間，用於依據能量調節信號調節所述雷射器發射的雷射脈衝的雷射能量。一種雷射能量調節裝置能夠在雷射器發射雷射脈衝對材料進行微加工過程中能夠及時對雷射能量進行調節，提高了調節速度，提高了調節準確度。
2018年12月20日，《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備
- 公告號：CN105598582A
- 授權日：2016年5月25日
- 申請號：2016100801511
- 申請日：2016年2月4日
- 申請人：廣東正業科技股份有限公司
- 地址：廣東省東莞市松山湖科技產業園區科技九路2號
- 發明人：余廷勛、徐地華、郭萌祖、梅領亮、陳伯平
- Int.Cl.：B23K26/0622(2014.01)I; H01S3/10(2006.01)I
- 代理機構：北京集佳智慧財產權代理有限公司
- 代理人：羅滿
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在雷射微加工過程中，對雷射能量穩定性有非常高的要求，需要雷射功率保持持續穩定，尤其在用雷射鑽FPC等材料的盲孔時，對脈衝雷射的單脈衝能量穩定性以及一致性提出更高的要求，在利用雷射加工的過程中，雷射器可能會受到外界的各種因素以及內部器件老化等原因導致雷射能量不夠穩定或衰減。
截至2016年2月4日，在現有技術中對雷射能量進行補償或者調節的裝置，只能通過小功率探頭106採樣雷射脈衝，具有以下缺點，第一，利用功率探頭106進行雷射脈衝採樣需要較長時間，第二，利用功率探頭106進行雷射脈衝採樣之後計算得到的雷射功率平均值，雷射功率平均值是在一定時間段內對採集到的多個脈衝信號進行計算，但是每個脈衝信號是否穩定並不清楚，最終得到的雷射功率平均值並不能真實反應單脈衝能量穩定性以及一致性。
發明內容
專利目的
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供一種雷射能量調節裝置，能夠在雷射器發射雷射脈衝對材料進行微加工過程中能夠及時對雷射能量進行調節，提高了調節速度，提高了調節準確度。
技術方案
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供如下技術方案：
一種雷射能量調節裝置，包括：
雷射器，用於發射雷射脈衝；
分光鏡，用於將所述雷射脈衝分出採樣雷射脈衝；
單脈衝能量探頭，用於實時採集所述採樣雷射脈衝，依據所述採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值；
第一控制晶片，用於將所述單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號；
雷射能量調節器，設定於所述雷射器出光口一側且位於所述雷射器與所述分光鏡之間，用於依據所述能量調節信號調節所述雷射器發射的雷射脈衝的雷射能量。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：
功率探頭，用於在預設時間段內採集所述分光鏡分出的非採樣雷射脈衝，依據所述非採樣雷射脈衝計算雷射功率平均值；
第二控制晶片，用於將所述雷射功率平均值與所述雷射能量標準值進行比較，依據比較結果生成能量校準信號，將所述能量校準信號傳送至所述雷射能量調節器。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：上位機，用於獲取並存儲所述雷射能量標準值。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：
通信模組，用於將所述雷射能量標準值傳送至所述第一控制晶片以及所述第二控制晶片。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，所述雷射能量調節器包括：
AOM驅動器，用於依據所述能量調節信號和/或所述能量校準信號生成調製信號；
聲光介質晶體，用於接收所述雷射器的雷射脈衝，並依據所述調製信號調節所述雷射能量。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，所述聲光介質晶體為二氧化矽晶體。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括設定於所述雷射器與所述能量調節器之間的擴束鏡。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：
A/D轉換器，用於將所述單脈衝雷射能量值對應的電流信號轉換為數位訊號，並將所述數位訊號傳送至所述第一控制晶片。
優選地，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：
D/A轉換器，用於將所述能量調節信號對應的數位訊號轉換為模擬信號，並將所述模擬信號傳送至所述雷射能量調節器。
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》還提供一種雷射微加工設備，包括上述任一項所述的雷射能量調節裝置。
改善效果
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》所提供的一種雷射能量調節裝置，包括：雷射器，用於發射雷射脈衝；分光鏡，用於將所述雷射脈衝分出採樣雷射脈衝；單脈衝能量探頭，用於實時採集所述採樣雷射脈衝，依據所述採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值；第一控制晶片，用於將所述單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號；雷射能量調節器，設定於所述雷射器出光口一側且位於所述雷射器與所述分光鏡之間，用於依據所述能量調節信號調節所述雷射器發射的雷射脈衝的雷射能量。
在利用《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供的雷射能量調節裝置時，通過單脈衝能量探頭實時採集採樣雷射脈衝，計算單脈衝雷射能量值，單脈衝雷射能量值能夠反映每個時間點的脈衝雷射能量，而不是某一段時間內的平均值，提高了雷射能量的準確率，同時單脈衝能量探頭能夠快速採集分光鏡分出的採樣雷射脈衝，提高了雷射能量調節的速度，第一控制晶片將單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較生成能量調節信號，雷射能量調節器依據所述能量調節信號準確調節雷射能量。
附圖說明
圖1為《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》實施例提供的一種雷射能量調節裝置示意圖。
技術領域
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》涉及雷射微加工技術領域，更具體的說，涉及一種雷射能量調節裝置以及雷射微加工設備。
權利要求
1.一種雷射能量調節裝置，其特徵在於，包括：雷射器，用於發射雷射脈衝；分光鏡，用於將所述雷射脈衝分出採樣雷射脈衝；單脈衝能量探頭，用於實時採集所述採樣雷射脈衝，依據所述採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值；第一控制晶片，用於將所述單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號；雷射能量調節器，設定於所述雷射器出光口一側且位於所述雷射器與所述分光鏡之間，用於依據所述能量調節信號調節所述雷射器發射的雷射脈衝的雷射能量；功率探頭，用於在預設時間段內採集所述分光鏡分出的非採樣雷射脈衝，依據所述非採樣雷射脈衝計算雷射功率平均值；第二控制晶片，用於將所述雷射功率平均值與所述雷射能量標準值進行比較，依據比較結果生成能量校準信號，將所述能量校準信號傳送至所述雷射能量調節器。
2.如權利要求1所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，還包括：上位機，用於獲取並存儲所述雷射能量標準值。
3.如權利要求2所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，還包括：通信模組，用於將所述雷射能量標準值傳送至所述第一控制晶片以及所述第二控制晶片。
4.如權利要求3所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，所述雷射能量調節器包括：AOM驅動器，用於依據所述能量調節信號和/或所述能量校準信號生成調製信號；聲光介質晶體，用於接收所述雷射器的雷射脈衝，並依據所述調製信號調節所述雷射能量。
5.如權利要求4所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，所述聲光介質晶體為石英晶體。
6.如權利要求1至5任一項所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，還包括設定於所述雷射器與所述能量調節器之間的擴束鏡。
7.如權利要求6所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，還包括：A/D轉換器，用於將所述單脈衝雷射能量值對應的電流信號轉換為數位訊號，並將所述數位訊號傳送至所述第一控制晶片。
8.如權利要求7所述的雷射能量調節裝置，其特徵在於，還包括：D/A轉換器，用於將所述能量調節信號對應的數位訊號轉換為模擬信號，並將所述模擬信號傳送至所述雷射能量調節器。
9.一種雷射微加工設備，其特徵在於，包括權利要求1至8任一項所述的雷射能量調節裝置。
實施方式
參閱圖1，圖1為《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》實施例提供的一種雷射能量調節裝置示意圖。
在一種具體的實施方式中，提供了一種雷射能量調節裝置，包括：雷射器101，用於發射雷射脈衝；分光鏡104，用於將所述雷射脈衝分出採樣雷射脈衝；單脈衝能量探頭105，用於實時採集所述採樣雷射脈衝，依據所述採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值；第一控制晶片，用於將所述單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號；雷射能量調節器103，設定於所述雷射器101出光口一側且位於所述雷射器101與所述分光鏡104之間，用於依據所述能量調節信號調節所述雷射器101發射的雷射脈衝的雷射能量。
具體的，雷射器101包括但不限於脈衝雷射器101，雷射脈衝重複頻率為0～250kHz，功率為0～25W，或者大於25W，單脈衝能量的穩定性要求±1％以內。在利用雷射器101對平台上的材料進行微加工時，打開雷射器101，雷射脈衝通過分光鏡104，被百分之一的分光鏡104分出採樣雷射脈衝，採樣雷射脈衝是雷射脈衝的百分之一，通過單脈衝能量探頭105實時採集採樣雷射脈衝，依據所述採樣雷射脈衝計算單脈衝雷射能量值，第一控制晶片將所述單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較，生成能量調節信號，如果比較結果在閾值範圍內，雷射能量調節器103對雷射脈衝不進行調節，如果比較結果超過了閾值範圍，生成能量調節信號，雷射能量調節器103依據能量調節信號調節所述雷射器101發射的雷射脈衝的雷射能量。在利用《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供的雷射能量調節裝置時，通過單脈衝能量探頭105實時採集採樣雷射脈衝，計算單脈衝雷射能量值，單脈衝雷射能量值能夠反映每個時間點的脈衝雷射能量，而不是某一段時間內的平均值，同時單脈衝能量探頭105能夠快速採集分光鏡104分出的採樣雷射脈衝，第一控制晶片將單脈衝雷射能量值與雷射能量標準值進行比較生成能量調節信號，雷射能量調節器103依據所述能量調節信號準確調節雷射能量。《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供的雷射能量調節裝置實現了雷射器101在對材料進行微加工的過程中，在不影響雷射脈衝加工的情況下，利用單脈衝能量探頭105採集一小部分雷射脈衝作為採樣雷射脈衝，對每一個時間點採集的雷射脈衝進行調節，提高了調節速度，同時提高了調節準確度。
進一步的，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：功率探頭106，用於在預設時間段內採集所述分光鏡104分出的非採樣雷射脈衝，依據所述非採樣雷射脈衝計算雷射功率平均值；第二控制晶片，用於將所述雷射功率平均值與所述雷射能量標準值進行比較，依據比較結果生成能量校準信號，將所述能量校準信號傳送至所述雷射能量調節器103。
具體的，雷射器101發出的雷射脈衝可能會因為雷射器101本身老化等原因導致雷射能量衰減，因此，單脈衝能量探頭105獲取的採樣雷射脈衝是雷射能量衰減後的雷射脈衝，為了提高單脈衝能量探頭105對採樣雷射脈衝採集的準確率，避免因採樣雷射脈衝的衰減導致後續能量調節信號的誤差，該實施方式通過功率探頭106採集所述分光鏡104分出的非採樣雷射脈衝，計算雷射功率平均值，將所述雷射功率平均值與所述雷射能量標準值進行比較，進而通過雷射能量調節器103對雷射能量進行校準，將衰減後的雷射脈衝校正為標準雷射脈衝，即雷射能量達到雷射能量標準值。
進一步的，還包括：上位機108，用於獲取並存儲雷射能量標準值。
進一步的，為了快速傳輸數據，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：通信模組，用於將所述雷射能量標準值傳送至所述第一控制晶片以及所述第二控制晶片。
進一步的，在上述雷射能量調節裝置中，所述雷射能量調節器103包括：AOM驅動器，用於依據所述能量調節信號和/或所述能量校準信號生成調製信號；聲光介質晶體，用於接收所述雷射器101的雷射脈衝，並依據所述調製信號調節所述雷射能量。進一步的，所述聲光介質晶體為二氧化矽晶體。
具體的，雷射能量調節器103採用聲光的技術對雷射進行外調製的技術，主要包括兩個部分，AOM驅動器和聲光介質晶體，雷射脈衝進入二氧化矽晶體，AOM驅動器發出射調製信號載入到晶體上，一部分雷射偏轉一定角度後發生布拉格衍射，出射的一級衍射光為調節後的雷射脈衝。
進一步的，在上述雷射能量調節裝置中，還包括設定於所述雷射器101與所述能量調節器之間的擴束鏡102。
進一步的，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：A/D轉換器，用於將所述單脈衝雷射能量值對應的電流信號轉換為數位訊號，並將所述數位訊號傳送至所述第一控制晶片。
進一步的，在上述雷射能量調節裝置中，還包括：D/A轉換器，用於將所述能量調節信號對應的數位訊號轉換為模擬信號，並將所述模擬信號傳送至所述雷射能量調節器103。
具體的，採集板107上包括第一控制晶片、第二控制晶片、A/D轉換器、D/A轉換器、電源模組以及通信模組等，A/D轉換器的作用是將單脈衝能量探頭105輸出的電流信號轉換成數位訊號，實現數據的模數轉換，雷射能量調節器103需要通過0-1.0V的模擬信號來進行調節，因此傳送給雷射能量調節器103的數位訊號需要轉換為模擬信號，選用D/A轉換器來實現。
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》提供一種雷射能量調節裝置，能夠在雷射器101發射雷射脈衝對材料進行微加工過程中能夠及時對雷射能量進行調節，提高了調節速度，提高了調節準確度。
《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》還提供一種雷射微加工設備，包括上述雷射能量調節裝置，雷射微加工設備能夠通過雷射能量調節裝置實現打孔、切割以及焊接等功能，使得打孔、切割以及焊接等功能更加精確快速。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種雷射能量調節裝置及雷射微加工設備》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
