光束整形在激光塑料焊接中的應(yīng)用分析光塑料焊接中的應(yīng)用分析

　　均勻的激光線

　　通過微透鏡陣列元件可以將任何準(zhǔn)直激光束分成多個小射束，生成均勻的激光線。在陣列后的每個束波被聚焦形成激光線。所有這些聚焦的束波疊加形成了均勻的激光線。在掩膜焊接中，均勻激光線用于焊接在一個平面內(nèi)的任何形狀。

　　高度定制的光束形狀

　　如果要求加工時(shí)間短和/或不能移動部件，那么應(yīng)該優(yōu)先選擇使用同步焊接。根據(jù)焊接形狀的復(fù)雜性，可以使用折射或衍射光學(xué)元件。簡單的形狀例如環(huán)形，可以通過特殊的透鏡來形成，而更復(fù)雜的形狀，例如橢圓形、正方形， 原則上可以通過使用衍射光學(xué)元件生成2D形狀。每個焊接形狀通常都是根據(jù)客戶的需求定制的，同步焊接的衍射光學(xué)元件也是如此。由于要在玻璃基板的表面蝕刻特定的衍射結(jié)構(gòu)，衍射光學(xué)元件的價(jià)格不菲，但是可以承受。此外，衍射光學(xué)元件衍射產(chǎn)生的光束形狀是固定的。這一限制可以通過使用類似程控衍射光學(xué)元件——硅基液晶（LCoS）基板來克服。

衍射光學(xué)元件

　　高反射LCoS基板已成功應(yīng)用在激光聚合物焊接中（圖4）。該基板可以承受激光功率高達(dá)100瓦以上的輻照。此外，線性偏振激光束的形狀和強(qiáng)度分布可以在幾秒鐘內(nèi)得到修改，無需更改任何設(shè)置。修改后相當(dāng)于快速調(diào)整了焊縫寬度和焊接過程中的溫度分布優(yōu)化。

　　小結(jié)

　　折射和衍射光束整形技術(shù)已經(jīng)在塑料激光焊接中找到用武之地。在輪廓焊接和準(zhǔn)同步焊接中，M形強(qiáng)度分布的圓形平頂光束可以確保在焊接過程中沿著焊縫的溫度分布保持均勻。同步焊接中，可以通過衍射光學(xué)元件生成任何2D 形狀。未來，LCoS基板將賦予激光光束整形技術(shù)更大的靈活性，從而促進(jìn)激光聚合物焊接的發(fā)展。(作者：Daniel Vogler)