[實用新型]采用2微米鎖模高功率光纖激光器的激光加工系統

有效

• 申請號: 201220097673.X
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN202506953U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 蔣仕彬
• 申請（專利權）人: 蘇州圖森激光有限公司
• 主分類號: B23K26/02
• 分類號: B23K26/02;H01S3/23
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型，涉及采用激光技術進行材料加工，特別是涉及一種采用2微米鎖模高功率光纖激光器的激光加工系統，用于激光打標、切割、鉆孔、焊接加工。

背景技術

高功率超短脈沖激光器在器件和材料的打標、切割、鉆孔、焊接等激光加工等工業領域具有廣泛的應用。

通常連續和長脈沖激光在進行激光加工過程中由于嚴重的熱效應造成加工的精度比較差，而超短脈沖激光在與材料相互作用過程中具有比較小的熱效應積累，因此具有更高的加工精度和更小的尺寸?，F有的用于超短脈沖激光加工的激光波長主要是紫外、可見光和近紅外的1微米和1.5微米，參見中國發明專利申請CN101327548A公開的一種高重復率光子晶體光纖紫外超短脈沖加工機，中國發明專利CN1970211A公開的不銹鋼懸臂梁的飛秒激光加工方法，中國發明專利CN1671504A公開的使用超短脈沖激光的激光加工法和激光加工裝置等。

有些加工材料如塑料器件、生物有機材料和含有OH-?的材料等，在2微米左右波長處具有高的吸收特性，因而，如果能使用2微米具有納秒量級短脈沖寬度的高功率激光，相比前述幾種激光波長在這些材料的激光加工（如打標、切割、鉆孔、焊接等）中將具有更好的加工性能和加工效率；另外2微米是人眼安全波長。然而，現有2微米具有超短脈沖寬度的激光光源主要是鎖模固體激光器和采用非線性光學方法（如OPO?和OPA及差頻等）產生的，但由于目前這些2微米高功率激光光源存在著穩定性可靠性差、昂貴、需要復雜的維護等缺點，所以使得2微米波長高功率超短脈沖激光器在工業激光加工等領域的大規模使用幾乎是一個空白。

發明內容

本實用新型的發明目的是提供一種采用2微米鎖模高功率光纖激光器的激光加工系統，以彌補現有技術中激光加工波長的不足，滿足一些對2微米波長激光有特殊吸收特性的材料與器件的激光加工的需求。

為達到上述發明目的，本實用新型采用的技術方案是：一種采用2微米鎖模高功率光纖激光器的激光加工系統，包括激光光源、光纖放大系統、光學處理系統、和控制系統，所述激光光源為2微米波長超短脈沖種子激光器，所述光纖放大系統包括摻銩或摻鈥或銩/鈥混和摻雜的高功率大模場光纖器,?光學處理系統包括準直和聚焦系統，2微米波長超短脈沖種子激光器作為高功率光纖放大系統的種子激光光源，高功率光纖放大系統輸出的激光脈沖經準直和聚焦系統后導入至加工工件上。

根據需要，所述光學處理系統有時還包括振鏡。

上述技術方案的系統可用于打標、切割、鉆孔、焊接等激光加工，放大后的激光脈沖形成高重復率、高功率的皮秒（10^-12）到飛秒（10^-15）激光脈沖序列，產生的峰值激光功率大于10kW，根據需要，可以設置承載加工工件的平臺，激光加工系統和平臺之間有相對運動的自由度，該相對運動可以通過設置驅動激光加工系統運動的驅動機構實現，也可以通過設置驅動平臺的運動機構實現，還可以分別使激光加工系統和平臺運動實現，控制系統同時用于控制光源與加工工件之間的相對位置。

上述技術方案中，所述2微米波長超短脈沖種子激光器采用基于摻銩或摻鈥或銩/鈥混和摻雜光纖、鎖模的光纖激光器，由基于摻銩或摻鈥或銩/鈥混和摻雜增益光纖、可飽和吸收體或半導體可飽和吸收鏡、色散光纖補償器組成，所述摻銩或銩/鈥混和摻雜增益光纖的芯徑為4到30微米，數值孔徑為0.02到0.30，包層直徑為50到400微米，包層數值孔徑為0.1到0.8，長度為0.1米到10米，采用0.1到30瓦的高功率半導體激光器作為泵浦激光器。通過調節腔內色散補償，該鎖模激光器可以工作在全孤子、展寬脈沖鎖模和全正色散區。

上述技術方案中，所述高功率大模場光纖放大系統由1到3級放大器構成，每一級放大器包括大模場高摻雜濃度的摻銩或摻鈥或銩/鈥混和摻雜增益光纖和泵浦激光器，光纖的芯徑為6到100微米，數值孔徑為0.02到0.30，包層直徑為50到400微米，包層數值孔徑為0.1到0.8，長度為0.1米到8米，泵浦激光器為0.1到500瓦的高功率半導體激光器。根據需要，可以采用單級或多級高功率光纖放大器放大。

上述技術方案中，在2微米波長超短脈沖種子激光器和放大器之間及各級放大器之間設有法拉第光學隔離器。

準直和聚焦系統采用對2微米激光高透射率的光學透鏡系統。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：