CN112615248A - 一种蓝光激光器 - Google Patents

Abstract

一种蓝光激光器涉及激光器技术领域，解决了现有铜加工激光器的加工效率低的问题，包括N×M蓝光模块矩阵、P×Q蓝光模块矩阵、第一反射模块、第二反射模块、反射镜、半波片、偏振合束镜、耦合模块，半波片、偏振合束镜和耦合模块顺次设置，第一反射模块能够将N×M蓝光模块矩阵的光束反射至半波片，第二反射模块能够将P×Q蓝光模块矩阵的光束反射至反射镜，半波片对应偏振合束镜的一个入射面，反射镜对应偏振合束镜的另一个入射面，偏振合束镜的出射面对应耦合模块设置，通过耦合模块输出的蓝光激光功率大于1kW，N、M、P和Q均为正整数。本发明实现了高功率kW级的蓝光输出，功率密度高、能量利用率高，对铜的加工效率高。

Description

一种蓝光激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种蓝光激光器。

背景技术

由于电子电器行业中铜的应用非常广泛，但是传统激光器对铜的加工一直没有更好的方案，对铜加工采用CO2激光器、ND:YAG激光器等，一方面铜对激光能量的吸收效率较低，波长在1.06um，铜对此波长的吸收效率较低，最高吸收效率只能达到10％左右，另一方面对铜进行加工时，没有相应高功率的激光光源。这就导致了对铜的切割等加工的效率低。

铜对蓝光波段的激光吸收效率较高，吸收效率可以达到40％以上，由于技术的制约，难以实现高功率、高功率密度的蓝光激光器。因此亟需研究一种蓝光激光器以解决工业中铜加工的问题。

发明内容

为了解决现有铜加工激光器的加工效率低的问题，本发明提供一种蓝光激光器。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种蓝光激光器，包括N×M蓝光模块矩阵、P×Q蓝光模块矩阵、第一反射模块、第二反射模块、反射镜、半波片、偏振合束镜、耦合模块，半波片、偏振合束镜和耦合模块顺次设置，第一反射模块能够将N×M蓝光模块矩阵的光束反射至半波片，第二反射模块能够将P×Q蓝光模块矩阵的光束反射至反射镜，半波片对应偏振合束镜的一个入射面，反射镜对应偏振合束镜的另一个入射面，偏振合束镜的出射面对应耦合模块设置，通过耦合模块输出的蓝光激光功率大于1kW，N、M、P和Q均为正整数。

本发明的有益效果是：

本发明一种蓝光激光器通过蓝光模块矩阵和合束实现了高功率kW级的蓝光输出，输出的蓝光激光的功率密度高、能量利用率高，对铜的加工效率高，在小型企业半加工产地以及大型工厂都可以广泛应用。

附图说明

图1为本发明的一种蓝光激光器的结构示意图。

图中：1、N×M蓝光模块矩阵，2、P×Q蓝光模块矩阵，3、第一反射模块，3.1、第一反射镜，4、第二反射模块，4.1、第二反射镜，5、反射镜，6、半波片，7、偏振合束镜，8、第一透镜，9、第二透镜，10、光纤耦合透镜，11、光纤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

一种蓝光激光器，如图1，包括N×M蓝光模块矩阵1、P×Q蓝光模块矩阵2、第一反射模块3、第二反射模块4、反射镜5、半波片6、偏振合束镜7和耦合模块。半波片6、偏振合束镜7和耦合模块顺次设置，第一反射模块3能够将N×M蓝光模块矩阵1的光束反射至半波片6，第二反射模块4能够将P×Q蓝光模块矩阵2的光束反射至反射镜5，半波片6对应偏振合束镜7的一个入射面，反射镜5对应偏振合束镜7的另一个入射面，偏振合束镜7的出射面对应耦合模块设置，N、M、P和Q均为正整数。通过耦合模块输出的蓝光激光功率大于1kW。

N×M蓝光模块矩阵1发出的激光经过第一反射模块3反射后入射到半波片6上，经半波片6光矢量偏转90°，经过半波片6后入射到偏振合束镜7的一个入射面上。P×Q蓝光模块矩阵2发出的激光经过第二反射模块4反射后入射到反射镜5上，经反射镜5反射后入射到偏振合束镜7的另一个入射面上。偏振合束镜7对入射到其入射面的光束进行合束，合束光束从出射面射出，传输至耦合模块上。光纤11对应耦合模块设置，传输至耦合模块的光束经过耦合模块能够将光束耦合至光纤11中，耦合模块出射的光通过光纤11输出蓝光激光。

耦合模块包括扩束镜组和光纤耦合透镜10，扩束镜组包括第一透镜8和第二透镜9，半波片6、偏振合束镜7、第一透镜8、第二透镜9和光纤耦合透镜10顺次设置，第一透镜8和第二透镜9的光焦度均为正、均为非球面透镜。经过偏振合束镜7出射的光束依次经第一透镜8汇聚、第二透镜9汇聚和光纤耦合透镜10汇聚后入射到光纤11输入端。

通常N、M、P和Q均大于1。横向规定为行，纵向规定为列，N×M蓝光模块矩阵1为N行M列蓝光模块构成的矩阵，本实施方式中，N×M蓝光模块矩阵1由36个蓝光模块组成，为6行6列。同一行的蓝光模块的激光发射口所位于的高度沿从N×M蓝光模块矩阵1到第一反射模块3方向依次下降，也就是说：从左到右这一方向，同一行的6个蓝光模块呈台阶状依次向下，同一行的蓝光模块所发射的激光相对于水平面的高度从左至右逐渐降低，在同一行中，位于左侧的蓝光模块出射的激光从其右侧蓝光模块的上方传输至第一反射模块3，同一行蓝光模块的安装面为阶梯状，阶梯高度为1-2.5mm，阶梯从N×M蓝光模块矩阵1到第一反射模块3方向依次下降。位于同一列的蓝光模块可位于同一平面上。

与N×M蓝光模块矩阵1的位置、结构、原理相同，P×Q蓝光模块矩阵2也由6行6列36个蓝光模块组成，其中，同一行的蓝光模块的激光发射口所位于的高度沿从P×Q蓝光模块矩阵2到第二反射模块4方向依次下降，也就是说：从左到右这一方向，同一行的蓝光模块呈台阶状依次向下，同一行的蓝光模块所发射的激光相对于水平面的高度从左至右逐渐降低，在同一行中，位于左侧的蓝光模块出射的激光从其右侧蓝光模块的上方传输至第二反射模块4，同一行蓝光模块的安装面为阶梯状，阶梯高度为1-2.5mm，阶梯从P×Q蓝光模块矩阵2到第二反射模块4方向依次下降。位于同一列的蓝光模块可位于同一平面上。

第一反射模块3包括N块第一反射镜3.1，第一反射镜3.1的数量和N×M蓝光模块矩阵1的行数相同，第一反射镜3.1与N×M蓝光模块矩阵1的N行蓝光模块一一对应设置。N×M蓝光模块矩阵1中每行的蓝光模块发射的激光直接入射到与其对应的第一反射镜3.1上，该第一反射镜3.1将光束反射至半波片6。N块第一反射镜3.1排成一列，相邻两个第一反射镜3.1中一块远离半波片6(位于上侧)另一块临近半波片6(位于下侧)，远离半波片6的第一反射镜3.1所反射的光束从临近半波片6的第一反射镜3.1的上方传输至半波片6，也就是N块第一反射镜3.1呈阶梯状设置，从上至下排列的第一反射镜3.1的第一反射镜安装面为逐渐下降的阶梯状。

第二反射模块4包括P块第二反射镜4.1，第二反射镜4.1的数量和P×Q蓝光模块矩阵2的行数相同，第二反射镜4.1与P×Q蓝光模块矩阵2的P行蓝光模块一一对应设置。P×Q蓝光模块矩阵2的每行的蓝光模块发射的激光直接入射到与其对应的第二反射镜4.1上，该第二反射镜4.1将光束反射至反射镜5。P块第二反射镜4.1排成一列，相邻两个第二反射镜4.1中一块远离反射镜5(位于下侧)另一块临近反射镜5(位于上侧)，远离反射镜5的第二反射镜4.1所反射的光束从临近反射镜5的第二反射镜4.1的上方传输至反射镜5，也就是P块第二反射镜4.1呈阶梯状设置，从下至上的一列第二反射镜4.1的第二反射镜安装面为逐渐下降的阶梯状。

N×M蓝光模块矩阵1的光斑通过第一反射模块3进行光斑的空间合束和光路转换，经过半波片6，打入偏振合束镜7中发生透射；P×Q蓝光模块矩阵2的光斑通过第二反射模块4进行光斑的空间合束和光路转换，打入偏振合束镜7中发生反射。偏振合束镜7对S偏振反射P偏振透射，经过偏振合束镜7合束打入第一透镜8和第二透镜9中，第一透镜8和第二透镜9基于扩束原理，将合束光斑尺寸缩小，以便于进行光纤11耦合；耦合整形后的光斑通过第三透镜进行光纤11耦合，耦合光束的功率大于1kW，最终耦合进800um芯径光纤11中。蓝光激光通过芯径800um光纤11输出，进行铜制等工品的加工。

通过N×M蓝光模块矩阵1得到的蓝光功率大于500W，通过P×Q蓝光模块矩阵2得到的蓝光功率大于500W。耦合模块出射的光输出功率大于1kW。N×M蓝光模块矩阵1和P×Q蓝光模块矩阵2的蓝光模块均采用半导体激光器。每个蓝光模块由8个2W的蓝光TO激光器以及相应的整形系统组成，这里当使用更高功率TO时，可以实现更高功率的蓝光激光输出。

本发明的一种蓝光激光器为kW级蓝光激光器，实现了对铜等制品进行快速、高效率、高能量利用率的加工，解决了当前激光对铜加工效率低下的缺点，也解决了蓝光激光器难以达到高功率的技术问题，突破了蓝光激光器的功率低的技术瓶颈，填补了高功率蓝光激光器的缺口，通过蓝光模块矩阵和合束实现高功率kW级的蓝光输出，相比于现有技术功率密度更高，对铜切割速度更快，仅仅使用(800um芯径)光纤11就能够输出，出射光斑的能量密度更强。在小型企业半加工产地以及大型工厂都可以广泛应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种蓝光激光器，其特征在于，包括N×M蓝光模块矩阵(1)、P×Q蓝光模块矩阵(2)、第一反射模块(3)、第二反射模块(4)、反射镜(5)、半波片(6)、偏振合束镜(7)、耦合模块，半波片(6)、偏振合束镜(7)和耦合模块顺次设置，第一反射模块(3)能够将N×M蓝光模块矩阵(1)的光束反射至半波片(6)，第二反射模块(4)能够将P×Q蓝光模块矩阵(2)的光束反射至反射镜(5)，半波片(6)对应偏振合束镜(7)的一个入射面，反射镜(5)对应偏振合束镜(7)的另一个入射面，偏振合束镜(7)的出射面对应耦合模块设置，通过耦合模块输出的蓝光激光功率大于1kW，N、M、P和Q均为正整数。

2.如权利要求1所述的一种蓝光激光器，其特征在于，所述N×M蓝光模块矩阵(1)中同一行的蓝光模块的激光发射口所位于的高度沿从N×M蓝光模块矩阵(1)到第一反射镜(3.1)模块方向依次下降，P×Q蓝光模块矩阵(2)中同一行的蓝光模块的激光发射口所位于的高度沿从P×Q蓝光模块矩阵(2)到第二反射镜(4.1)模块方向依次下降。

3.如权利要求1所述的一种蓝光激光器，其特征在于，所述第一反射模块(3)包括N块第一反射镜(3.1)，第一反射镜(3.1)和N×M蓝光模块矩阵(1)的N行蓝光模块一一对应设置。

4.如权利要求3所述的一种蓝光激光器，其特征在于，两个相邻的所述第一反射镜(3.1)，远离半波片(6)的第一反射镜(3.1)所反射的光束从临近半波片(6)的第一反射镜(3.1)的上方传输至半波片(6)。

5.如权利要求1所述的一种蓝光激光器，其特征在于，所述第二反射模块(4)包括P块第二反射镜(4.1)，第二反射镜(4.1)和P×Q蓝光模块矩阵(2)的P行蓝光模块一一对应设置。

6.如权利要求5所述的一种蓝光激光器，其特征在于，两个相邻的所述第二反射镜(4.1)，远离反射镜(5)的第二反射镜(4.1)所反射的光束从临近反射镜(5)的第二反射镜(4.1)的上方传输至反射镜(5)。

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