一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，包括1064nm波長諧振腔、532nm波長諧振腔、用于產(chǎn)生激光的泵浦模塊，以及用于使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換的直線平移型波長自由切換系統(tǒng)。本實用新型可根據(jù)需要改變輸出波長以滿足加工多樣性，具有光學(xué)耦合簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效應(yīng)小且比較均勻、倍頻效率高、激光器穩(wěn)定性好等特點。
【專利說明】—種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，特別涉及一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器。

【背景技術(shù)】
[0002]激光加工技術(shù)作為先進(jìn)制造技術(shù)之一，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、加工技術(shù)革新、國防信息化等方面發(fā)揮著重要作用，激光被譽為“萬能加工工具”，未來制造系統(tǒng)的共同加工手段。例如近年來，廣泛應(yīng)用于薄鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等金屬材料的切割、打標(biāo)、沖孔的1064nm紅外激光加工系統(tǒng)；以及最近幾年逐漸興起用于陶瓷片、玻璃、PCB板、太陽能電池片等材料的532nm綠光激光加工系統(tǒng)。
[0003]但是目前大部分激光器要不是單一波長輸出，例如，專利“一種532nm綠光激光器(CN201320703515.9) ”等，要么是雙波長同時輸出，如專利“紅綠雙波長激光器” (CN02117364.8)等，不能自由切換選擇某一波長輸出，即使目前有選擇波長輸出的激光器也是幾種波長分幾路分別同時輸出，相當(dāng)于幾臺激光器同時使用，如專利“一種風(fēng)速儀用三端輸出雙532nm與808nm波長光纖激光”(CN201320659650.8)等，無法實現(xiàn)一棒多波長輸出技術(shù)，使得激光器應(yīng)用起來比較繁瑣，不利于工業(yè)化現(xiàn)場的應(yīng)用。
[0004]因此，有必要研究一種1064nm及532nm自由切換的激光器，可根據(jù)需要改變輸出波長，滿足加工的多樣性的需要。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種可根據(jù)需要改變輸出波長以滿足加工多樣性的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，包括1064nm波長諧振腔、532nm波長諧振腔、用于產(chǎn)生激光的泵浦模塊，以及用于使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換的直線平移型波長自由切換系統(tǒng)。
[0008]優(yōu)選地，還包括全反鏡和1064nm輸出鏡，所述1064nm波長諧振腔為由全反鏡和1064nm輸出鏡構(gòu)成的諧振腔,所述泵浦模塊設(shè)于全反鏡與1064nm輸出鏡之間。
[0009]優(yōu)選地，還包括依次設(shè)置的倍頻單元和532nm輸出鏡，所述倍頻單元和532nm輸出鏡構(gòu)成的光路的光軸與1064nm輸出鏡的光軸相平行，所述1064nm輸出鏡、倍頻單元和532nm輸出鏡依次設(shè)置，所述532nm波長諧振腔為由全反鏡、倍頻單元和532nm輸出鏡構(gòu)成的諧振腔。
[0010]優(yōu)選地，所述倍頻單元包括依次設(shè)置的諧波鏡和倍頻晶體，且所述諧波鏡和倍頻晶體構(gòu)成的光路的光軸與532nm輸出鏡的光軸共線。
[0011]優(yōu)選地，所述1064nm輸出鏡、諧波鏡、倍頻晶體和532nm輸出鏡集成于一倍頻模塊上，所述直線平移型波長自由切換系統(tǒng)為一用于安裝所述倍頻模塊的直線移動機(jī)構(gòu)，該直線移動機(jī)構(gòu)在工作時可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換。
[0012]優(yōu)選地，所述直線移動機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動的滑塊導(dǎo)軌式移動機(jī)構(gòu)或線性模組。
[0013]優(yōu)選地，所述泵浦模塊包括泵浦源和晶體，所述泵浦源和晶體形成側(cè)面抽運模塊式結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，還包括設(shè)于泵浦模塊與全反鏡之間的Q開關(guān)。
[0015]優(yōu)選地，所述全反射為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064nm高反膜；所述諧波鏡為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064增透膜，左面鍍有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述532nm輸出鏡為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有1064nm高反和532nm高透膜；所述1064nm輸出鏡為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有透過率為30%的1064nm透膜。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型可根據(jù)需要改變輸出波長以滿足加工多樣性，具有光學(xué)耦合簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效應(yīng)小且比較均勻、倍頻效率高、激光器穩(wěn)定性好等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本實用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器主視圖。
[0019]圖2是本實用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器處于1064nm波長諧振腔時的俯視圖。
[0020]圖3是本實用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器處于532nm波長諧振腔時的俯視圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:1、全反鏡，2、Q開關(guān)，3、泵浦源，4、晶體，5、1064nm輸出鏡，6、諧波鏡，7、倍頻晶體，8、532nm輸出鏡，9、倍頻模塊，10、直線移動機(jī)構(gòu)。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0023]參閱圖1所示，本實用新型提供一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，包括1064nm波長諧振腔、532nm波長諧振腔、用于產(chǎn)生激光的泵浦模塊，以及用于使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換的直線平移型波長自由切換系統(tǒng)。
[0024]具體的，在本實用新型中，還包括全反鏡I和1064nm輸出鏡5，所述的1064nm波長諧振腔為由全反鏡I和1064nm輸出鏡5構(gòu)成的諧振腔，所的述泵浦模塊設(shè)于全反鏡I與1064nm輸出鏡5之間。同時還包括依次設(shè)置的倍頻單元和532nm輸出鏡8，所述的倍頻單元和532nm輸出鏡8構(gòu)成的光路的光軸與1064nm輸出鏡5的光軸相平行，所述的1064nm輸出鏡5、倍頻單元和532nm輸出鏡8依次設(shè)置，所述的532nm波長諧振腔為由全反鏡1、倍頻單元和532nm輸出鏡8構(gòu)成的諧振腔。
[0025]具體的，在本實用新型中，所述的倍頻單元包括依次設(shè)置的諧波鏡6和倍頻晶體7,且所述的諧波鏡6和倍頻晶體7構(gòu)成的光路的光軸與532nm輸出鏡8的光軸共線。
[0026]具體的，在本實用新型中，所述的1064nm輸出鏡5、諧波鏡6、倍頻晶體7和532nm輸出鏡8集成于一倍頻模塊9上，所述的直線平移型波長自由切換系統(tǒng)為一用于安裝所述倍頻模塊9的直線移動機(jī)構(gòu)，該直線移動機(jī)構(gòu)在工作時可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換。
[0027]作為優(yōu)選，本實施例中的直線移動機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動的滑塊導(dǎo)軌式移動機(jī)構(gòu)或線性模組或采用其他結(jié)構(gòu)。本實施例中選用直線移動機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，其可使激光器在1064nm輸出鏡和倍頻晶體單兀中選擇其一，從而使激光振蕩于1064nm諧振腔或者532nm折疊腔中，相應(yīng)的輸出對應(yīng)波長的激光。
[0028]具體的，本實用新型中所述的泵浦模塊包括泵浦源3和晶體4，所述的泵浦源3和晶體4形成側(cè)面抽運模塊式結(jié)構(gòu)。
[0029]作為優(yōu)選，本實施例還包括設(shè)于泵浦模塊與全反鏡I之間的Q開關(guān)2。
[0030]本實用新型的激光器的工作原理在于:當(dāng)直線移動機(jī)構(gòu)沿著圖1的平面向外平移時，即圖2所示，1064nm輸出鏡5的光軸與前面的光路(全反鏡I)同軸，由泵浦源3產(chǎn)生的泵浦光對晶體4進(jìn)行側(cè)面泵浦，激光振蕩于由全反射鏡I和1064nm輸出鏡5構(gòu)成的1064nm波長諧振腔中，在Q開關(guān)2的調(diào)制作用下產(chǎn)生脈沖激光，并由1064nm輸出鏡5輸出1064nm激光。當(dāng)直線移動機(jī)構(gòu)沿著圖1的平面向內(nèi)平移時，即圖3所示，諧波鏡6、倍頻晶體7、532nm輸出鏡8構(gòu)成的光路與前面光路(全反鏡I)同軸，由泵浦源3產(chǎn)生的泵浦光對晶體4進(jìn)行側(cè)面泵浦，振蕩于由全反鏡I和532nm輸出鏡8構(gòu)成532nm波長諧振腔中，在Q開關(guān)2的調(diào)制下，晶體4向左側(cè)發(fā)射的1064nm波長激光通過諧波鏡6、倍頻晶體7，經(jīng)過非線性頻率變換后得到532nm綠光，再經(jīng)過532nm輸出鏡8輸出。
[0031]作為優(yōu)選，本實施例中所述的全反射I為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064nm高反膜；所述的諧波鏡6為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064增透膜，左面鍍有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述的532nm輸出鏡8為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有1064nm高反和532nm高透膜；所述的1064nm輸出鏡5為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有透過率為30%的1064nm透膜。
[0032]作為優(yōu)選，本實施例中所述的由泵浦源3和晶體4組成的泵浦模塊的最大輸出功率58W，整個組件采用三個等間距的抽運激光二極管陣列，安裝三角形等間距排列抽運棒狀NdiYAG晶體，激光晶體棒尺寸為Φ4Χ97πιπι，摻雜濃度0.8%，中心波長1064nm，晶體兩面鍍1064nm增透膜；Q開關(guān)2的超聲頻率27.12MHz，射頻功率50W，雙面鍍有1064nm增透膜。
[0033]作為優(yōu)選，倍頻晶體7采用II類相位匹配的KTP晶體，KTP尺寸為4x4x10mm，切割角(Θ =90。，Φ = 23.5。)，雙面鍍有 1064nm 和 532nm 增透膜。
[0034]本實用新型的優(yōu)點在于:1、具有光學(xué)耦合簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、熱效應(yīng)小且比較均勻、倍頻效率高、激光器穩(wěn)定性好等特點，且泵浦源3的個數(shù)與激光棒的表面積相對成比例，可以簡單的增加激光工作物質(zhì)的長度和泵浦源數(shù)量來提高輸出功率，所以激光輸出功率高；2、采用的1064nm和532nm兩個波長，是目前激光加工應(yīng)用中最為廣泛的波長，能夠滿足薄鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等金屬材料的切割、打標(biāo)、沖孔；以及陶瓷片、玻璃、PCB板、太陽能電池片等非金屬材料的切割、鉆孔；集成了此雙波長自由切換輸出激光器的加工設(shè)備，等于過去一臺1064nm紅外激光加工設(shè)備加上一臺532nm綠光加工設(shè)備的功能,兩波長輸出同軸，這樣加工設(shè)備采用的光學(xué)系統(tǒng)只需一套，價格將大大降低，同時減少設(shè)備占用的生產(chǎn)空間。特別是在1064nm和532nm復(fù)合應(yīng)用領(lǐng)域，加工件一次裝卡，無需重新定位就可以完成幾道工序，減少了加工工序，減少生產(chǎn)時間，提高工作效率。3、采用電機(jī)帶動倍頻模塊9的運動，使得激光器在1064nm輸出鏡和倍頻晶體單元中選擇其一，從而使激光振蕩于1064nm波長諧振腔或者532nm波長諧振腔中，相應(yīng)的輸出對應(yīng)波長的激光,實現(xiàn)一棒多波長輸出技術(shù)，使得激光器應(yīng)用起來比較方便，有利于工業(yè)化現(xiàn)場的應(yīng)用，滿足加工的多樣性需要。4、切換通過電機(jī)帶動，所以不需要為不同波長的激光分光的相關(guān)元器件，減少影響功率損耗的環(huán)節(jié)，使輸出功率增加。
[0035]雖然結(jié)合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過本實用新型的權(quán)利要求所描述的保護(hù)范圍，都應(yīng)當(dāng)在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器,其特征在于:包括1064nm波長諧振腔、532nm波長諧振腔、用于產(chǎn)生激光的泵浦模塊，以及用于使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換的直線平移型波長自由切換系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:還包括全反鏡(I)和1064nm輸出鏡(5)，所述1064nm波長諧振腔為由全反鏡(I)和1064nm輸出鏡(5)構(gòu)成的諧振腔,所述泵浦模塊設(shè)于全反鏡(I)與1064nm輸出鏡(5)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:還包括依次設(shè)置的倍頻單元和532nm輸出鏡(8)，所述倍頻單元和532nm輸出鏡⑶構(gòu)成的光路的光軸與1064nm輸出鏡(5)的光軸相平行，所述1064nm輸出鏡(5)、倍頻單元和532nm輸出鏡⑶依次設(shè)置，所述532nm波長諧振腔為由全反鏡(I)、倍頻單元和532nm輸出鏡⑶構(gòu)成的諧振腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:所述倍頻單元包括依次設(shè)置的諧波鏡(6)和倍頻晶體(7)，且所述諧波鏡(6)和倍頻晶體(7)構(gòu)成的光路的光軸與532nm輸出鏡(8)的光軸共線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:所述1064nm輸出鏡(5)、諧波鏡(6)、倍頻晶體(7)和532nm輸出鏡(8)集成于一倍頻模塊(9)上，所述直線平移型波長自由切換系統(tǒng)為一用于安裝所述倍頻模塊(9)的直線移動機(jī)構(gòu)，該直線移動機(jī)構(gòu)在工作時可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長諧振腔和532nm波長諧振腔之間切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:所述直線移動機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動的滑塊導(dǎo)軌式移動機(jī)構(gòu)或線性模組。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:所述泵浦模塊包括泵浦源(3)和晶體(4)，所述泵浦源(3)和晶體(4)形成側(cè)面抽運模塊式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:還包括設(shè)于泵浦模塊與全反鏡(I)之間的Q開關(guān)(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于直線平移的1064nm與532nm波長自由切換輸出激光器，其特征在于:所述全反射(I)為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064nm高反膜；所述諧波鏡(6)為平面鏡，該平面鏡的右面鍍有1064增透膜，左面鍍有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述532nm輸出鏡(8)為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有1064nm高反和532nm高透膜；所述1064nm輸出鏡(5)為平面鏡，該平面鏡的兩面均鍍有透過率為30%的1064nm透膜。
【文檔編號】H01S3/10GK204118463SQ201420569916
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】陳聰, 何鐵鋒, 陳義紅, 吳熱平 申請人:廣州安特激光技術(shù)有限公司