以色列Holoor的點環(huán)形光束整形器

Holoor可調(diào)點環(huán)形光束整形鏡，應(yīng)用于激光焊接，提高焊接質(zhì)量

Holoor點環(huán)形光束整形鏡片，可調(diào)控點環(huán)光能量比，以提高高功率激光焊接速度和焊接質(zhì)量。

最近，隨著高功率近紅外光纖激光器的供應(yīng)量增加，且價格合理，功率實際上已不再是激光焊接過程速度的限制因素。相反，其他物理現(xiàn)象，如飛濺、咬邊、駝峰和焊接孔隙率，在高焊接速度下成為主導(dǎo)。當(dāng)使用由同心環(huán)和點光斑組成的特殊光斑輪廓時，這些現(xiàn)象已被證明大大減少。然而，對于不同的焊接工藝參數(shù)和不同的系統(tǒng)設(shè)置，點和環(huán)之間的最佳功率比不同，因此可調(diào)節(jié)的環(huán)點比使系統(tǒng)制造商能夠為每個工藝找到最佳工作點。

用單模激光器焊接鋁箔。左圖-使用高斯光斑；右圖-使用Flexishaper可調(diào)點環(huán)形光束整形器。兩種焊接方式的功率和速度相同。

為了滿足這一需求，HOLO/OR推出了Flexishaper可調(diào)點環(huán)形光束整形器光學(xué)模塊，用于控制調(diào)節(jié)點環(huán)比。Holoor點環(huán)形光束整形鏡片是一種衍射整形解決方案，由放置在同一光軸元件DOE組成，當(dāng)它們相互旋轉(zhuǎn)時，可以將通過它們傳播的光束從中心光斑的100%功率塑造到周圍環(huán)處的~80%功率，中心幾乎沒有能量，對這些狀態(tài)之間的功率比進(jìn)行連續(xù)的全范圍控制。

下圖是旋轉(zhuǎn)方向的強(qiáng)度分布，0°時所有功率都集中到中心點，15°時幾乎所有的功率都集中到環(huán)上，7.5°時是一個可調(diào)點環(huán)形能量比例分布的位置，其中的一部分能量在中心點，另一部分能量在周圍的環(huán)。

旋轉(zhuǎn)鏡片改變強(qiáng)度分布，不同設(shè)置下點環(huán)形之間的功率分布

Flexishaper DOE可以安裝到現(xiàn)成的手動或電動旋轉(zhuǎn)支架中，形成一個光學(xué)模塊。該模塊可以以多種配置集成到光軸中，不需要高數(shù)值孔徑或其他與標(biāo)準(zhǔn)激光焊接光學(xué)器件不同的昂貴光學(xué)器件。Flexishaper光束整形DOE可與單模和多模激光器一起使用，并可適用于通常與千瓦級激光器一起使用的大光束（直徑15-22mm），從而實現(xiàn)大范圍的宏觀和微觀焊接工藝。

一旦找到工藝的最佳比率，就可以用單個靜態(tài)DOE替換模塊，以產(chǎn)生所需的確切比率，從而使解決方案更具成本效益。

用于可調(diào)環(huán)到點成形的Flexishaper概念由以色列Holoor在2019年的一篇學(xué)術(shù)文章中介紹。 然后改進(jìn)為旋轉(zhuǎn)模塊形式，并于2021年發(fā)布。

該模塊形式與Holoor的姊妹公司SCANLAB和BLACKBIRD合作進(jìn)行了單模高速箔激光焊接的測試和驗證，焊接速度提高30%，功率高達(dá)700W，在更高的激光功率接近1KW的情況下，焊接兩塊100微米的不銹鋼板的重疊部分，有可能達(dá)到55%以上。

使用SCANLAB和BLACKBIRD驗證Flexishaper概念:左圖SM高斯點焊，沒有使用Flexishaper;右圖SM激光器與Flexishaper可調(diào)點環(huán)形光束整形器。

以色列Holoor的點環(huán)形光束整形器