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原文传递基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置

专利名称：	基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置
摘要：	本发明提供了一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，属于超精密加工技术领域，包括：加工刀架、二次谐波旋转台和多普勒激光器；加工刀架安装在二次谐波旋转台前端；多普勒激光器安装在二次谐波旋转台后端；加工刀架为加工执行机构，是激光聚焦的位置；二次谐波旋转台用于根据实际使用需求，对激光波长进行倍减或二倍减的改变；多普勒激光器安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应改变激光波长；本发明能够在一台设备上输出不同波段的激光，并可对激光波长进行微调，以尽可能趋近复合材料对不同激光波长的需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	张建国;李欣欢;许剑锋;马善意;陈肖;肖峻峰
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-01T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310650902.9
公开号：	CN116985275A
代理机构：	武汉华之喻知识产权代理有限公司
代理人：	李君
分类号：	B28D1/22;B28D7/00;B;B28;B28D;B28D1;B28D7;B28D1/22;B28D7/00
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种基于二次谐波和多普勒效应的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，包括：加工刀架(A)、二次谐波旋转台(B)和多普勒激光器(C)；所述加工刀架(A)安装在所述二次谐波旋转台(B)前端；所述多普勒激光器(C)安装在所述二次谐波旋转台(B)后端；所述加工刀架(A)为加工执行机构，是激光聚焦的位置；所述二次谐波旋转台(B)用于根据实际使用需求，对激光波长进行倍减或二倍减的改变；所述多普勒激光器(C)安装有压电陶瓷，通过在压电陶瓷上施加极化电压，使脉冲激光与金刚石刀具的相对运动，利用多普勒效应改变激光波长；其中，压电陶瓷的振动频率与脉冲激光的频率相同，在压电陶瓷做伸张运动或压缩运动时通有脉冲激光，使激光与金刚石刀具发生相对运动，产生多普勒频移。 2.根据权利要求1所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述加工刀架(A)包括刀座(A1)、金刚石刀具(A2)、盖板(A3)、调节螺栓(A4)、连接板(A5)和底板(A6)；所述连接板(A5)安装在底板(A6)上方，且所述连接板(A5)与所述底板(A6)垂直安装；所述调节螺栓(A4)安装在所述连接板(A5)上方；所述金刚石刀具(A2)安装在所述刀座(A1)上方；所述盖板(A3)安装在金刚石刀具(A2)上方；所述连接板(A5)上设置有孔，使脉冲激光穿过孔进入刀座(A1)和盖板(A3)之间；所述金刚石刀具(A2)为透明的，使激光从金刚石刀具(A2)后端射入，从金刚石刀具(A2)刀尖处射出；所述调节螺栓(A4)用于通过旋转调节刀座(A1)垂直上下运动，调整不同加工区域的对刀操作；所述刀座(A1)和盖板(A3)包裹所述金刚石刀具(A2)用于避免加工过程中产生的杂物和切削液对激光光路传递的影响。 3.根据权利要求1或2所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述二次谐波旋转台(B)包括二次谐波晶体(B1)、旋转台(B2)、安装台(B3)、从动轮(B4)、主动轮(B5)和电机(B6)；所述电机(B6)安装在安装台(B3)下方，所述主动轮(B5)与所述从动轮(B4)带动连接；所述旋转台(B2)安装在从动轮(B4)上方；所述二次谐波晶体(B1)包括三个，以0、1、2的方式排列组合；所述二次谐波晶体(B1)安装在旋转台(B2)上方；所述电机(B6)用于通过外界激励旋转，带动主动轮(B5)并驱动从动轮(B4)转动；所述电机(B6)每次旋转的步距为120°，使所述二次谐波晶体(B1)旋转到工作位置；其中，0为不处理激光波长，1为激光波长减半，2为激光波长减为四分之一。 4.根据权利要求3所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述多普勒激光器(C)包括：三轴精密位移台(C1)、激光发生器(C2)、正向纵振压电陶瓷(C3)、通电极片(C4)、逆向纵振压电陶瓷(C5)和激光输出头(C6)；所述激光发生器(C2)在所述三轴精密位移台(C1)上方；所述三轴精密位移台(C1)调节激光的位置；所述正向纵振压电陶瓷(C3)在激光发生器(C2)的前端，所述正向纵振压电陶瓷(C3)与逆向纵振压电陶瓷(C5)带动前端的激光输出头高频振动；其中，所述正向纵振压电陶瓷(C3)极化方向与逆向纵振压电陶瓷(C5)极化方向安装相反，中间为通电极片(C4)；所述正向纵振压电陶瓷(C3)与逆向纵振压电陶瓷(C5)中间共用一个电极，所述正向纵振压电陶瓷(C3)与逆向纵振压电陶瓷(C5)的外端接相同的负极，振动方向相同；所述正向纵振压电陶瓷(C3)和逆向纵振压电陶瓷(C5)的振动频率与脉冲激光的频率相同；所述正向纵振压电陶瓷(C3)和逆向纵振压电陶瓷(C5)每次伸缩时间只有伸张运动或者压缩运动通有激光，使激光与金刚石刀具(A2)发生相对运动，产生多普勒频移。 5.根据权利要求1或4所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，激光波长为1064nm。 6.根据权利要求1或4所述的多波长激光辅助加工装置，其特征在于，所述压电陶瓷为PZT-8，极化模式为d31。
所属类别：	发明专利