[發(fā)明專利]一種用于冷軋輥毛化的脈沖激光系統(tǒng)及其方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010531354.0
• 申請日: 2010-11-02
• 公開（公告）號: CN102044829A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 陳振強;李安明;朱思祁;王紅衛(wèi);付喬克
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08;H01S3/0941;H01S3/117;H01S3/16
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi);張偉杰

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及激光技術(shù)領域，特別是一種用于冷軋輥毛化的脈沖激光系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

全固體激光器因其性能穩(wěn)定、小型化、高效率、長壽命等優(yōu)點而被廣泛應用到激光加工、生物醫(yī)學、食品藥品檢測、醫(yī)療美容、信息存儲、大氣遙感等領域。近年來，隨著鋼鐵市場薄板需求量的急增及用戶對薄板多元化、高質(zhì)量的要求，如何通過改進冷軋輥的毛化技術(shù)來滿足用戶對優(yōu)質(zhì)冷軋薄板的迫切需求成為當務之急。冷軋輥的表面毛化技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過了第一代噴丸毛化技術(shù)、第二代電火花毛化技術(shù)和第三代激光毛化技術(shù)三個階段。其中第三代激光毛化技術(shù)有以CO₂的10.6μm激光為代表的毛化技術(shù)以及以燈泵的摻釹釔鋁石榴石晶體(Nd:Y₃Al₅O₁₂或Nd:YAG)的1.06μm激光為代表的毛化技術(shù)。由于Nd:YAG晶體具有激光波長(1.064μm)比CO₂激光波長(10.6μm)短一個數(shù)量級，使金屬材料對的Nd:YAG激光有更高的吸收率，聚焦光斑也比CO₂激光小，激光調(diào)制使用聲光調(diào)制而非CO₂激光的機械斬波方式，頻率高且可調(diào)，整體體積很小，易于安裝等特點。這樣可以有效降低毛化設備對激光器輸出功率的要求，生產(chǎn)過程中不需要像CO₂激光毛化那樣為了提高吸收率而進行預涂層處理。但是，由于燈泵Nd:YAG激光具有泵浦燈使用壽命短、晶體棒體積大、激光器整體體積大等缺點，隨著半導體激光模塊(簡稱LD)價格的整體下降，以LD泵浦的Nd:YAG激光毛化技術(shù)逐漸代替燈泵Nd:YAG激光而成為激光毛化技術(shù)的最新發(fā)展方向。最近幾年，國外開始推出最新型的Nd:YAG激光毛化裝備，這不僅在于毛化質(zhì)量(毛化均勻度、可控性)大大優(yōu)于前面的幾種技術(shù)，而且毛化速度也大大提高，可每天24小時連續(xù)工作。目前，國外的一臺激光毛化設備整套售價在700萬馬克或者300萬美元左右，價格昂貴。

目前，冷軋輥毛化坑的可控性要求是困擾LD泵浦的Nd:YAG激光毛化技術(shù)發(fā)展的難點，這是因為Nd:YAG激光是一種非偏振光，而且由于其熱效應引起的雙折射現(xiàn)象致使激光的振動方向不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個發(fā)明目的在于提供一種用于冷軋輥毛化的脈沖激光系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有激光毛化技術(shù)由于熱效應引起的雙折射現(xiàn)象致使激光的振動方向不穩(wěn)定的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一個發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下：

一種用于冷軋輥毛化的脈沖激光系統(tǒng)，包括依次連接的激光側(cè)面泵浦源、激光全反端面鏡、激光二極管陣列側(cè)面泵浦模塊、聲光調(diào)Q模塊和激光輸出耦合鏡，所述激光二極管陣列側(cè)面泵浦模塊的激光介質(zhì)為摻釹鋁酸釔激光晶體Nd:YAP。

作為一種優(yōu)選方案，所述摻釹鋁酸釔激光晶體Nd:YAP為c軸定向切割。

作為一種優(yōu)選方案，所述摻釹鋁酸釔激光晶體Nd:YAP為圓柱體，長度為60毫米，直徑為3毫米，摻雜濃度為1％。

作為一種優(yōu)選方案，所述系統(tǒng)還包括分別與激光二極管陣列側(cè)面泵浦模塊和聲光調(diào)Q模塊連接的水冷系統(tǒng)。優(yōu)選地，水冷系統(tǒng)中的控制器為精密溫度控制儀，控制精度0.1℃，循環(huán)液為去離子水。

作為一種優(yōu)選方案，所述激光二極管陣列側(cè)面泵浦模塊輸出1079.5納米波長的激光。

作為一種優(yōu)選方案，所述激光全反端面鏡對1079.5納米波長激光全反射，所述激光輸出耦合鏡透過1079.5納米波長激光，所述激光側(cè)面泵浦源為半導體紅光激光器。

作為一種優(yōu)選方案，所述聲光調(diào)Q模塊包括依次連接的控制模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊、聲光開關電源和聲光調(diào)Q開關。

本發(fā)明的第二個發(fā)明目的，在于提供一種用于冷軋輥毛化的激光脈沖調(diào)制方法，以使用本發(fā)明第一個發(fā)明目的所提供的脈沖激光系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二個發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下：

一種用于冷軋輥毛化的激光脈沖調(diào)制方法，采用本發(fā)明第一個發(fā)明目的所述的脈沖激光系統(tǒng)，所述方法包括：

(1)通過激光側(cè)面泵浦源；

(2)啟動激光二極管陣列側(cè)面泵浦模塊輸出1079.5納米波長激光，通過激光輸出耦合鏡輸出連續(xù)激光；

(3)開啟聲光調(diào)Q模塊輸出重復頻率的聲光調(diào)Q脈沖信號。

作為一種優(yōu)選方案，所述步驟(3)包括：

控制模塊通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊驅(qū)動聲光開關電源，控制聲光調(diào)Q開關輸出組脈沖信號和包絡脈沖信號，對組脈沖信號和包絡脈沖信號進行或非運算輸出聲光調(diào)Q脈沖信號。

作為進一步的優(yōu)選方案：