[發(fā)明專利]一種用于銅的微細(xì)焊接的脈沖綠光激光器系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210378408.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN102882116A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慶茂;郭健洋;張健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/109
• 分類號(hào): H01S3/109;H01S3/106
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 馬麗麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種用于銅的微細(xì)焊接的脈沖綠光激光器系統(tǒng)，主要用于表面高反射率金屬如銅及其合金等的連接，尤其適用于上述金屬的點(diǎn)焊或拼焊。

背景技術(shù)

與傳統(tǒng)焊接方法相比，激光焊接具有高精度、高加工速率、窄熱影響區(qū)及更方便地實(shí)現(xiàn)柔性加工和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因而日益得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前的激光焊接系統(tǒng)通常采用二氧化碳激光器所產(chǎn)生10.6μm的光束，或者采用Nd：YAG激光器所產(chǎn)生1.064μm的光束。然而，上述波長(zhǎng)的光束在室溫下可能被諸如銅及其合金顯著地反射。

由于高表面反射率的存在，焊接過程就需要極高的峰值能量以克服金屬不良吸收性能所帶來的初始阻力。然而，一旦一部分激光能量耦合到金屬上并引起溫度升高，反射率就會(huì)下降。當(dāng)該金屬達(dá)到其熔點(diǎn)時(shí)，吸收會(huì)顯著提高，最初需要的高功率，在此時(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過焊接的需要，從而導(dǎo)致材料飛濺或者引起不必要的蒸發(fā)，在工件上留下較大的孔或洞，影響焊接頭質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于銅的微細(xì)焊接的脈沖綠光激光器系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的10.6μm的光束或1.064μm光束在室溫下被諸如銅及其合金顯著地反射，導(dǎo)致材料飛濺或者引起不必要的蒸發(fā)，在工件上留下較大的孔或洞，影響焊接頭質(zhì)量的問題。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于銅的微細(xì)焊接的脈沖綠光激光器系統(tǒng)，包含直型諧振腔，具有第一0°全反腔鏡和第二0°全反腔鏡；Nd激光工作介質(zhì)，置于所述諧振腔內(nèi)；電光泵浦器件，用于在不使用Q開關(guān)器件的情況下，光學(xué)泵浦Nd激光工作介質(zhì)產(chǎn)生1064nm基波；非線性光學(xué)晶體，置于所述諧振腔內(nèi)，用于倍頻產(chǎn)生532nm二次諧波；布儒斯特玻片，置于所述諧振腔內(nèi)，用于起偏基波，使得在腔內(nèi)傳播的基波以p光為主的線偏振光，利于所述非線性光學(xué)晶體達(dá)到相位匹配；倒置望遠(yuǎn)鏡，置于所述諧振腔內(nèi)，用于將通過所述非線性光學(xué)晶體的基波光斑成倍數(shù)可選擇的縮小而不改變其發(fā)散角，提高基波功率密度，從而提高倍頻效率和綠光耦合輸出鏡，置于所述諧振腔內(nèi)，用于輸出532nm二次諧波并增透1064nm基波；所述Nd激光工作介質(zhì)、布儒斯特玻片、綠光耦合輸出鏡、倒置望遠(yuǎn)鏡、非線性光學(xué)晶體依次設(shè)置在該第一0°全反腔鏡和第二0°全反腔鏡之間，且所述電光泵浦器件設(shè)置在Nd激光工作介質(zhì)上方。

上述第一0°全反腔鏡的凹端面鍍有1064nm的激光高反膜；第二0°全反腔鏡的凹端面鍍1064nm和532nm的激光雙色高反膜；所述Nd激光工作介質(zhì)的激光輸出端面鍍1064nm的激光增透膜；所述綠光耦合輸出鏡的置于所述布儒斯特玻片的輸出激光上的面鍍1064nm的45°激光增透膜，其另一面鍍?cè)?5°條件下的對(duì)1064nm的激光反射膜和對(duì)532nm的激光反射膜；所述倒置望遠(yuǎn)鏡的前后端面均鍍1064nm和532nm的激光雙色增透膜；所述非線性光學(xué)晶體的通光面均鍍1064nm和532nm的激光雙色增透膜。

上述第一0°全反腔鏡和第二0°全反腔鏡均是SiO₂光質(zhì)玻璃或GaAs、CaF₂；所述Nd激光工作介質(zhì)是激光晶體、激光玻璃或增益光纖；所述電光泵浦器件是半導(dǎo)體激光器活閃光燈；所述布儒斯特玻片和綠光耦合輸出鏡均是SiO₂、GaAs或CaF₂；所述倒置望遠(yuǎn)鏡是伽利略望遠(yuǎn)鏡或開普勒望遠(yuǎn)鏡；所述非線性光學(xué)晶體是磷酸氧鈦鉀KTP或三硼酸鋰LBO。

上述伽利略望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)是2～8倍。

上述第一0°全反腔鏡和第二0°全反腔鏡均是平凹光質(zhì)玻璃，其凹面朝向所述直型諧振腔內(nèi)設(shè)置。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：作為YAG激光的二次諧波的532nm綠光能被銅很好的吸收，吸收系數(shù)高達(dá)50%，從而有效地解決了表面高反射系數(shù)所帶來的焊接問題，確保了焊接頭的質(zhì)量，且該系統(tǒng)機(jī)械穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)容易，成本低廉。

附圖說明

圖1是用于銅的微細(xì)焊接的脈沖綠光激光器系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意圖。

圖中：10.第一0°全反腔鏡，11.第一0°全反腔鏡凹端面，20.Nd激光工作介質(zhì)，21、22.Nd激光工作介質(zhì)輸出面，30.電光泵浦器件，40.布儒斯特玻片，50.綠光耦合輸出鏡，51、52.綠光耦合輸出鏡端面，60.倒置望遠(yuǎn)鏡，61、62.倒置望遠(yuǎn)鏡透鏡，70.非線性光學(xué)晶體，71、72.非線性光學(xué)晶體通光面，80.第二0°全反腔鏡，81.第二0°全反腔鏡凹端面。

具體實(shí)施方式