[實(shí)用新型]高速YAG固體激光深寬雕刻裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720169467.4
• 申請(qǐng)日: 2007-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201089064Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;張曉鵬;劉學(xué)勝;張曉兵;陳新松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/06
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/06;B23K26/14;B23K26/18;B23K26/38
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種高速YAG固體激光深寬雕刻裝置，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

激光雕刻是利用高能量密度的激光束作用于目標(biāo)，使目標(biāo)表面發(fā)生物理或化學(xué)的變化，從而獲得可見(jiàn)圖案的雕刻方式。激光雕刻與傳統(tǒng)的雕刻工藝相比有明顯的優(yōu)點(diǎn)：雕刻窄，節(jié)省材料；只需定位而不需夾緊、劃線、去油等準(zhǔn)備工序；工件無(wú)機(jī)械應(yīng)力、變形小；非接觸式加工、污染小、無(wú)磨損；能雕刻易碎的脆性材料，和極軟、極硬的材料；速度快，可向任何方向行進(jìn)，可從任何一點(diǎn)開(kāi)始，雕刻清晰永久，防偽功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好；易于數(shù)控或計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制，并可多工位操作。近年來(lái)，隨著激光器的可靠性和實(shí)用性的提高，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)器件的改進(jìn)促進(jìn)了激光雕刻技術(shù)的發(fā)展，使得激光雕刻技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

目前采用調(diào)Q振鏡掃描式的Nd:YAG打標(biāo)機(jī)占據(jù)了廣大的市場(chǎng)，此種標(biāo)刻方式快速靈活，標(biāo)刻出的圖案平滑美觀，但是其僅能在材料表面標(biāo)記出很淺很窄的印記，如果需要在材料尤其是金屬材料上標(biāo)刻既深又寬的圖案則需要多次反復(fù)標(biāo)刻，這樣就會(huì)耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，效率極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于激光雕刻的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上調(diào)Q振境掃描式打標(biāo)機(jī)的不足，本實(shí)用新型提出一種工業(yè)用Nd:YAG高速激光深雕刻裝置，其以淺切割方式對(duì)材料進(jìn)行標(biāo)刻，可以高速的在低碳鋼金屬材料上一次性雕刻出深度和寬度較大的圖案，解決了市場(chǎng)上調(diào)Q振鏡掃描式的Nd:YAG打標(biāo)機(jī)不能夠在低碳鋼金屬材料上一次性高速標(biāo)刻出深度和寬度較大圖案形的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案。主要包括有He-Ne激光器1、第一45度氦氖紅光全反射鏡2、第二45度氦氖紅光全反射鏡3、泵浦腔5、光5諧振腔9、擴(kuò)束鏡10和聚焦頭11。由于Nd:YAG激光處于紅外不可見(jiàn)波段，因此激光器的整個(gè)光路以He-Ne激光器1發(fā)出的紅光作為指示光，He-Ne激光器1發(fā)出的紅色指示光依次經(jīng)過(guò)第一45度氦氖紅光全反射鏡2和第45度氦氖紅光全反射鏡3反射后光路旋轉(zhuǎn)180°，再通過(guò)兩個(gè)完全一樣并對(duì)稱(chēng)放置的、工作物質(zhì)為Nd:YAG晶體棒的泵浦腔5，He-Ne紅光與Nd:YAG激光保持嚴(yán)格同心輸出，從光學(xué)諧振腔9輸出的激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡10后進(jìn)入聚焦頭11，在聚焦頭11內(nèi)，激光依次經(jīng)過(guò)聚焦透鏡12、保護(hù)玻璃13后，聚焦在低碳鋼金屬材料上。在聚焦頭11的側(cè)壁上設(shè)置有與聚焦頭11內(nèi)的空腔相連通的、相對(duì)位置不變的用于通入純氧的輔助氣體噴嘴接口14。

本實(shí)用新型的有益效果：由于純氧跟低碳鋼材料發(fā)生氧化燃燒反應(yīng)即可實(shí)現(xiàn)在低碳鋼金屬材料上進(jìn)行深寬雕刻，實(shí)現(xiàn)了在低碳鋼金屬材料上一次性高速雕刻出深度和寬度較大的圖案，適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的示意圖；

1、氦氖激光器2、第一45度氦氖紅光全反射鏡3、第二45度氦氖紅光全反射鏡4、1064納米高反射鏡5、泵浦腔6、連續(xù)氪燈7、Nd:YAG晶體棒8、輸出鏡9、光學(xué)諧振腔10、擴(kuò)束鏡11、聚焦頭12、聚焦透鏡13、保護(hù)玻璃14、輔助氣體噴嘴。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在圖1中，激光器部分采用連續(xù)氪燈雙燈泵浦雙棒串接對(duì)稱(chēng)平行平面光學(xué)諧振腔放置，以提高輸出功率并保證高功率輸出時(shí)具有較小的光束發(fā)散角、較窄的譜線寬度，和穩(wěn)定的大模體積激光輸出。激光器的工作物質(zhì)選用φ6mm×120mm摻雜0.9％的優(yōu)質(zhì)Nd:YAG晶體棒7，晶體棒的表面經(jīng)過(guò)磨砂化處理，以提高晶體棒對(duì)泵浦光能的吸收，晶體棒的兩端面經(jīng)過(guò)鍍膜優(yōu)化處理，以保證激光更良好的輸出。泵浦燈采用φ5mm×120mm的連續(xù)氪燈6，燈內(nèi)氣體成分比例和氣壓均根據(jù)激光電源和發(fā)光光譜要求配置，燈壁為摻鈰石英玻璃管，可以將將有害的400nm以下短波長(zhǎng)紫外光轉(zhuǎn)化為Nd:YAG晶體可以吸收的光譜，以提高功率輸出。泵浦腔為雙橢圓金屬腔5，腔內(nèi)全部鍍金，以提高反射率，使光能充分的被晶體棒所吸收。整個(gè)光路系統(tǒng)以He-Ne紅光1作為指示光，氦氖激光器1發(fā)出紅光經(jīng)過(guò)第一45度紅光全反射鏡2和第二45度紅光全反射鏡3反射后旋轉(zhuǎn)180度，對(duì)整個(gè)光路進(jìn)行準(zhǔn)直，He-Ne紅光和Nd:YAG激光保證嚴(yán)格同心。兩個(gè)構(gòu)造完全相同的雙燈泵浦腔5采取對(duì)稱(chēng)放置，Nd:YAG激光在光學(xué)諧振腔9高反鏡4和諧振腔輸出鏡8間振蕩輸出，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束鏡9擴(kuò)束和通入輔助氣體純氧的聚焦頭后作用在低碳鋼材料上，即可實(shí)現(xiàn)在低碳鋼材料上深寬雕刻。激光擴(kuò)束是為了聚焦后焦點(diǎn)光斑更小焦深更長(zhǎng)，更有利于工業(yè)加工。