具有自適應調(diào)整激光功率的激光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，包括泵浦光源、包層光纖和傳輸光纖，所述的泵浦光源側(cè)面泵浦或者端面泵浦所述包層光纖，所述包層光纖進一步包括位于中心的激光增益介質(zhì)纖芯，此激光增益介質(zhì)纖芯由內(nèi)向外依次包覆有隔離層、熒光材料層和外包層，激光增益介質(zhì)纖芯的折射率大于隔離層的折射率，隔離層的折射率大于的熒光材料層折射率，熒光材料層折射率大于外包層的折射率，所述包層光纖的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵，且包層光纖位于泵浦光源一側(cè)的端面具有一尾鏡，所述包層光纖和傳輸光纖之間依次設置有第一凸透鏡、第二凸透鏡。本發(fā)明極大的提升穿孔速度，由于可以自動使用接近臨界值的最大功率進行穿孔，不必預設安全冗余使得穿孔效率極大提高，也降低穿孔的不良率。
【專利說明】
具有自適應調(diào)整激光功率的激光器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，屬于激光切割技術領域。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有激光切割過程控制方法主要是通過程序預設軌跡、速度、功率來完成切割加工。現(xiàn)有激光加工工藝中存在一個效率和良率的矛盾，比如穿孔，為了要快速的完成穿孔，我們希望使用高功率，以提供較大的能量輸入，但是輸入的能量過高又很容易造成熔池中金屬材料的劇烈氣化引起爆炸造成穿孔失敗，并產(chǎn)生飛濺污染鏡片。傳統(tǒng)的解決辦法是，在程序中預設比較低的功率，并用較長的時間來完成穿孔確保穿透，預留較高的冗余保證穿孔的質(zhì)量和安全，這種方式存下加工效率低，過于依賴于以往的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，且很難做到實時控制，由于針對新的產(chǎn)品加工時，這些問題顯得更為凸出。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明目的是提供一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，該具有自適應調(diào)整激光功率的激光器極大的提升穿孔速度，由于可以自動使用接近臨界值的最大功率進行穿孔，不必預設安全冗余使得穿孔效率極大提高，也降低穿孔的不良率。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，包括栗浦光源、包層光纖和傳輸光纖，所述的栗浦光源側(cè)面栗浦或者端面栗浦所述包層光纖，所述包層光纖進一步包括位于中心的激光增益介質(zhì)纖芯，此激光增益介質(zhì)纖芯由內(nèi)向外依次包覆有隔離層、熒光材料層和外包層，激光增益介質(zhì)纖芯的折射率大于隔離層的折射率，隔離層的折射率大于的熒光材料層折射率，熒光材料層折射率大于外包層的折射率，所述包層光纖的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵，且包層光纖位于栗浦光源一側(cè)的端面具有一尾鏡，所述包層光纖和傳輸光纖之間依次設置有第一凸透鏡、第二凸透鏡，所述激光增益介質(zhì)層內(nèi)摻雜有Nd3+、Cr3+、Er3+、Yb3+離子；
位于第一凸透鏡、第二凸透鏡之間設置有一半反半透晶片，該半反半透晶片與光路呈一銳角角度設置，來自包層光纖的激光穿過半反半透晶片傳輸給傳輸光纖并將來自傳輸光纖的光線經(jīng)半反半透晶片進行反射，位于半反半透晶片正下方由上往下依次設置有低通濾波鏡、聚焦鏡，此聚焦鏡接收來自半反半透晶片的反射光;一成像器位于聚焦鏡一側(cè)，用于接收來自聚焦鏡的光線。
[0005]上述技術方案中進一步改進的技術方案如下:
作為優(yōu)選，所述栗浦光源為太陽光栗浦源、閃光燈栗浦源、光導管栗浦源、連續(xù)燈栗浦源、半導體陣列激光器栗浦源或者陣列發(fā)光二極管栗浦源。
[0006]作為優(yōu)選，所述熒光材料層內(nèi)摻雜有Cr3+、Ti3+、Yb3+、Er3+離子。
[0007]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果:
1、本發(fā)明具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，其極大的提升穿孔速度，由于可以自動使用接近臨界值的最大功率進行穿孔，不必預設安全冗余使得穿孔效率極大提高，也降低穿孔的不良率，高速的在線監(jiān)測功能可以使得爆孔發(fā)生前迅速降低激光功率，避免其發(fā)生，因而幾乎可以使得每次穿孔都獲得均一穩(wěn)定的效果;其次，其在切割高反射材料時，能及時檢測到激光波長超過設定閾值，迅速停止避免了激光原路返回，且由于之前均為光速，響應時間快;再次，其包層光纖的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵，且包層光纖位于栗浦光源一側(cè)的端面具有一尾鏡，將位于包層光纖內(nèi)未被吸收的種子光多次反射回去，有利于提高光源利用率，形成高穩(wěn)定激光。
[0008]2、本發(fā)明具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，其提高切割速度，可以試用高功率進行切割，并且切割速度快功率冗余小，激光能量得到充分利用;且降低切割不良率，在切割失敗發(fā)生前根據(jù)監(jiān)測結(jié)果迅速調(diào)整功率，或者停止加工，處理故障后重新切割，避免了大型工件因為局部切割不良造成報廢，切割狀態(tài)分析，通過對其產(chǎn)生的大量工藝數(shù)據(jù)，可以對切割狀態(tài)有一個精確的量化判斷，為改進和開發(fā)新的切割工藝提供原始數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0009]附圖1為本發(fā)明具有自適應調(diào)整激光功率的激光器結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為附圖1的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]以上附圖中:1、栗浦光源；2、包層光纖；21、激光增益介質(zhì)纖芯；22、隔離層；23、熒光材料層;24、外包層;3、傳輸光纖;4、第一光纖布拉格光柵;5、第二光纖布拉格光柵;6、尾鏡;7、第一凸透鏡;8、第二凸透鏡;9、半反半透晶片；10、低通濾波鏡；11、聚焦鏡；12、成像器。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例1: 一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，包括栗浦光源1、包層光纖2和傳輸光纖3，所述的栗浦光源側(cè)面栗浦或者端面栗浦所述包層光纖2，所述包層光纖2進一步包括位于中心的激光增益介質(zhì)纖芯21，此激光增益介質(zhì)纖芯21由內(nèi)向外依次包覆有隔離層22、熒光材料層23和外包層24，激光增益介質(zhì)纖芯21的折射率大于隔離層22的折射率，隔離層22的折射率大于的熒光材料層23折射率，熒光材料層23折射率大于外包層24的折射率，所述包層光纖2的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵4、第二光纖布拉格光柵5，且包層光纖2位于栗浦光源I 一側(cè)的端面具有一尾鏡6，所述包層光纖2和傳輸光纖3之間依次設置有第一凸透鏡7、第二凸透鏡8;
位于第一凸透鏡7、第二凸透鏡8之間設置有一半反半透晶片9，該半反半透晶片9與光路呈一銳角角度設置，來自包層光纖2的激光穿過半反半透晶片9傳輸給傳輸光纖3并將來自傳輸光纖3的光線經(jīng)半反半透晶片9進行反射，位于半反半透晶片9正下方由上往下依次設置有低通濾波鏡10、聚焦鏡11，此聚焦鏡11接收來自半反半透晶片9的反射光;一成像器12位于聚焦鏡11 一側(cè)，用于接收來自聚焦鏡11的光線。
上述栗浦光源I為閃光燈栗浦源，上述激光增益介質(zhì)纖芯21內(nèi)摻雜有Nd3+離子。
[0012]上述激光增益介質(zhì)纖芯21內(nèi)摻雜有Yb3+離子；上述熒光材料層23內(nèi)摻雜有Er3+離子。
[0013]實施例2: —種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，包括栗浦光源1、包層光纖2和傳輸光纖3，所述的栗浦光源側(cè)面栗浦或者端面栗浦所述包層光纖2，所述包層光纖2進一步包括位于中心的激光增益介質(zhì)纖芯21，此激光增益介質(zhì)纖芯21由內(nèi)向外依次包覆有隔離層22、熒光材料層23和外包層24，激光增益介質(zhì)纖芯21的折射率大于隔離層22的折射率，隔離層22的折射率大于的熒光材料層23折射率，熒光材料層23折射率大于外包層24的折射率，所述包層光纖2的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵4、第二光纖布拉格光柵5，且包層光纖2位于栗浦光源I 一側(cè)的端面具有一尾鏡6，所述包層光纖2和傳輸光纖3之間依次設置有第一凸透鏡7、第二凸透鏡8;
位于第一凸透鏡7、第二凸透鏡8之間設置有一半反半透晶片9，該半反半透晶片9與光路呈一銳角角度設置，來自包層光纖2的激光穿過半反半透晶片9傳輸給傳輸光纖3并將來自傳輸光纖3的光線經(jīng)半反半透晶片9進行反射，位于半反半透晶片9正下方由上往下依次設置有低通濾波鏡10、聚焦鏡11，此聚焦鏡11接收來自半反半透晶片9的反射光;一成像器12位于聚焦鏡11 一側(cè)，用于接收來自聚焦鏡11的光線。
上述栗浦光源I為半導體陣列激光器栗浦源，上述激光增益介質(zhì)纖芯21內(nèi)摻雜有Cr3+離子；
上述熒光材料層23內(nèi)摻雜有Yb3+離子。
[0014]采用上述具有自適應調(diào)整激光功率的激光器時，其極大的提升穿孔速度，由于可以自動使用接近臨界值的最大功率進行穿孔，不必預設安全冗余使得穿孔效率極大提高，也降低穿孔的不良率，高速的在線監(jiān)測功能可以使得爆孔發(fā)生前迅速降低激光功率，避免其發(fā)生，因而幾乎可以使得每次穿孔都獲得均一穩(wěn)定的效果；其次，其在切割高反射材料時，能及時檢測到激光波長超過設定閾值，迅速停止避免了激光原路返回，且由于之前均為光速，響應時間快;再次，其包層光纖的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵、第二光纖布拉格光柵，且包層光纖位于栗浦光源一側(cè)的端面具有一尾鏡，將位于包層光纖內(nèi)未被吸收的種子光多次反射回去，有利于提高光源利用率，形成高穩(wěn)定激光;再次，其提高切割速度，可以試用高功率進行切割，并且切割速度快功率冗余小，激光能量得到充分利用;且降低切割不良率，在切割失敗發(fā)生前根據(jù)監(jiān)測結(jié)果迅速調(diào)整功率，或者停止加工，處理故障后重新切割，避免了大型工件因為局部切割不良造成報廢，切割狀態(tài)分析，通過對其產(chǎn)生的大量工藝數(shù)據(jù)，可以對切割狀態(tài)有一個精確的量化判斷，為改進和開發(fā)新的切割工藝提供原始數(shù)據(jù)。
[0015]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，其特征在于:包括栗浦光源(I)、包層光纖(2)和傳輸光纖(3)，所述的栗浦光源側(cè)面栗浦或者端面栗浦所述包層光纖(2)，所述包層光纖(2)進一步包括位于中心的激光增益介質(zhì)纖芯(21)，此激光增益介質(zhì)纖芯(21)由內(nèi)向外依次包覆有隔離層(22)、熒光材料層(23)和外包層(24)，激光增益介質(zhì)纖芯(21)的折射率大于隔離層(22)的折射率，隔離層(22)的折射率大于的熒光材料層(23)折射率，熒光材料層(23)折射率大于外包層(24)的折射率，所述包層光纖(2)的輸入端和輸出端分別設置有第一光纖布拉格光柵(4)、第二光纖布拉格光柵(5)，且包層光纖(2)位于栗浦光源(I) 一側(cè)的端面具有一尾鏡(6)，所述包層光纖(2)和傳輸光纖(3)之間依次設置有第一凸透鏡(7)、第二凸透鏡(8);所述激光增益介質(zhì)纖芯(21)內(nèi)摻雜有Nd3+、Cr3+、Er3+、Yb3+離子； 位于第一凸透鏡(7)、第二凸透鏡(8)之間設置有一半反半透晶片(9)，該半反半透晶片(9)與光路呈一銳角角度設置，來自包層光纖(2)的激光穿過半反半透晶片(9)傳輸給傳輸光纖(3)并將來自傳輸光纖(3)的光線經(jīng)半反半透晶片(9)進行反射，位于半反半透晶片(9)正下方由上往下依次設置有低通濾波鏡(10)、聚焦鏡(11)，此聚焦鏡(11)接收來自半反半透晶片(9)的反射光；一成像器(12)位于聚焦鏡(11)一側(cè)，用于接收來自聚焦鏡(11)的光線。2.根據(jù)權利要求1所述的具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，其特征在于:所述栗浦光源(I)為太陽光栗浦源、閃光燈栗浦源、光導管栗浦源、連續(xù)燈栗浦源、半導體陣列激光器栗浦源或者陣列發(fā)光二極管栗浦源。3.根據(jù)權利要求1所述的具有自適應調(diào)整激光功率的激光器，其特征在于:所述熒光材料層(23)內(nèi)摻雜有Cr3+、Ti3+、Yb3+、Er3+離子。
【文檔編號】H01S3/10GK105932529SQ201610339625
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】揚·梅埃斯, 張鵬程
【申請人】蘇州領創(chuàng)激光科技有限公司