1.本发明属于激光技术领域，特别涉及一种激光加工设备以及激光器分束光路控制系统。
背景技术：2.激光加工是一种非接触加工方式，具有能量密度高、方向性好、高相干性、热影响区小等优点，在工业加工领域中备受青睐。激光加工作为一种新型的加工方式，比传统的机械加工更加精密、准确、迅速，广泛应用于航空航天，医疗，军事等领域。
技术实现要素：3.本发明实施例之一，一种激光加工设备，该设备包括按照光路依次设置的激光器、扩束镜、λ/2波片、偏振分光镜、1号衰减器、1号加工头、1号靶材、1号工作台，以及反射镜、2号衰减器、2号加工头、2号靶材、2号工作台。同时还包括工控机与1号衰减器、1号加工头、2号衰减器、2号加工头连接。其中，衰减器使用可编程式光束衰减器，通过加载自定义函数，使得激光功率随时间改变发生周期性变化，实现加工过程中对分束光路功率和光开关的快速精确控制。
4.本发明实施例的有益效果之一，是实现了一种灵活可调、参数可控、稳定高效的激光器光路分束控制系统，改进了激光双光束沉积加工的控制精度。
附图说明
5.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
6.图1为根据本发明实施例之一的激光器分束光路控制系统的示意图。
7.图2为根据本发明实施例之一的激光器分束光路控制系统的示意图。
8.其中，1——激光器，2——扩束镜，3——λ/2波片，4——偏振分光镜，5——1号衰减器，6——1号加工头，7——1号靶材，8——1号工作台，9——反射镜，10——2号衰减器，11——2号加工头，12——2号靶材，13——2号工作台，14——工控机，15——基材。
具体实施方式
9.随着激光技术的发展，激光器的功率有了重大突破，目前超快激光器功率可以高达几千瓦。当高功率激光器用于激光加工，为了满足高质量、高精度、高效率的加工要求，衍生出多种激光分束并行加工方法，如多头加工。
10.多头加工方法可以将高功率激光分为若干束光路，用来同步加工，极大的提高了能量利用率和加工效率。但是该方法分出来的激光束功率在加工过程中无法调节，每路激光只能统一开关光或者外加光挡进行遮挡，极大的限制了高功率激光器的应用。
11.对于部分特殊应用，如激光双光束沉积，需要在加工过程中随时间变化对分束的两路光功率进行实时调整，并根据预先设计的沉积效果，对每路光要进行单独开关光控制。
12.当前使用单台激光器进行分束满足不了加工要求，只能采用多台激光器进行加工，激光器输出能量大部分被浪费。
13.根据一个或者多个实施例，如图1所示。一种激光器分束光路控制系统，包括激光器、扩束镜、λ/2波片、偏振分光镜、1号衰减器、1号加工头、1号靶材、1号工作台、反射镜、2号衰减器、2号加工头、2号靶材、2号工作台和工控机。该控制系统沿着激光器发射的激光光路依次设置有扩束镜、λ/2波片、偏振分光镜、1号衰减器和1号加工头，由1号加工头对在1号工作台上的1号靶材进行加工，沿着所述偏振分光镜的透射光路，依次设置有反射镜、2号衰减器、2号加工头，由2号加工头对位于2号工作台上的2号靶材进行加工。
14.该激光器分束光路控制系统的工作原理是，所述激光器发出的激光束入射到扩束镜中进行扩束，然后通过λ/2波片调整光束偏振角度，再经过偏振分光镜进行分束；反射的s光经过1号衰减器进行功率衰减后进入1号加工头中，然后聚焦在1号靶材表面，1号靶材固定在1号工作台上；透射的p光经过反射镜反射到2号衰减器进行功率衰减，然后进入2号加工头中并聚焦在2号靶材表面，2号靶材固定在2号工作台上；所述工控机分别与所述激光器、1号衰减器、1号加工头、2号衰减器、2号加工头连接，用于同步控制所述激光器、1号衰减器、1号加工头、2号衰减器、2号加工头。
15.所述激光器发射激光波长为343nm～1064nm，脉冲频率为1～2000khz，光束质量因子≤1.3，功率稳定性≤3％，偏振类型为线偏振光；
16.所述1号衰减器和2号衰减器功率衰减范围为0.05％～99.95％；
17.所述1号衰减器和2号衰减器可加载自定义函数，使得激光功率随时间改变发生周期性变化；
18.所述1号衰减器可以跟所述1号加工头进行同步控制，所述2号衰减器可以跟所述2号加工头进行同步控制，实现加工过程中分束光路的光束能量及开关光等参数控制；
19.所述1号加工头和所述2号加工头进行同步控制，实现整个光路的同步加工；在这里，所述1号加工头和所述2号加工头同步控制，时间可调，加工轨迹分别可调。这里同步指的是时间同步，触发信号给到后，两个加工头同时进行加工，也可以按照设定延时先后加工。加工轨迹(即加工头执行的动作)可以一致，也可以不一致，可以分别单独进行设置。
20.本发明实施例的有益效果之一在于，提供一种激光器分束光路控制系统，能够解决现有光路分束技术加工过程光束能量、开关光等参数不可控的问题。
21.根据一个或者多个实施例，如图2，一种激光器分束光路控制系统，包括：激光器1、扩束镜2、λ/2波片3、偏振分光镜4、1号衰减器5、1号加工头6、1号靶材7、1号工作台8、反射镜9、2号衰减器10、2号加工头11、2号靶材12、工控机14和基材15。
22.所述激光器1发出的激光束入射到扩束镜2中进行扩束，然后通过λ/2波片3调整光束偏振角度，再经过偏振分光镜4进行分束；反射的s光经过1号衰减器5进行功率衰减后进入1号加工头6中，然后聚焦在1号靶材7表面，1号靶材7固定在1号工作台8左侧；透射的p光经过反射镜9反射到2号衰减器10进行功率衰减，然后进入2号加工头11中并聚焦在2号靶材12表面，2号靶材12固定在1号工作台8右侧。
23.基材15固定在1号工件台8上方，用来收集激光作用在1号靶材7和2号靶材12上产
生的等离子体，形成沉积薄膜；所述工控机14分别与所述激光器1、1号衰减器5、1号加工头6、2号衰减器10、2号加工头11连接，用于同步控制所述所述激光器1、1号衰减器5、1号加工头6、2号衰减器10、2号加工头11。通过本公开的激光器分束光路控制系统，将单个激光器光路分成双路，对靶材实施双光束同步加工，可以精确控制沉积薄膜的成分和厚度，形成复合结构沉积薄膜。
24.所述激光器1采用德国edgewave公司生产px100-3-gf超短脉冲激光器，发射激光波长为355nm，脉冲频率为1～2000khz，光束质量因子≤1.3，功率稳定性≤3％，偏振类型为垂直偏振的线偏振光。所述1号衰减器5和2号衰减器10均为电动透射式衰减器，初始功率衰减值均设置为35％，并且所述1号衰减器5和所述2号衰减器10分别加载不同功率函数，使得所述1号衰减器5衰减值随时间变化越来越小，所述2号衰减器10衰减值随时间变化越来越大，以此产生不同结构的等离子体沉积薄膜。所述1号衰减器5跟所述1号加工头6进行同步控制，所述2号衰减器10跟所述2号加工头11进行同步控制，实现加工过程中分束光路的光束能量及开关光等参数控制。所述1号加工头6和所述2号加工头11进行同步控制，实现整个光路的同步加工，同步时间为0～1s，所述1号加工头6和所述2号加工头11加工轨迹一致，以保证等离子体在基材15上进行均匀沉积。这里，由于衰减器可以设置固定的衰减数字，也可以可加载自定义函数，使衰减按照函数关系随时间变化，满足不同的激光加工要求。通过函数实时改变激光功率，直接导致沉积的薄膜中两种靶材含量的改变，产生不同效果的薄膜结构。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
26.1、本公开在原有光路分束结构中加入电动衰减器，结构简单，可实现对分束光路功率以及光开关的快速精确调节，易于与原有系统结合，实现自动化控制。
27.2、本公开的激光器光路分束控制系统可加载自定义函数，使得激光功率随时间改变发生周期性变化，与激光器控制系统结合，可以实现加工过程中分束光路激光功率的定制化，满足激光精密加工要求。
28.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种激光器分束光路控制系统，其特征在于，该控制系统包括，沿着激光器发射的激光光路依次设置的扩束镜、λ/2波片、分光镜，以及沿着所述分光镜反射光路依次设置的第一衰减器、第一加工头，沿着所述分光镜透射光路依次设置的反射镜、第二衰减器、第二加工头。2.根据权利要求1所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括第一工作台和第二工作台，在第一工作台上设置有第一靶材，由第一加工头对在第一工作台上的第一靶材进行加工，在第二工作台上设置有第二靶材，由第二加工头对在第二工作台上的第二靶材进行加工。3.根据权利要求1所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括第一工作台，在第一工作台上设置有第一靶材和第二靶材，由第一加工头和第二加工头分别对所述第一靶材和第二靶材进行加工。4.根据权利要求3所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，在第一靶材和第二靶材上方设有基材，用于收集当激光作用在第一靶材和第二靶材上产生的等离子体，形成沉积薄膜。5.根据权利要求1所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，所述分光镜是偏振分光镜。6.根据权利要求1所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，所述衰减器是电动衰减器。7.根据权利要求1所述的激光器分束光路控制系统，其特征在于，所述控制系统包括主控制器或者工控机，所述第一衰减器、第一加工头、第二衰减器、第二加工头接入所述主控制器或者工控机。8.一种激光加工设备，其特征在于，包括激光器以及如权利要求1所述的激光器分束光路控制系统。9.根据权利要求8所述的激光加工设备，其特征在于，所述加工设备包括主控制器，该主控制器连接所述激光器以及激光器分束光路控制系统。10.根据权利要求8所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光器是超短脉冲激光器。
技术总结本发明公开了一种激光器分束光路控制系统，该控制系统包括，沿着激光器发射的激光光路依次设置的扩束镜、λ/2波片、分光镜，以及沿着所述分光镜反射光路依次设置的第一衰减器、第一加工头，沿着所述分光镜透射光路依次设置的反射镜、第二衰减器、第二加工头。在第一工作台上设置有第一靶材，由第一加工头对在第一工作台上的第一靶材进行加工。在第二工作台上设置有第二靶材，由第二加工头对在第二工作台上的第二靶材进行加工。的第二靶材进行加工。的第二靶材进行加工。
技术研发人员：汪于涛 骆公序 王丽 张磊 黄羲凌 王浩
受保护的技术使用者：上海市激光技术研究所
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/11/1
