[發明專利]一種高功率高重頻脈沖激光器

有效

• 申請號: 201310062763.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103178435A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 姚育成;黃楚云;徐國旺;楊濤;徐少剛
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H01S3/0915
• 分類號: H01S3/0915;H01S3/08;H01S3/07
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武

技術領域

本發明涉及一種高功率高重頻脈沖激光器，具體為一種用于激光切割加工的雙棒串接多燈泵浦高功率高重頻脈沖Nd:YAG激光器，屬激光器件技術領域。

背景技術

高功率激光在金屬切割加工領域具有巨大優勢并被廣泛應用。目前用于切割加工的激光器主要有大功率光纖激光器、大功率CO₂激光器和燈泵浦脈沖固體激光器。脈沖固體激光器與其他兩種激光器相比，用于切割加工的優點表現在其激光輸出為脈沖形式，脈沖激光具有很高的峰值功率，相同平均功率情況下，切割金屬板件的厚度比其他要大的多，切割能力強。目前用于切割的燈泵浦脈沖固體激光器多為雙燈泵浦單棒固體激光器，限于脈沖燈的輻射能量和放電頻率的限制，激光輸出功率一般小于600W，重復頻率小于200Hz。同時因為單根激光晶體不能做到有效的熱效應補償，激光器光束質量差，這大大限制了脈沖固體激光器在切割加工領域優勢的發揮。中國發明專利《多棒串接的雙燈泵浦大功率固體激光器》（申請號：01142319.6）公開的脈沖激光器，采用雙棒串接，泵浦方向垂直來提高激光功率，在脈沖頻率和效率方面仍存在不足。?

綜上所述，高功率高重頻脈沖激光器在金屬切割領域具有自己的優勢，上述公開的專利僅提出了提高功率的方法，在脈沖頻率和激光效率方面仍存在較大欠缺，不能滿足工業加工發展的需求。

發明內容

本發明目的就是針對背景技術所述問題，公開一種高功率高重頻脈沖Nd:YAG激光器。該激光器通過雙棒串接多燈泵浦，實現高功率、高重頻、高光束質量的脈沖激光輸出。

本發明所采用的技術方案是：一種高功率高重頻脈沖激光器，包括聚光腔、諧振腔、激光晶體棒、脈沖放電控制系統，其特征在于：

所述聚光腔為金屬腔，包括雙橢圓鍍金反射體、脈沖燈和激光晶體棒的支撐結構和導流管，聚光腔為雙燈雙橢圓結構，兩支脈沖燈從兩側泵浦一根激光晶體棒，雙橢圓鍍金反射體的橢圓中心O和脈沖燈及激光晶體棒中心點C偏離設置1mm，雙橢圓相交點B與激光晶體棒距離控制在3mm以內；

所述激光晶體棒為Nd:YAG晶體棒，激光晶體棒安裝在聚光腔中心導流管內，激光晶體棒與支撐結構不通過晶體棒套筒而直接連接；

所述諧振腔由全反鏡、輸出鏡和兩組折反鏡構成，全反鏡和輸出鏡為對稱凹鏡或平面鏡，諧振腔光路為對稱式U形結構；整個激光器結構為雙激光晶體棒串接，四個脈沖燈泵浦，分兩組與聚光腔構成模塊；

脈沖放電控制系統用于控制多只燈的同步或異步放電：同一聚光腔內兩只同組脈沖燈保持同步放電；不同聚光腔的兩組脈沖燈，則實現同步和間隔放電可調。

如上所述的高功率高重頻脈沖激光器，其特征在于，全反鏡鍍1064nm波長反射膜，輸出鏡鍍部分反射膜，全反鏡反射率R>99.5%，輸出鏡透過率T=20～40%；兩組折反鏡鍍1064nm波長反射膜。

如上所述的高功率高重頻脈沖激光器，其特征在于，激光晶體棒規格為Ф8×175mm。

本發明的有益效果是：

①?聚光腔橢圓反射體采用脈沖燈和晶體棒中心偏離橢圓中心結構設計，雙橢圓交點與激光晶體距離小，聚光腔結構緊湊，輻射光到另一對稱橢圓區的輻射少而具有較高的耦合效率，使激光器整體效率得到提高。

②?通過脈沖放電控制控制系統，實現同組脈沖燈同步放電，兩組脈沖燈同步和間隔放電可調，即實現了激光脈沖大能量輸出又實現了激光高重復頻率輸出，大大增強了激光器的加工能力和加工范圍。

③?諧振腔采用對稱式U形結構，使諧振腔長度縮小一半以上，提高了激光器運行的穩定性和應用的方便性。

④?采用雙棒串接方式，通過諧振腔優化設計，兩個晶體棒的熱效應很大一部分可以相互補償，大大提高激光光束質量。

綜上所述，通過發明所公開的技術方案可確保脈沖Nd:YAG激光器實現高功率高重頻高光束質量的穩定激光輸出。

附圖說明

圖1是本發明高功率高重頻脈沖激光器的結構示意圖；

圖2是本發明高功率高重頻脈沖激光器的聚光腔結構示意圖；

圖3是本發明高功率高重頻脈沖激光器的聚光腔結構截面示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。