[發明專利]基于光纖激光器的激光清洗設備

有效

• 申請號: 201510343456.2
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104971927B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 張卓鵬;楊國偉;魏一振
• 申請（專利權）人: 湖州志英光電有限公司
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B08B13/00
• 代理公司: 杭州華知專利事務所33235
• 代理人: 寧岡

技術領域

本發明涉及一種激光清洗設備，尤其是指一種基于光纖激光器的激光清洗設備。

背景技術

在生產生活中，各種設備和產品在生產或使用過程中都會在表面形成或者粘著一些有害污染物，日積月累會嚴重影響其表面美觀和性能穩定。因此，必須采用一些物理、化學等手段來去除這些污染物，使得物品達到已定的潔凈度和其他各項性能指標。

目前，最常用的清洗手段有手工/機械摩擦法、化學清洗、高壓水射流清洗、噴丸清洗和超聲波清洗等。手工/機械摩擦法存在費時費力、容易損傷基底、工作環境差等缺點；化學清洗法比較便宜，但是存在清洗選擇性強、化學藥劑的回收和排放處理很難、二次污染嚴重等問題；高壓水射流清洗法存在穩定性較差、操作/監測難、消耗大量水資源、噪音很大等難題；噴丸清洗法噴射的磨料需要回收，存在成本較高、勞動強度大、對操作者危害大等缺點；超聲波清洗法的清洗物件尺寸受限，還存在清洗劑更換/處理不便、成本高、二次污染等問題。

隨著激光技術的廣泛應用和發展，新穎的激光清洗技術也被開發出來。它利用高功率密度激光束照射待清洗物件的表面，致使表面上的污物、涂層或氧化層發生瞬間蒸發、破裂或者剝離，并脫離物件表面。激光清洗技術被認為是一種最可靠、最有效的“綠色”清洗解決方案。與傳統清洗工藝相比，激光清洗具有清洗潔凈度和效率高（激光脈沖能量和頻率高）、不損傷基底（無研磨和無熱效應）、操作/監測方便（激光方向性好，能量和頻率可調節）、運行/維護成本低（設備穩定性好和純電力消耗）、易于在線清洗（非接觸式和定位準）、無二次污染（光能將以熱能形式消散）等特點。此外，激光清洗可以解決一些采用傳統清洗方式很難解決的問題，比如，半導體工業中去除亞微米顆粒污物。總體上來講，激光清洗技術已基本克服傳統清洗工藝的各項缺點。

目前開發的激光清洗設備以固體激光器和振鏡掃描頭為核心。其中，高功率固體激光器價格昂貴，致使清洗設備價格偏高，成本高，廣大的中低端市場推廣很難；激光器發熱量大，需要水冷系統，導致清洗設備尺寸偏大，應用場地受限；振鏡掃描頭的掃描速度很難提高和尺寸也很難縮小，導致無法進一步提高清洗效率和不易清洗小物件內表面。可見，以固體激光器和振鏡掃描頭為核心的激光清洗設備受到很多技術和市場應用限制，阻礙了潛力巨大的激光清洗技術的推廣應用。

發明內容

為了解決現有激光清洗設備成本高且清洗效率低的問題，本發明提出了一種基于光纖激光器的激光清洗設備。

本發明所采用的技術方案是：一種基于光纖激光器的激光清洗設備，包括光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、中央控制模塊、制冷模塊和供電模塊，所述的供電模塊分別與光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、中央控制模塊、制冷模塊電連接，所述光纖激光器模塊、多面鏡掃描模塊、制冷模塊分別與中央控制模塊電連接，光纖激光器模塊與多面鏡掃描模塊之間通過光纖連接，光纖激光器模塊產生的激光束通過光纖傳送至多面鏡掃描模塊。

本發明提出了一個性能優越、功能完備的激光清洗設備，應用領域廣泛，如汽車、船舶、飛機的除漆，各類鋼鐵結構的除漆除銹，各種金屬的除氧化層，模具、精密零件、石材的清洗等。使用本發明進行清洗去污，清洗潔凈度和效率高、不損傷基底、操作/監測方便、運行/維護成本低、易于在線清洗、無二次污染等。

作為優選，所述的光纖激光器模塊包含種子激光源、多級主控振蕩器的功率放大器及光纖輸出頭，多級主控振蕩器的功率放大器的輸入端與種子激光源連接，多級主控振蕩器的功率放大器的輸入端與光纖輸出頭連接。本發明首次采用高功率的光纖激光器作為激光清洗設備的激光光源，可以提供滿足各種清洗需求的脈沖峰值功率密度。與傳統固體激光器相比，此光纖激光器模塊有更低的價格、更高的光電轉換效率、更低的發熱量、更高的脈沖重復頻率和更小的尺寸等，使得成本更低、更加節能、清洗效率更高等。尺寸較小的激光器使得激光清洗設備結構緊湊，易于做成手提式或肩背式，應用場地將不受限制。

作為優選，所述多級主控振蕩器的功率放大器由依次連接的若干個功率放大子單元構成，所述的功率放大子單元包括若干個半導體泵浦源、光纖耦合器和雙包層摻雜光纖，所述光纖耦合器的一端與若干個半導體泵浦源連接，所述光纖耦合器的一端與雙包層摻雜光纖連接。