專(zhuān)利名稱(chēng)：高速yag固體激光深寬雕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高速YAG固體激光深寬雕刻裝置，屬于激光加工技 術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景激光雕刻是利用高能量密度的激光束作用于目標(biāo)，使目標(biāo)表面發(fā)生物理 或化學(xué)的變化，從而獲得可見(jiàn)圖案的雕刻方式。激光雕刻與傳統(tǒng)的雕刻工藝相 比有明顯的優(yōu)點(diǎn)雕刻窄，節(jié)省材料；只需定位而不需夾緊、劃線(xiàn)、去油等 準(zhǔn)備工序；工件無(wú)機(jī)械應(yīng)力、變形?。环墙佑|式加工、污染小、無(wú)磨損；能 雕刻易碎的脆性材料，和極軟、極硬的材料；速度快，可向任何方向行進(jìn)， 可從任何一點(diǎn)開(kāi)始，雕刻清晰永久，防偽功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好；易于數(shù)控或 計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制，并可多工位操作。近年來(lái)，隨著激光器的可靠性和實(shí)用性的提高，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)器件的改進(jìn)促進(jìn)了激光雕刻技 術(shù)的發(fā)展，使得激光雕刻技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。目前采用調(diào)Q振鏡掃描式的Nd:YAG打標(biāo)機(jī)占據(jù)了廣大的市場(chǎng)，此種標(biāo) 刻方式快速靈活，標(biāo)刻出的圖案平滑美觀，但是其僅能在材料表面標(biāo)記出很 淺很窄的印記，如果需要在材料尤其是金屬材料上標(biāo)刻既深又寬的圖案則需 要多次反復(fù)標(biāo)刻，這樣就會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，效率極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè) 生產(chǎn)的要求。 實(shí)用新型內(nèi)容基于激光雕刻的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上調(diào)Q振境掃描式打標(biāo)機(jī)的不足， 本實(shí)用新型提出一種工業(yè)用Nd:YAG高速激光深雕刻裝置，其以淺切割方式 對(duì)材料進(jìn)行標(biāo)刻，可以高速的在低碳鋼金屬材料上一次性雕刻出深度和寬度 較大的圖案，解決了市場(chǎng)上調(diào)Q振鏡掃描式的Nd:YAG打標(biāo)機(jī)不能夠在低碳 鋼金屬材料上一次性髙速標(biāo)刻出深度和寬度較大圖案形的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。主要包括有He-Ne 激光器1、第一 45度氦氖紅光全反射鏡2、第二 45度氦氖紅光全反射鏡3、 泵浦腔5、光5諧振腔9、擴(kuò)束鏡10和聚焦頭11。由于Nd:YAG激光處于紅 外不可見(jiàn)波段，因此激光器的整個(gè)光路以He-Ne激光器1發(fā)出的紅光作為指 示光，He-Ne激光器1發(fā)出的紅色指示光依次經(jīng)過(guò)第一 45度氦氖紅光全反 射鏡2和第二 45度氮氖紅光全反射鏡3反射后光路旋轉(zhuǎn)180°,再通過(guò)兩個(gè)完 全一樣并對(duì)稱(chēng)放置的、工作物質(zhì)為Nd:YAG晶體棒的泵浦腔5， He-Ne紅光與 Nd:YAG激光保持嚴(yán)格同心輸出，從光學(xué)諧振腔9輸出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡10 后進(jìn)入聚焦頭11，在聚焦頭11內(nèi)，激光依次經(jīng)過(guò)聚焦透鏡12、保護(hù)玻璃13 后，聚焦在低碳鋼金屬材料上。在聚焦頭11的側(cè)壁上設(shè)置有與聚焦頭11內(nèi) 的空腔相連通的、相對(duì)位置不變的用于通入純氧的輔助氣體噴嘴接口 14。本實(shí)用新型的有益效果由于純氧跟低碳鋼材料發(fā)生氧化燃燒反應(yīng)即可 實(shí)現(xiàn)在低碳鋼金屬材料上進(jìn)行深寬雕刻，實(shí)現(xiàn)了在低碳鋼金屬材料上一次性 高速雕刻出深度和寬度較大的圖案，適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。

圖1是本實(shí)用新型的示意圖；1、氦氖激光器2、第一 45度氦氖紅光全反射鏡3、第二45度氦氖紅 光全反射鏡4、 1064納米高反射鏡5、泵浦腔6、連續(xù)氪燈7、Nd:YAG 晶體棒8、輸出鏡9、光學(xué)諧振腔10、擴(kuò)束鏡11、聚焦頭12、聚焦 透鏡13、保護(hù)玻璃14、輔助氣體噴嘴。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在圖1中，激光器部分采用連續(xù)氪燈雙燈泵浦雙棒串接對(duì)稱(chēng)平行平面光 學(xué)諧振腔放置，以提高輸出功率并保證高功率輸出時(shí)具有較小的光束發(fā)散角、 較窄的譜線(xiàn)寬度，和穩(wěn)定的大模體積激光輸出。激光器的工作物質(zhì)選用 一wmxl20加/n摻雜0.9。/0的優(yōu)質(zhì)Nd:YAG晶體棒7，晶體棒的表面經(jīng)過(guò)磨砂化處理，以提高晶體棒對(duì)泵浦光能的吸收，晶體棒的兩端面經(jīng)過(guò)鍍膜優(yōu)化處理，以保證激光更良好的輸出。泵浦燈采用0/mnxl2O加加的連續(xù)氪燈6，燈內(nèi)氣體 成分比例和氣壓均根據(jù)激光電源和發(fā)光光譜要求配置，燈壁為摻鈰石英玻璃 管，可以將將有害的400nrn以下短波長(zhǎng)紫外光轉(zhuǎn)化為Nd:YAG晶體可以吸收 的光譜，以提高功率輸出。泵浦腔為雙橢圓金屬腔5，腔內(nèi)全部鍍金，以提高 反射率，使光能充分的被晶體棒所吸收。整個(gè)光路系統(tǒng)以H^~Ne紅光1作為 指示光，氦氖激光器1發(fā)出紅光經(jīng)過(guò)第一 45度紅光全反射鏡2和第二 45度 紅光全反射鏡3反射后旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)整個(gè)光路進(jìn)行準(zhǔn)直，He~Ne紅光和 Nd:YAG激光保證嚴(yán)格同心。兩個(gè)構(gòu)造完全相同的雙燈泵浦腔5采取對(duì)稱(chēng)放 置，Nd:YAG激光在光學(xué)諧振腔9高反鏡4和諧振腔輸出鏡8間振蕩輸出，經(jīng) 過(guò)擴(kuò)束鏡9擴(kuò)束和通入輔助氣體純氧的聚焦頭后作用在低碳鋼材料上，即可 實(shí)現(xiàn)在低碳鋼材料上深寬雕刻。激光擴(kuò)束是為了聚焦后焦點(diǎn)光斑更小焦深更 長(zhǎng)，更有利于工業(yè)加工。
權(quán)利要求1、高速YAG固體激光深寬雕刻機(jī)，其特征在于主要包括有He-Ne激光器(1)、第一45度氦氖紅光全反射鏡(2)、第二45度氦氖紅光全反射鏡(3)、泵浦腔(5)、輸出鏡(8)、擴(kuò)束鏡(9)和聚焦頭(10)；He-Ne激光器(1)發(fā)出的紅色指示光依次經(jīng)過(guò)第一45度氦氖紅光全反射鏡(2)和第二45度氦氖紅光全反射鏡(3)反射后光路旋轉(zhuǎn)180°，再通過(guò)兩個(gè)完全一樣并對(duì)稱(chēng)放置的、工作物質(zhì)為Nd:YAG晶體棒的泵浦腔(5)，從光學(xué)諧振腔(9)輸出的激光依次經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡(10)后進(jìn)入聚焦頭(11)，在聚焦頭(11)內(nèi)，激光依次經(jīng)過(guò)聚焦透鏡(12)、保護(hù)玻璃(13)后，聚焦在雕刻材料上，在聚焦頭(11)的側(cè)壁上設(shè)置有與聚焦頭(11)內(nèi)的空腔相連通的、用于通入純氧的輔助氣體噴嘴接口(14)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種高速YAG固體激光深寬雕刻裝置，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。He-Ne激光器(1)發(fā)出的紅色指示光依次經(jīng)過(guò)第一45度氦氖紅光全反射鏡(2)和第二45度氦氖紅光全反射鏡(3)反射后通過(guò)兩個(gè)完全一樣并對(duì)稱(chēng)放置的、工作物質(zhì)為Nd:YAG晶體棒的泵浦腔(5)，從光學(xué)諧振腔(9)輸出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡(10)后進(jìn)入聚焦頭(11)，在聚焦頭內(nèi)，激光依次經(jīng)過(guò)聚焦透鏡(12)、保護(hù)玻璃(13)后，聚焦在雕刻材料上，在聚焦頭的側(cè)壁上設(shè)置有與聚焦頭內(nèi)的空腔相連通的、用于通入純氧的輔助氣體噴嘴接口(14)。實(shí)現(xiàn)了在低碳鋼金屬材料上一次性高速雕刻出深度和寬度較大的圖案，適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。
文檔編號(hào)B23K26/06GK201089064SQ20072016946
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者劉學(xué)勝, 張曉兵, 張曉鵬, 王智勇, 陳新松 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)