CN204118463U - 一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，包括1064nm波长谐振腔、532nm波长谐振腔、用于产生激光的泵浦模块，以及用于使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换的直线平移型波长自由切换系统。本实用新型可根据需要改变输出波长以满足加工多样性，具有光学耦合简单、结构紧凑、热效应小且比较均匀、倍频效率高、激光器稳定性好等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器。
背景技术
激光加工技术作为先进制造技术之一，在传统产业改造、加工技术革新、国防信息化等方面发挥着重要作用，激光被誉为“万能加工工具”，未来制造系统的共同加工手段。例如近年来，广泛应用于薄钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等金属材料的切割、打标、冲孔的1064nm红外激光加工系统；以及最近几年逐渐兴起用于陶瓷片、玻璃、PCB板、太阳能电池片等材料的532nm绿光激光加工系统。
但是目前大部分激光器要不是单一波长输出，例如，专利“一种532nm绿光激光器(CN201320703515.9)”等，要么是双波长同时输出，如专利“红绿双波长激光器”(CN02117364.8)等，不能自由切换选择某一波长输出，即使目前有选择波长输出的激光器也是几种波长分几路分别同时输出，相当于几台激光器同时使用，如专利“一种风速仪用三端输出双532nm与808nm波长光纤激光”(CN201320659650.8)等，无法实现一棒多波长输出技术，使得激光器应用起来比较繁琐，不利于工业化现场的应用。
因此，有必要研究一种1064nm及532nm自由切换的激光器，可根据需要改变输出波长，满足加工的多样性的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可根据需要改变输出波长以满足加工多样性的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，包括1064nm波长谐振腔、532nm波长谐振腔、用于产生激光的泵浦模块，以及用于使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换的直线平移型波长自由切换系统。
优选地，还包括全反镜和1064nm输出镜，所述1064nm波长谐振腔为由全反镜和1064nm输出镜构成的谐振腔，所述泵浦模块设于全反镜与1064nm输出镜之间。
优选地，还包括依次设置的倍频单元和532nm输出镜，所述倍频单元和532nm输出镜构成的光路的光轴与1064nm输出镜的光轴相平行，所述1064nm输出镜、倍频单元和532nm输出镜依次设置，所述532nm波长谐振腔为由全反镜、倍频单元和532nm输出镜构成的谐振腔。
优选地，所述倍频单元包括依次设置的谐波镜和倍频晶体，且所述谐波镜和倍频晶体构成的光路的光轴与532nm输出镜的光轴共线。
优选地，所述1064nm输出镜、谐波镜、倍频晶体和532nm输出镜集成于一倍频模块上，所述直线平移型波长自由切换系统为一用于安装所述倍频模块的直线移动机构，该直线移动机构在工作时可使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换。
优选地，所述直线移动机构为由电机驱动的齿轮齿条机构、由油缸或气缸驱动的滑块导轨式移动机构或线性模组。
优选地，所述泵浦模块包括泵浦源和晶体，所述泵浦源和晶体形成侧面抽运模块式结构。
优选地，还包括设于泵浦模块与全反镜之间的Q开关。
优选地，所述全反射为平面镜，该平面镜的右面镀有1064nm高反膜；所述谐波镜为平面镜，该平面镜的右面镀有1064增透膜，左面镀有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述532nm输出镜为平面镜，该平面镜的两面均镀有1064nm高反和532nm高透膜；所述1064nm输出镜为平面镜，该平面镜的两面均镀有透过率为30％的1064nm透膜。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型可根据需要改变输出波长以满足加工多样性，具有光学耦合简单、结构紧凑、热效应小且比较均匀、倍频效率高、激光器稳定性好等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型所述基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器主视图。
图2是本实用新型所述基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器处于1064nm波长谐振腔时的俯视图。
图3是本实用新型所述基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器处于532nm波长谐振腔时的俯视图。
附图标记说明：1、全反镜，2、Q开关，3、泵浦源，4、晶体，5、1064nm输出镜，6、谐波镜，7、倍频晶体，8、532nm输出镜，9、倍频模块，10、直线移动机构。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本实用新型提供一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，包括1064nm波长谐振腔、532nm波长谐振腔、用于产生激光的泵浦模块，以及用于使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换的直线平移型波长自由切换系统。
具体的，在本实用新型中，还包括全反镜1和1064nm输出镜5，所述的1064nm波长谐振腔为由全反镜1和1064nm输出镜5构成的谐振腔，所的述泵浦模块设于全反镜1与1064nm输出镜5之间。同时还包括依次设置的倍频单元和532nm输出镜8，所述的倍频单元和532nm输出镜8构成的光路的光轴与1064nm输出镜5的光轴相平行，所述的1064nm输出镜5、倍频单元和532nm输出镜8依次设置，所述的532nm波长谐振腔为由全反镜1、倍频单元和532nm输出镜8构成的谐振腔。
具体的，在本实用新型中，所述的倍频单元包括依次设置的谐波镜6和倍频晶体7，且所述的谐波镜6和倍频晶体7构成的光路的光轴与532nm输出镜8的光轴共线。
具体的，在本实用新型中，所述的1064nm输出镜5、谐波镜6、倍频晶体7和532nm输出镜8集成于一倍频模块9上，所述的直线平移型波长自由切换系统为一用于安装所述倍频模块9的直线移动机构，该直线移动机构在工作时可使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换。
作为优选，本实施例中的直线移动机构为由电机驱动的齿轮齿条机构、由油缸或气缸驱动的滑块导轨式移动机构或线性模组或采用其他结构。本实施例中选用直线移动机构为由电机驱动的结构，其可使激光器在1064nm输出镜和倍频晶体单元中选择其一，从而使激光振荡于1064nm谐振腔或者532nm折叠腔中，相应的输出对应波长的激光。
具体的，本实用新型中所述的泵浦模块包括泵浦源3和晶体4，所述的泵浦源3和晶体4形成侧面抽运模块式结构。
作为优选，本实施例还包括设于泵浦模块与全反镜1之间的Q开关2。
本实用新型的激光器的工作原理在于：当直线移动机构沿着图1的平面向外平移时，即图2所示，1064nm输出镜5的光轴与前面的光路(全反镜1)同轴，由泵浦源3产生的泵浦光对晶体4进行侧面泵浦，激光振荡于由全反射镜1和1064nm输出镜5构成的1064nm波长谐振腔中，在Q开关2的调制作用下产生脉冲激光，并由1064nm输出镜5输出1064nm激光。当直线移动机构沿着图1的平面向内平移时，即图3所示，谐波镜6、倍频晶体7、532nm输出镜8构成的光路与前面光路(全反镜1)同轴，由泵浦源3产生的泵浦光对晶体4进行侧面泵浦，振荡于由全反镜1和532nm输出镜8构成532nm波长谐振腔中，在Q开关2的调制下，晶体4向左侧发射的1064nm波长激光通过谐波镜6、倍频晶体7，经过非线性频率变换后得到532nm绿光，再经过532nm输出镜8输出。
作为优选，本实施例中所述的全反射1为平面镜，该平面镜的右面镀有1064nm高反膜；所述的谐波镜6为平面镜，该平面镜的右面镀有1064增透膜，左面镀有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述的532nm输出镜8为平面镜，该平面镜的两面均镀有1064nm高反和532nm高透膜；所述的1064nm输出镜5为平面镜，该平面镜的两面均镀有透过率为30％的1064nm透膜。
作为优选，本实施例中所述的由泵浦源3和晶体4组成的泵浦模块的最大输出功率58W，整个组件采用三个等间距的抽运激光二极管阵列，安装三角形等间距排列抽运棒状Nd:YAG晶体，激光晶体棒尺寸为Φ4X97mm，掺杂浓度0.8％，中心波长1064nm，晶体两面镀1064nm增透膜；Q开关2的超声频率27.12MHz，射频功率50W，双面镀有1064nm增透膜。
作为优选，倍频晶体7采用II类相位匹配的KTP晶体，KTP尺寸为4x4x10mm，切割角(θ＝90°，Φ＝23.5°)，双面镀有1064nm和532nm增透膜。
本实用新型的优点在于：1、具有光学耦合简单、结构紧凑、热效应小且比较均匀、倍频效率高、激光器稳定性好等特点，且泵浦源3的个数与激光棒的表面积相对成比例，可以简单的增加激光工作物质的长度和泵浦源数量来提高输出功率，所以激光输出功率高；2、采用的1064nm和532nm两个波长，是目前激光加工应用中最为广泛的波长，能够满足薄钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等金属材料的切割、打标、冲孔；以及陶瓷片、玻璃、PCB板、太阳能电池片等非金属材料的切割、钻孔；集成了此双波长自由切换输出激光器的加工设备，等于过去一台1064nm红外激光加工设备加上一台532nm绿光加工设备的功能，两波长输出同轴，这样加工设备采用的光学系统只需一套，价格将大大降低，同时减少设备占用的生产空间。特别是在1064nm和532nm复合应用领域，加工件一次装卡，无需重新定位就可以完成几道工序，减少了加工工序，减少生产时间，提高工作效率。3、采用电机带动倍频模块9的运动，使得激光器在1064nm输出镜和倍频晶体单元中选择其一，从而使激光振荡于1064nm波长谐振腔或者532nm波长谐振腔中，相应的输出对应波长的激光，实现一棒多波长输出技术，使得激光器应用起来比较方便，有利于工业化现场的应用，满足加工的多样性需要。4、切换通过电机带动，所以不需要为不同波长的激光分光的相关元器件，减少影响功率损耗的环节，使输出功率增加。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本实用新型的权利要求所描述的保护范围，都应当在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：包括1064nm波长谐振腔、532nm波长谐振腔、用于产生激光的泵浦模块，以及用于使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换的直线平移型波长自由切换系统。
2.根据权利要求1所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：还包括全反镜(1)和1064nm输出镜(5)，所述1064nm波长谐振腔为由全反镜(1)和1064nm输出镜(5)构成的谐振腔，所述泵浦模块设于全反镜(1)与1064nm输出镜(5)之间。
3.根据权利要求2所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：还包括依次设置的倍频单元和532nm输出镜(8)，所述倍频单元和532nm输出镜(8)构成的光路的光轴与1064nm输出镜(5)的光轴相平行，所述1064nm输出镜(5)、倍频单元和532nm输出镜(8)依次设置，所述532nm波长谐振腔为由全反镜(1)、倍频单元和532nm输出镜(8)构成的谐振腔。
4.根据权利要求3所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：所述倍频单元包括依次设置的谐波镜(6)和倍频晶体(7)，且所述谐波镜(6)和倍频晶体(7)构成的光路的光轴与532nm输出镜(8)的光轴共线。
5.根据权利要求4所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：所述1064nm输出镜(5)、谐波镜(6)、倍频晶体(7)和532nm输出镜(8)集成于一倍频模块(9)上，所述直线平移型波长自由切换系统为一用于安装所述倍频模块(9)的直线移动机构，该直线移动机构在工作时可使泵浦模块产生的激光于1064nm波长谐振腔和532nm波长谐振腔之间切换。
6.根据权利要求5所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：所述直线移动机构为由电机驱动的齿轮齿条机构、由油缸或气缸驱动的滑块导轨式移动机构或线性模组。
7.根据权利要求2所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：所述泵浦模块包括泵浦源(3)和晶体(4)，所述泵浦源(3)和晶体(4)形成侧面抽运模块式结构。
8.根据权利要求7所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：还包括设于泵浦模块与全反镜(1)之间的Q开关(2)。
9.根据权利要求4所述的基于直线平移的1064nm与532nm波长自由切换输出激光器，其特征在于：所述全反射(1)为平面镜，该平面镜的右面镀有1064nm高反膜；所述谐波镜(6)为平面镜，该平面镜的右面镀有1064增透膜，左面镀有1064nm高透膜和532nm高反膜；所述532nm输出镜(8)为平面镜，该平面镜的两面均镀有1064nm高反和532nm高透膜；所述1064nm输出镜(5)为平面镜，该平面镜的两面均镀有透过率为30％的1064nm透膜。
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Cited By (2)
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| CN104882777A (zh) * | 2015-06-11 | 2015-09-02 | 温州大学 | 多波长激光器腔内元件切换系统 |
| CN105965156A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-09-28 | 江苏大金激光科技有限公司 | 一种激光切割机光路系统 |
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