(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122606892.8 (22)申请日 2021.10.28 (66)本国优先权数据 202111072728.1 2021.09.14 CN (73)专利权人 苏州创鑫激光科技有限公司 地址 215143 江苏省苏州市相城区黄埭镇 长泰路88号 (72)发明人 蒋峰　雷剑　朱之伟　 (51)Int.Cl. B23K 26/00(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)实用新型名称 一种形成复合激光的激光加工系统 (57)摘要 本实用新型实施例提供了一种形成复合激 光的激光加工系统， 包括： 至少两个激光模块、 一 光斑整形器件和一功率控制模块， 所述至少两个 激光模块通过多根输入光纤与所述光斑整形器 件连接并输出一个具有中心光斑和至少一个外 围光斑的复合光斑， 所述功率控制模块与所述至 少两个激光模块电性连接， 并被配置为控制所述 至少两个激光模块在预设范围内的功率可调， 以 使所述中心光斑和所述外围光斑形成不同能量 比例轮廓。 权利要求书1页 说明书9页 附图5页 CN 216990328 U 2022.07.19 CN 216990328 U 1.一种形成复合激光的激光加工系统， 其特 征在于， 包括： 至少两个激光模块、 一 光斑整形器件和一功率控制模块； 所述至少两个激光模块通过多根输入光纤与所述光斑整形器件连接并输出一个具有 中心光斑和至少一个外围光斑的复合 光斑； 所述功率控制模块与 所述至少两个激光模块电性连接， 并被配置为控制所述至少两个 激光模块在预设范围内的功 率可调， 以使 所述中心 光斑和所述外围光斑形成不同能量比例 轮廓。 2.根据权利要求1所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光斑整形器件包括带状光纤 阵列和光波导， 所述带状光纤阵列与所述光波导直接熔接在一起， 所述光纤阵列中的多个 输入光纤 纤芯与所述 光波导的相应波导层对准耦合。 3.根据权利要求2所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光波导各波导层的宽度 大于 所述输入光纤的纤芯直径， 所述各波导层的数值 孔径大于所述带状光纤的数值 孔径。 4.根据权利要求2所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述带状光纤阵列由所述多根输 入光纤一端并行排列并固定形成， 所述输入光纤在所述光纤阵列中的纤芯直径与所述输入 光纤其它部分的纤芯直径保持相同， 所述光波导由包括多个波导层的整形部和输出部组 成， 所述整形部为沿中心光轴对称的光楔， 所述 光楔的端面 为近椭圆形或矩形。 5.根据权利要求4所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光波导的整形部为输出部延 伸而出的部分加工而成， 所述输出部为三包层单芯光纤、 双包层传能光纤或多芯光纤中的 任一一种。 6.根据权利要求5所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光波导的整形部和输出部为 焊接、 熔接、 套接或机 械固定中的任一 一种。 7.根据权利要求2所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光波导具有至少三层波导 层， 所述输出的复合光斑的中心为高斯光斑， 外围为平顶光斑， 所述复合光斑的数值孔径小 于 0.22NA。 8.根据权利要求2所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述光波导具有至少四层波导 层， 所述输出的复合光斑的中心为高斯光斑或平顶光斑， 外围为平顶光斑， 所述复合光斑的 数值孔径小于 0.12NA。 9.根据权利要求1所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述激光模块为小芯径单纤输出 全光纤激光模块， 所述激光模块的最小输出功率大于20 00W， 所述芯径范围为14um  ~100um。 10.根据权利要求1所述的激光加工系统， 其特征在于， 所述至少两个激光模块输出具 有不同波长的至少第一 光束和第二 光束。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216990328 U 2一种形成复合激光的激光加工系统 技术领域 [0001]本实用新型 涉及激光 技术领域， 特别是 涉及一种形成复合激光的激光加工系统。 背景技术 [0002]高功率工业激光材料处理应用领域日新月异， 与单个激光光源用于材料加工技术 相比， 多激光光源复合型高功率激光器可以大大扩展激光加工的范围， 极大提升激光加工 的质量。 比如以新型多芯环形光纤(r ing cores fiber)为光波导的激光器用于低飞溅激光 焊接可以适应不同的焊接应用场景， 提升焊接质量和焊接速度。 这类激光器以替换高成本 半导体高质量复合焊接系统为基本目标， 逐渐向其 他高质量激光焊接应用扩展。 [0003]目前多激光器的复合激光可以采用空间光学系统， 比如偏振 或者波长多激光复用 系统， 或者是基于光纤熔融拉锥合束技术的全光纤信号合束器系统， 将多个相同或者不同 的光源复合 为一个复杂光斑的单光源系统。 [0004]基于空间光学系统的方案， 由于使用复杂的空间光学系统去实现光纤到光纤的光 斑变换/复用/耦合， 系统长期可靠性存在风险， 成本高。 [0005]基于熔融拉锥的方案， 会导致光源的数值孔径损失很大。 为补偿拉锥型合束的NA 劣化， 被迫要求采用高亮度的单横模激光光源和更细的输入光纤芯径， 这样不仅限制 了每 个输入模块的最高功率(一般小于2000W/模块)， 而且由于单横模激光的强拉曼风险， 必须 对激光输入/光波导及其系统抗反射做出复杂设计补偿， 大大增加了成本， 降低长期可靠 性。 也对一些复杂的应用场景(高反射加工环境)不能很好的适应。 实用新型内容 [0006]鉴于上述问题， 提出了本实用新型实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部 分地解决上述问题的一种形成复合激光的激光加工系统， 包括： [0007]至少两个激光模块、 一 光斑整形器件和一功率控制模块； [0008]所述至少两个激光模块通过多根输入光纤与所述光斑整形器件连接并输出一个 具有中心光斑和至少一个外围光斑的复合 光斑； [0009]所述功率控制模块与所述至少两个激光模块电性连接， 并被配置为控制所述至少 两个激光模块在预设范围内的功 率可调， 以使 所述中心 光斑和所述外围光斑形成不同能量 比例轮廓； [0010]所述光斑整形器件包括带状光纤阵列和光波导， 所述带状光纤阵列与所述光波导 通过端面耦合并直接连接在一起， 所述光纤阵列中的多个输入光纤纤芯与所述光波导的相 应波导层对准； [0011]所述带状光纤阵列由所述多根输入光纤一端按照预设形状并行排列并固定形成， 所述光纤阵列中的纤芯直径与所述输入光纤其它部分的纤芯直径保持相同； [0012]所述光波导各波导层的宽度大于所述带状光纤的纤芯直径， 所述各波导层的数值 孔径大于所述带状光纤的数值 孔径；说　明　书 1/9 页 3 CN 216990328 U 3