一種基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器，包括1064nm波長(zhǎng)諧振腔、532nm波長(zhǎng)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(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換的直線平移型波長(zhǎng)自由切換系統(tǒng)。本實(shí)用新型可根據(jù)需要改變輸出波長(zhǎng)以滿足加工多樣性，具有光學(xué)耦合簡(jiǎn)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(diǎn)。
【專利說(shuō)明】—種基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，特別涉及一種基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)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(guó)防信息化等方面發(fā)揮著重要作用，激光被譽(yù)為“萬(wàn)能加工工具”，未來(lái)制造系統(tǒng)的共同加工手段。例如近年來(lái)，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(yáng)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(zhǎng)輸出，例如，專利“一種532nm綠光激光器(CN201320703515.9) ”等，要么是雙波長(zhǎng)同時(shí)輸出，如專利“紅綠雙波長(zhǎng)激光器” (CN02117364.8)等，不能自由切換選擇某一波長(zhǎng)輸出，即使目前有選擇波長(zhǎng)輸出的激光器也是幾種波長(zhǎng)分幾路分別同時(shí)輸出，相當(dāng)于幾臺(tái)激光器同時(shí)使用，如專利“一種風(fēng)速儀用三端輸出雙532nm與808nm波長(zhǎng)光纖激光”(CN201320659650.8)等，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一棒多波長(zhǎng)輸出技術(shù)，使得激光器應(yīng)用起來(lái)比較繁瑣，不利于工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)，滿足加工的多樣性的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可根據(jù)需要改變輸出波長(zhǎng)以滿足加工多樣性的基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)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(zhǎng)自由切換輸出激光器，包括1064nm波長(zhǎng)諧振腔、532nm波長(zhǎng)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(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換的直線平移型波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)自由切換系統(tǒng)為一用于安裝所述倍頻模塊的直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換。
[0012]優(yōu)選地，所述直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動(dòng)的滑塊導(dǎo)軌式移動(dòng)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(yùn)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(guò)率為30%的1064nm透膜。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型可根據(jù)需要改變輸出波長(zhǎng)以滿足加工多樣性，具有光學(xué)耦合簡(jiǎn)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(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器主視圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器處于1064nm波長(zhǎng)諧振腔時(shí)的俯視圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型所述基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器處于532nm波長(zhǎng)諧振腔時(shí)的俯視圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)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(dòng)機(jī)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)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(shí)用新型提供一種基于直線平移的1064nm與532nm波長(zhǎng)自由切換輸出激光器，包括1064nm波長(zhǎng)諧振腔、532nm波長(zhǎng)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(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換的直線平移型波長(zhǎng)自由切換系統(tǒng)。
[0024]具體的，在本實(shí)用新型中，還包括全反鏡I和1064nm輸出鏡5，所述的1064nm波長(zhǎng)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(shí)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(zhǎng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，該直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換。
[0027]作為優(yōu)選，本實(shí)施例中的直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動(dòng)的滑塊導(dǎo)軌式移動(dòng)機(jī)構(gòu)或線性模組或采用其他結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中選用直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的激光。
[0028]具體的，本實(shí)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(yùn)模塊式結(jié)構(gòu)。
[0029]作為優(yōu)選，本實(shí)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(shí)用新型的激光器的工作原理在于:當(dāng)直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著圖1的平面向外平移時(shí)，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(duì)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(zhǎng)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(dòng)機(jī)構(gòu)沿著圖1的平面向內(nèi)平移時(shí)，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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)激光通過(guò)諧波鏡6、倍頻晶體7，經(jīng)過(guò)非線性頻率變換后得到532nm綠光，再經(jīng)過(guò)532nm輸出鏡8輸出。
[0031]作為優(yōu)選，本實(shí)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(guò)率為30%的1064nm透膜。
[0032]作為優(yōu)選，本實(shí)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(gè)組件采用三個(gè)等間距的抽運(yùn)激光二極管陣列，安裝三角形等間距排列抽運(yùn)棒狀NdiYAG晶體，激光晶體棒尺寸為Φ4Χ97πιπι，摻雜濃度0.8%，中心波長(zhǎng)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(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1、具有光學(xué)耦合簡(jiǎn)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(diǎn)，且泵浦源3的個(gè)數(shù)與激光棒的表面積相對(duì)成比例，可以簡(jiǎn)單的增加激光工作物質(zhì)的長(zhǎng)度和泵浦源數(shù)量來(lái)提高輸出功率，所以激光輸出功率高；2、采用的1064nm和532nm兩個(gè)波長(zhǎng)，是目前激光加工應(yīng)用中最為廣泛的波長(zhǎng)，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(yáng)能電池片等非金屬材料的切割、鉆孔；集成了此雙波長(zhǎng)自由切換輸出激光器的加工設(shè)備，等于過(guò)去一臺(tái)1064nm紅外激光加工設(shè)備加上一臺(tái)532nm綠光加工設(shè)備的功能,兩波長(zhǎng)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(jià)格將大大降低，同時(shí)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(wú)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(shí)間，提高工作效率。3、采用電機(jī)帶動(dòng)倍頻模塊9的運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)諧振腔或者532nm波長(zhǎng)諧振腔中，相應(yīng)的輸出對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的激光,實(shí)現(xiàn)一棒多波長(zhǎng)輸出技術(shù)，使得激光器應(yīng)用起來(lái)比較方便，有利于工業(yè)化現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，滿足加工的多樣性需要。4、切換通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)，所以不需要為不同波長(zhǎng)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(shí)用新型的實(shí)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(guò)本實(shí)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(shí)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(zhǎng)自由切換輸出激光器,其特征在于:包括1064nm波長(zhǎng)諧振腔、532nm波長(zhǎng)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(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)諧振腔之間切換的直線平移型波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，該直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作時(shí)可使泵浦模塊產(chǎn)生的激光于1064nm波長(zhǎng)諧振腔和532nm波長(zhǎng)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(zhǎng)自由切換輸出激光器，其特征在于:所述直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)、由油缸或氣缸驅(qū)動(dòng)的滑塊導(dǎo)軌式移動(dòng)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(zhǎng)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(yùn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)率為30%的1064nm透膜。
【文檔編號(hào)】H01S3/10GK204118463SQ201420569916
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:廣州安特激光技術(shù)有限公司