(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211399811.4 (22)申请日 2022.11.09 (71)申请人 哈尔滨翰奥科技有限公司 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区中 山路153号F420室3 0号 申请人 中国科学院新疆理化 技术研究所 (72)发明人 李林军　潘世烈　段小明　申英杰　 杨玉强　 (74)专利代理 机构 北京睿驰通 程知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11604 专利代理师 张文平 (51)Int.Cl. B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种激光熔接装置 (57)摘要 本发明涉及激光焊接技术领域， 为了解决特 种塑料熔接的技术问题， 提供一种激光熔接装 置， 包括： 1.9 µm激光光源、 控制单元和光斑调节 装置， 所述控制单元通过控制所述激光光源和光 斑调节装置以调节待 熔接物处的激光功率密度； 所述1.9µm激光光源输出功率为100 ‑500W； 所述 控制单元包括时间控制单元、 功率控制单元和光 斑控制单元， 所述时间控制单元用于控制激光光 源的开启时间， 所述功率控制单元用于控制激光 光源的输 出功率， 所述光斑控制单元控制所述光 斑调节装置以调节待 熔接物处的光斑大小； 本发 明能够实现特种塑料高精度切割或焊 接。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 115430912 A 2022.12.06 CN 115430912 A 1.一种激光熔接装置， 其特征在于， 包括： 1.9 µm激光光源、 控制单元和光斑调节装置， 所述控制单 元通过控制所述激光 光源和光斑调节装置以调节待熔接物处的激光功率密度； 所述1.9µm激光光源输出功率 为100‑500W； 所述控制单元包括时间控制单元、 功率控制单元和光斑控制单元， 所述时间控制单元 用于控制 激光光源的开启时间， 所述功率控制单元用于控制 激光光源的输出功率， 所述光 斑控制单 元控制所述 光斑调节装置以调节待熔接物处的光斑大小； 所述光斑调节装置包括： 镜筒、 沿所述镜筒内侧壁轴向设置的 电动滑道以及设置于所 述镜筒内的多个光学镜头， 所述光斑控制单元通过所述电动滑道控制所述多个光学镜头的 间距以调节待熔接物处的光斑大小。 2.根据权利要求1所述的熔接装置， 其特征在于， 所述多个光学镜头包括： 第 一透镜、 第 二透镜和第三透镜， 所述第一透镜作为准直透镜设置于所述镜筒的光入射端； 所述第二透 镜和第三透 镜沿所述电动滑 道滑动来改变待熔接物处的光斑大小。 3.根据权利要求1所述的熔接装置， 其特征在于， 所述激光光源包括： 谐振腔和位于所 述谐振腔内的n个不连续激光晶体， 所述谐振腔由全反镜与输出镜组成， 所述全反镜镀有 1.9µm高反射膜层， 输出镜镀有对1.9 µm透过率为10%的膜层， 所述n个不连续激光晶体均为 Tm:YAP， 所述 n个不连续激光晶体均采用侧面泵浦方式； 其中， 每一所述激光晶体侧面分别设置有环绕所述激光晶体的半导体泵浦光源， n个不 连续激光晶体侧 面设置有n个半导体泵浦光源， 每一个所述半导体泵浦光源环绕所述激光 晶体的角度小于360度， n个半导体泵浦光源环绕所述n个不连续激光晶体的角度和为360 度， n为大于等于4的自然数。 4.根据权利要求3所述的熔接装置， 其特征在于， 所述n个半导体泵浦光源中任意两个 半导体泵浦光源环绕所述激光晶体的轨迹在所述激光晶体端面沿垂直于光路方向形成的 投影面上的投影不重 叠。 5.根据权利要求4所述的熔接装置， 其特征在于， 所述n个半导体泵浦光源环绕所述激 光晶体的轨迹在所述激光晶体端面沿垂直于光路方向形成的投影面上的投影形成一个完 整的圆。 6.根据权利要求5所述的熔接装置， 其特征在于， 环绕所述n个激光晶体的所述n个半导 体泵浦光源的轨迹在所述激光晶体端面沿垂 直于光路方向形成的投影面上依次投影， 投影 轨迹首尾相接连续形成一个完整的圆。 7.根据权利要求3所述的熔接装置， 其特征在于， 沿光路方向， 所述n个半导体泵浦光源 与对应的所述 n个激光晶体沿光路方向的长度相同。 8.根据权利要求3所述的熔接装置， 其特征在于， 所述n个不连续激光晶体具有相同的 截面。 9.根据权利要求3所述的熔接装置， 其特征在于， 所述n个不连续激光晶体具有相同或 不同的长度。 10.根据权利要求3所述的熔接装置， 其特征在于， 所述n个不连续激光晶体的截面为 3mm*3mm； 所述n个不连续激光晶体的长度为10 ‑20mm， 所述n个不连续激光晶体均为掺Tm的 激光晶体， 掺杂浓度与激光晶体的长度成正比。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115430912 A 2一种激光熔接装 置 技术领域 [0001]本发明涉及激光焊接技 术领域， 特别涉及一种基于1.9 µm激光的熔接装置 。 背景技术 [0002]激光焊接或切割在激光应用领域发挥着重要的作用， 特别是对于大功率激光焊接 或切割的推广及应用越来越受到广泛关注。 [0003]但现有的激光焊接或切割技术中， 一方面对于大功率光源的获取存在技术障碍， 另一方面对于激光焊接或切割的光斑功 率密度的控制也存在瓶颈， 导致激光焊接或切割的 应用受到一定的限制。 发明内容 [0004]本发明的目的是为了解决目前的激光焊接或切割中存在的技术问题， 而提出了一 种基于1.9 µm激光的熔接装置 。 [0005]具体的， 本发明提供一种基于1.9 µm激光的熔接装置， 包括： 1.9 µm激光光源、 控制 单元和光斑调节装置， 所述控制单元通过控制所述激光光源和光斑调节装置以调节待熔接 物处的激光功率密度； 所述1.9µm激光光源输出功率 为100‑500W； 所述控制 单元包括时间控制 单元、 功率控制 单元和光斑控制 单元， 所述时间控制 单元用于控制 激光光源的开启时间， 所述功率控制单元用于控制 激光光源的输出功率， 所 述光斑控制单 元控制所述 光斑调节装置以调节待熔接物处的光斑大小； 所述光斑调节装置包括： 镜筒、 沿所述镜筒内侧壁轴向设置 的电动滑道以及设置 于所述镜筒内的多个光学镜头， 所述光斑控制单元通过所述电动滑道控制所述多个光学镜 头的间距以调节待熔接物处的光斑大小。 [0006]在一些实施例中， 所述多个光学镜头包括： 第一透镜、 第二透镜和第三透镜， 所述 第一透镜作为准直透镜 设置于所述镜筒的光入射端； 所述第二透镜和 第三透镜沿所述电动 滑道滑动来改变待熔接物处的光斑大小。 [0007]在一些实施例中， 所述激光光源包括： 谐振腔和位于所述谐振腔内的n个不连续激 光晶体， 所述谐振腔由全反镜与输出镜组成， 所述全反镜镀有1.9 µm高反射膜层， 输出镜镀 有对1.9µm透过率为10%的膜层， 所述n个不连续激光晶体均为Tm:YAP， 所述n个不连续激光 晶体均采用侧面泵浦方式； 其中， 每一所述激光晶体侧面分别设置有环绕所述激光晶体的半导体泵浦光源， n 个不连续激光晶体侧 面设置有n个半导体泵浦光源， 每一个所述半导体泵浦光源环绕所述 激光晶体的角度小于360度， n个半导体泵浦光源环绕所述n个不连续激光晶体的角度和为 360度， n为大于等于4的自然数。 [0008]在一些实施例中， 所述n个半导体泵浦光源中任意两个半导体泵浦光源环绕所述 激光晶体的轨 迹在所述激光晶体端面沿垂直于光路方向形成的投影面上的投影不重 叠。说　明　书 1/7 页 3 CN 115430912 A 3