[發(fā)明專利]一種高速響應激光光閘

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710053211.1
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101387749A
• 公開（公告）日: 2009-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 張立國
• 申請（專利權(quán)）人: 張立國
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00;H01S3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域??本發(fā)明屬于激光加工領域，特別是大功率激光加工與高峰值功率脈沖激光加工領域。

背景技術(shù)

隨著激光技術(shù)的進步，各種高端激光器不斷涌現(xiàn)，新的加工要求也層出不窮。例如，連續(xù)泵浦單模紫外聲光調(diào)Q固體激光器，很多公司激光器，一旦其平均輸出功率達到8瓦以上，當激光器不出光一段時間，再打開Q開關時，由于熱馳豫原因，有的甚至需要1秒鐘恢復持續(xù)工作時的平均功率，這對于很多應用而言是不允許的，這時候需要使用激光光閘，其使用過程是這樣的：激光一般處于持續(xù)調(diào)Q工作狀態(tài)，以固定重復頻率發(fā)出脈沖，激光光閘將光擋住，避免激光脈沖打在工件不需要加工的表面，需要激光脈沖時候，光閘打開，穩(wěn)定運行的激光就直接打在工件上面，根據(jù)要求光閘可在需要的時候關閉，而不必讓激光器停止出光。

一般時候，光閘的響應速度要求不高，但是有些領域要求極高的響應速度，例如硅片表面激光鉆孔，孔與孔之間間距很小，光閘需要高速進行關斷和打開，這時候一般機械光閘就不能夠勝任了。

其實，可以高速響應的Q開關本身可以置于外光路中作為光閘使用，但是Q開關本身存在一些缺點：Q開關可能本身能夠使激光模式變差；對于大功率激光器(例如1000?瓦?固體激光器)或者高峰值功率大脈沖能量激光器，Q開關不能夠關斷激光，起不到光閘的作用；另Q開關與驅(qū)動本身很貴，也限制了它的應用。

發(fā)明內(nèi)容

傳統(tǒng)機械式光閘主要缺點在于響應速度不高，而能夠高速響應的Q開關當作光閘使用，存在成本高，且對于高峰值功率大脈沖能量激光器或者大功率激光器，Q開關很可能關不斷所產(chǎn)生的激光。

本發(fā)明的目的在于設計一種高速響應激光光閘，應用于激光器需要工作在持續(xù)出光狀態(tài)(連續(xù)或者調(diào)Q)的激光加工系統(tǒng)，避免激光熱馳豫產(chǎn)生的不良影響。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：光閘擋光片由與激光相對應的反光片構(gòu)成(其好處是大部分激光能量被反射掉而不是吸收)，擋光片裝在電機的轉(zhuǎn)子上(一般是主軸上)，在外接驅(qū)動信號下，電機主軸或者轉(zhuǎn)子按照特定規(guī)律轉(zhuǎn)動，擋光片因而脫離或者切入激光光路，使得激光通過或者被擋住。

本發(fā)明，一種高速響應激光光閘，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：

1.本發(fā)明將擋光片裝在電機轉(zhuǎn)子(一般是主軸)上面，能夠?qū)崿F(xiàn)擋光片快速旋轉(zhuǎn)，使得擋光片快速擋住激光或者快速讓激光通過；

2.本發(fā)明由于使用反光鏡片作為擋光片，有效防止擋光片發(fā)熱，大大擴大擋光片承受的激光功率范圍和激光脈沖峰值功率范圍，延長反光片的使用壽命。

3.本發(fā)明使用步進電機或者其他高速電機，很容易高速控制擋光片的位置或者角度狀態(tài)。

4.本發(fā)明所采用的方案，可以實現(xiàn)快速、遠行程、大光斑的擋光功能，這是目前各種機械式光開關不能比擬的。

附圖說明

通過以下對本發(fā)明一種高速響應激光光閘若干實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為：

圖1?實施例一是擋光片反射面平行于電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡擋光示意圖；(b)是激光通過情形，(c)是激光被擋住的情形。

圖2?實施例二是擋光片反射面垂直于電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡擋光示意圖；(b)是激光通過情形，(c)是激光被擋住的情形。

具體實施方式

請參見圖1所示，這是本發(fā)明一種高速響應激光光閘的一種實施例。見圖1(a)，其中1是伺服電機，主軸2與伺服電機1主軸相連，3是中心波長為355nm介質(zhì)膜反射鏡，固定在主軸2上面，波長為355nm的紫外入射光束4經(jīng)反射鏡3擋住并反射形成反射光束5，如果沒有反射鏡擋住并反射，入射光束4便直射形成光束6。進一步的說明請見圖1(b)，7是反射鏡片3的轉(zhuǎn)軸，當反射鏡片3與激光束4平行時，入射光束4便直射形成光束6，其中光束直徑2mm，光束中心線與反射鏡3表面距離1.5mm。請見圖1(c)，反射鏡片3繞轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)30度角度，反射鏡片寬度12mm，其邊緣在豎直方向位移大約是12mm×0.5×sin(30°)＝3mm，反射鏡片3足以擋住并反射激光束4，形成反射光束5。本實施例激光開關的響應速度可小于4ms。