一种QCS光纤头水冷扩束聚焦镜的制作方法

本技术涉及激光加工设备，尤其涉及一种qcs光纤头水冷扩束聚焦镜。

背景技术：

1、在激光精密加工领域，如微细切割、钻孔及表面处理等工艺中，加工质量直接取决于聚焦光斑的尺寸、能量分布及稳定性。为获得高质量的加工效果，要求激光光束从光源输出、经光路传输直至最终聚焦的整个过程中保持良好的同轴度。任何环节的光轴偏差都可能导致聚焦光斑变形、能量分散或位置漂移，进而影响加工精度和一致性。

2、为实现上述光路同轴度，通常需将光纤激光器输出的光束通过扩束镜组扩大光斑，再经聚焦镜组会聚至工件表面。在这一过程中，光纤输出头与后续扩束及聚焦组件之间的连接与对准尤为关键。现有连接方式虽能实现基本固定，但在确保长期稳定、高精度的同轴度方面仍面临挑战，尤其是在频繁装拆或振动环境下，光轴容易发生偏移。

技术实现思路

1、本实用新型克服了现有技术的不足，本实用新型提供一种qcs光纤头水冷扩束聚焦镜。

2、为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，包括：

3、qcs光纤头，用于输出激光光束；

4、扩束模组，沿光路设置在qcs光纤头后方，用于扩大激光光束的光斑直径；

5、聚焦物镜组，沿光路设置在扩束模组后方，用于将扩大后的激光光束会聚至工作面；

6、以及，锁紧机构，沿光路连接qcs光纤头和扩束模组，用于以定心夹紧的方式固定qcs光纤头，使qcs光纤头与扩束模组和聚焦物镜组的光轴对正。

7、优选地，锁紧机构包括锁紧套本体和锁紧螺母；

8、锁紧套本体内部设有导向孔，导向孔与qcs光纤头的圆柱段外径间隙配合；

9、锁紧螺母内侧设有第一内螺纹，与设于锁紧套本体末端的第一外螺纹配合；锁紧螺母靠近锁紧套本体的内孔段为内锥面，内锥面的最小孔径小于qcs光纤头的外径。

10、优选地，内锥面的锥度范围为0.5°至3°。

11、优选地，导向孔与qcs光纤头圆柱段之间的单边径向间隙为5μm至25μm。

12、优选地，聚焦物镜组包括沿光路依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；

13、第一透镜为双凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第一透镜与第二透镜胶合；

14、第三透镜为弯月形正透镜；

15、第四透镜为双凸透镜；

16、第五透镜为平凸透镜；

17、第六透镜为双凸透镜。

18、优选地，第一透镜的材质为zf2系列光学玻璃，第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜的材质均为熔融石英。

19、优选地，第二透镜与第三透镜之间、第三透镜与第四透镜之间、第四透镜与第五透镜之间以及第五透镜与第六透镜之间均设置有用于控制空气间隔的隔圈。

20、优选地，扩束模组包括扩束负片固定座、扩束负片、扩束正片镜座、扩束正片和旋转手轮；

21、扩束负片设于扩束负片固定座内，扩束正片设于扩束正片镜座内；

22、旋转手轮套装于扩束正片镜座外部，且通过螺纹副连接；

23、扩束负片固定座与旋转手轮之间设有固定螺钉，固定螺钉限制旋转手轮的轴向移动并允许旋转手轮旋转。

24、优选地，扩束模组还包括限位固定件，限位固定件安装于旋转手轮或扩束正片镜座的尾端，用于轴向限位。

25、优选地，扩束正片的轴向移动行程为±5mm范围。

26、优选地，扩束模组还包括水冷镜筒和至少一个水冷接头；

27、水冷镜筒的前端与扩束负片固定座的尾部连接，后端与限位固定件连接；

28、水冷镜筒的内壁与扩束负片固定座的尾部外表面之间形成有冷却流道；

29、水冷接头安装于水冷镜筒上，并与冷却流道连通。

30、本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型具备以下有益效果：

31、本实用新型提供的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜包括沿光路设置的qcs光纤头、扩束模组、聚焦物镜组以及连接qcs光纤头与扩束模组的锁紧机构。锁紧机构以定心夹紧方式固定qcs光纤头，使qcs光纤头光轴与扩束模组光轴和聚焦物镜组的光轴对正，使光束从输出到聚焦的过程保持同轴，光斑位置稳定。

32、锁紧机构包括带导向孔的锁紧套本体和带内锥面的锁紧螺母。旋紧锁紧螺母时，锁紧螺母的内锥面在qcs光纤头圆柱面上滑动，产生均匀的径向抱紧力，使qcs光纤头自动定位于锁紧套本体的导向孔中心，避免了侧向顶丝固定方式因点接触受力不均导致的光轴倾斜问题。

33、聚焦物镜组包括第一透镜至第六透镜和隔圈，第一透镜与第二透镜胶合，其余透镜为熔融石英材质并按顺序间隔排列。光束经聚焦物镜组传输，多种像差得到减小。相比于透镜片数较少或结构简单的镜组，聚焦物镜组输出的聚焦光斑尺寸更小、形状更圆。

34、扩束模组包括扩束负片固定座、扩束负片、扩束正片镜座、扩束正片、旋转手轮和固定螺钉。旋转手轮通过螺纹驱动扩束正片镜座直线移动，改变扩束正片与扩束负片的间距，从而调节出射光束发散角，实现焦点位置的连续调节，克服了固定式扩束镜必须移动整个镜体或工件来变焦的限制。

35、扩束模组还包括水冷镜筒与水冷接头，形成环绕扩束负片固定座的冷却流道。冷却液流经流道带走扩束负片产生的热量，降低镜片工作温度，抑制因镜片热效应引起焦点位置漂移的现象，使镜组在连续高功率工作时能保持光学性能稳定。

1.一种qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述锁紧机构（4）包括锁紧套本体（41）和锁紧螺母（42）；

3.根据权利要求2所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述内锥面（422）的锥度范围为0.5°至3°；和/或，所述导向孔（411）与所述qcs光纤头（1）圆柱段之间的单边径向间隙为5μm至25μm。

4.根据权利要求1所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述聚焦物镜组（3）包括沿光路依次设置的第一透镜（31）、第二透镜（32）、第三透镜（33）、第四透镜（34）、第五透镜（35）和第六透镜（36）；

5.根据权利要求4所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜（31）的材质为zf2系列光学玻璃，所述第二透镜（32）、第三透镜（33）、第四透镜（34）、第五透镜（35）和第六透镜（36）的材质均为熔融石英。

6.根据权利要求4所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述第二透镜（32）与第三透镜（33）之间、所述第三透镜（33）与第四透镜（34）之间、所述第四透镜（34）与第五透镜（35）之间以及所述第五透镜（35）与第六透镜（36）之间均设置有用于控制空气间隔的隔圈（37）。

7.根据权利要求1所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述扩束模组（2）包括扩束负片固定座（21）、扩束负片（22）、扩束正片镜座（23）、扩束正片（24）和旋转手轮（25）；

8.根据权利要求7所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述扩束模组（2）还包括限位固定件（27），所述限位固定件（27）安装于所述旋转手轮（25）或扩束正片镜座（23）的尾端，用于轴向限位。

9.根据权利要求8所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述扩束正片（24）的轴向移动行程为±5mm范围。

10.根据权利要求8所述的qcs光纤头水冷扩束聚焦镜，其特征在于，所述扩束模组（2）还包括水冷镜筒（28）和至少一个水冷接头（29）；