专利名称：激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光加工装置，其向工件施加激光束来执行期望的激光加工。
背景技术：
传统上，固体激光器常被用于诸如激光焊接和激光刺点(marking)之类的激光加工，并且最常用的是YAG激光器。对于一般的固体激光器，使用掺杂有稀土元素的离子的块状(典型的是棒状)晶体作为激活媒质(active medium)；向该晶体的侧面或端面施加激励光以便光学充能(pump)或激励晶体中的激活媒质；以及光学谐振腔谐振和放大从该晶体轴向发射的具有预定波长的振荡光束，以获得激光束。尽管以前使用灯作为激励光的光源，但目前主要使用半导体激光器，即激光二极管(LD)。
顺便一提，在高精度激光加工领域，从加工能力、加工精度和成本方面考虑，期望一种提供高功率单模光束的完全气冷的激光加工装置。单模(singlemode)是具有圆波束形状和集中在中心的功率密度的模式，具有优良的聚光性能，并且适合高精度加工。
然而在传统的固体激光器中，气冷的单模激光器限制在10W或更低的级别，因此为了获得更高的功率必须使用水冷型(如冷却器(chiller cooler))的。即，气冷型激励LD由于气冷而导致的热辐射容易影响晶体(激活媒质)，该晶体由于光学谐振腔的结构而被放置在LD附近，因此难以使用具有大量热辐射的高功率型(例如，具有包括多个LD元件的阵列结构或栈结构)。就这一点来说，即使在高功率型的情况下，水冷型激励LD对晶体的热影响较小。然而，水冷型需要冷却器，其最大的弱点就是最初成本和运行成本较高。
由于传统的固体激光器具有低的光-光转换效率，因此如果激励LD的功率增加到较高功率，那么振荡输出激光束的功率并没有相应增加，而是激光振荡器中的损耗增加到较高的程度。在向晶体(激活媒质)的端面会聚和施加LD光来进行光激励的端面激励模式中，由于激励LD的高功率，给晶体施加了额外的热负荷，因此晶体容易损坏和老化。另一方面，在向侧面施加LD光的侧面激励模式中，尽管晶体损坏和老化得较少，但光束量低，而且尤其是，难以获得单模波束。
随着为了更高功率而增加提供到激励LD的驱动电流，高速/细微的电流控制也变得更加困难，而且更难以根据设置控制LD光的功率，因此也更难以控制振荡输出激光束的功率。
传统技术中的上述问题在具有位于激光振荡器中的Q-开关的激光刺点装置中是值得注意的。即，由于Q-开关的脉冲激光束的峰值功率很高，因此当获得较高功率时，尤其是当在单模下获得较高功率时，必须使用昂贵的抗激光光学谐振腔反光镜和Q-开关。另一个问题是，当Q-开关也是水冷的时，激光振荡器的成本进一步增加，而且由于每个脉冲的稳定性随着功率的增加而降低，峰值难题发生变化(导致激光加工质量的恶化)。
发明内容
考虑到现有技术中的上述问题构思了本发明，因此本发明的一个目的是提供一种可以容易地获得高功率单模加工激光束的激光加工装置。
本发明的另一目的是提供一种以完全气冷的方式实现高效率、高功率和高稳定性的激光的激光加工装置。
为了实现上述目的，本发明的一种激光加工装置包括种子激光振荡单元，振荡并输出种子激光束；放大光纤，包括包含预定的稀土元素的芯，该放大光纤通过一端将来自种子激光振荡单元的种子激光束引入到芯中，以将该种子激光束传播到另一端；纤芯激励单元，激励该芯来将放大光纤的芯中的该种子激光束放大；激光发射单元，将从放大光纤的所述另一端得到的、作为放大的种子激光束的加工激光束施加到工件；和激光功率测量单元，测量该加工激光束的激光功率，从激光功率测量单元获得的激光功率测量值被反馈到种子激光振荡单元，以控制该种子激光束的激光功率。
在上述配置中，在用纤芯激励单元激励放大光纤的芯的同时，种子激光振荡单元所生成的种子激光束可以被引入并从一端传播到另一端，以将种子激光束在芯中放大或转换成高功率加工激光束。从放大光纤得到的加工激光束被激光发射单元施加到工件，同时激光功率测量单元测量加工激光束的激光功率，并且将激光功率测量值反馈到种子激光振荡单元。当种子激光振荡单元将激光功率测量值与参考值进行比较来基于比较误差补偿种子激光束的激光输出时，相应地补偿了加工激光束的激光输出。由于种子激光振荡单元可以被配置为小功率激光，因此可以快速和精细地对种子激光束的激光功率执行可变控制，并且可以用气冷规范容易地生成单模种子激光束。
在本发明的一个方面中，种子激光振荡单元振荡并输出Q-开关脉冲激光束，作为该种子激光束。在这种情况下，激光发射单元可以包括检流扫描仪，用于以期望图案用加工激光束扫描工件。
根据本发明，在上述Q-开关模式中，种子激光振荡单元包括光学谐振腔，包括光学相对排列的一对镜；放置于光学谐振腔中的光路上的固体激活媒质；激活媒质激励单元，其连续地激励该激活媒质；放置在光学谐振腔中的光路上的Q-开关；和Q-开关驱动单元，其驱动Q-开关来以预定定时生成Q-开关脉冲激光束，并且来自激光功率测量单元的激光功率测量值被反馈到激活媒质激励单元。在这样的配置中，通过Q-开关在光学谐振腔中生成巨大的脉冲振荡，并且从光学谐振腔得到具有非常高的峰值功率的Q-开关脉冲激光束，作为种子激光束。
根据一优选方面，激活媒质激励单元包括第一激光二极管，输出连续振荡的第一激励光；第一激光电源单元，驱动第一激光二极管发光；和第一光学透镜，将第一激光二极管振荡和输出的第一激励光会聚并施加到该激活媒质。第一激光电源单元基于加工激光束的激光功率的参考值和来自激光功率测量单元的激光功率测量值，控制到第一激光二极管的驱动电流的电子电流值。由于在本发明中种子激光束的激光功率可以较低，因此第一激光二极管可以是小功率型的，并且第一激光电源单元可以用小驱动电流来驱动第一激光二极管发光。由于第一激光二极管的热辐射量较小，因此可以以较小的尺寸设计气冷机构。为了获得单模激光束，最好使用端面激励模式，并且第一激光二极管所生成的第一激励光被会聚并入射到激活媒质的一个端面。
在本发明中，种子激光振荡单元可以被配置以振荡并输出脉冲激光束，其波形可被控制得与该种子激光束一样。根据一个优选方面，种子激光振荡单元包括光学谐振腔，包括光学相对排列的一对镜；放置于光学谐振腔中的光路上的固体激活媒质；和激活媒质激励单元，其激励该激活媒质来生成脉冲激光束，并且来自激光功率测量单元的激光功率测量值被反馈到激活媒质激励单元。在这种情况下，激活媒质激励单元包括第一激光二极管，输出脉冲振荡的第一激励光；第一激光电源单元，驱动第一激光二极管发光；和第一光学透镜，将第一激光二极管振荡和输出的第一激励光会聚并施加到该激活媒质。第一激光电源单元基于加工激光束的激光功率波形的参考值和来自激光功率测量单元的激光功率测量值，控制到第一激光二极管的驱动电流的波形或峰值。
根据一优选方面，包括第一冷却单元，其用气冷来冷却第一激光二极管。第一冷却单元用气冷来一起冷却激活媒质和第一激光二极管。或者，可以与第一冷却单元相分离地包括第二冷却单元，其用气冷来冷却激活媒质。
根据一优选方面，纤芯激励单元包括第二激光二极管，振荡并输出脉冲振荡或连续振荡的第二激励光；第二激光电源单元，驱动第二激光二极管发光；和传输光纤，将第二激光二极管与放大光纤光耦合，并且从第二激光二极管振荡并输出的第二激励光通过传输光纤，入射到放大光纤的一个端面或另一端面。用这种光纤耦合LD激励模式，纤芯激励单元可以被放置在任何位置，特别是在远离加工位置和种子激光振荡单元的位置。
在纤芯激励单元中，也可以用气冷来冷却第二激光二极管。即，由于可以避免种子激光振荡单元中的热辐射的影响，如果第二激光二极管是高功率激光，则第二激光二极管可以适用气冷模式。
根据本发明的激光加工装置，使用上述配置，可以容易地获得高功率的单模加工激光束，并且可以以完全气冷的方式实现高效率、高功率和高稳定性的激光。结果，可以提高激光加工能力和精度，并且可以减少成本。
通过下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、方面、特征和优点将变得更加清楚，其中图1是根据本发明一个实施例的激光加工装置的结构框图；图2是根据该实施例的激光加工装置的操作的波形图；图3是根据另一实施例的激光加工装置的结构框图；和图4是根据该实施例的激光加工装置的操作的波形图。
具体实施例方式
下面将结合附图描述本发明的优选实施例。
图1绘出根据本发明一个实施例的激光加工装置的结构。该激光加工装置被配置为激光刺点装置，并且包括用于放大的光纤(下面称为“放大光纤”)10、种子激光振荡单元12、纤芯激励单元14、激光发射单元16、加工表18、控制单元20、光传感器64等。
尽管未示出，但放大光纤10包括例如由掺杂有稀土元素(例如镱(Yb))离子的石英制成的芯、以及由例如同轴环绕着芯的石英制成的包层；芯被定义为稍后描述的种子激光束SB的传播光路径；而包层被定义为芯激励光FB的传播光路径。放大光纤10可以是任何长度，例如几米。
种子激光振荡单元12被配置为YAG激光振荡器，其振荡和输出Q-开关的脉冲YAG激光束(具有1064nm的波长)，并且YAG棒(激活媒质)26和Q-开关28在光学谐振腔内被直线排列地放置，光学谐振腔包括光学上相对排列的一对镜22和24。Q-开关28例如是声光开关，并且在控制单元20的控制下由Q-开关驱动器30以预定频率开关。
种子激光振荡单元12采用端面激励模式来激励YAG棒26。具体地说，激光二极管(LD)32作为激励光源放置在光学谐振腔的全反射镜22后面，并且来自激励LD 32的激活媒质激励光EB被会聚透镜34会聚，并且施加到YAG棒26的端面。全反射镜22具有不反射激励光EB的波长的涂层。
LD 32被LD电源36驱动以发光，对激励光EB连续振荡并输出具有波长808nm的激光束，并且连续和可持续地用激励光EB的能量对YAG棒26泵浦(pump)。当通过连续激励在光学谐振腔中累积能量并且Q-开关28被切换时，在光学谐振腔中出现巨大的脉冲振荡，并且从光学谐振腔的输出镜24输出具有极高峰值功率的Q-开关的脉冲YAG激光束。
通过这种方式，Q-开关的脉冲YAG激光束被振荡并从种子激光振荡单元12输出，并且作为种子激光束SB被导入放大光纤10。具体地说，放大光纤10的一个端面10a相对地放置在种子激光振荡单元12的激光出射口处，使得光轴对准，并且其间放置入射光学系统的扩束器38和会聚透镜40。来自种子激光振荡单元12的Q-开关的脉冲YAG激光束，即，种子激光束SB的光束直径被扩束器38扩展，并且通过会聚透镜40会聚并入射到放大光纤10的芯端面10a上。
由于在放大光纤10中将种子激光束SB放大预定放大比例来产生稍后所述的、用于该激光加工装置中的工件W的加工激光束MB，因此种子激光束SB的激光功率(有效值)可以被设为很低的值(例如，在1W的量级上)，相应地，种子激光振荡单元12可以被配置为小功率固体激光器，尤其是可以使用小功率(例如，在2W的量级上)LD来进行光源32的激励。
由于种子激光振荡单元12是小功率YAG激光器，并且采用上述端面激励模式，因此可以容易地获得单模种子激光束SB。冷却单元42用于增加激光振荡的稳定性和单模的稳定性，它可以被配置成气冷型。由于LD 32是小功率，因此其热辐射很难影响YAG棒26。
尽管未示出，冷却单元42被配置为被热耦合到要冷却的部分的珀耳帖效应器件(Peltier device)、散热器、气冷风扇等，并且在控制单元20的控制下将冷却目标部分调节到恒定温度。尽管冷却目标部分必须包括LD 32，但冷却目标部分中可以不包括YAG棒26和Q-开关28(由于热负荷和发热量低)。或者，种子激光振荡单元12可以全部或部分地安装在导热共用基础部件上，来通过该共用基础部件以共用冷却机制冷却每个单元。
在任一情况下，气冷规范就足够用了，而不需要诸如冷却器之类的水冷系统。因此，对于Q-开关28和Q-开关驱动器30可以不使用水冷的高RF功率型。对于光学谐振腔镜22和24，可以不使用昂贵的具有高激光抵抗力的镜(涂层膜不容易烧坏)。由于种子激光振荡单元12中的热应力通常较小，因此可以对每个单元使用小的、不那么昂贵的部件。
纤芯激励单元14采用所谓的纤耦合LD结构，并且包括LD单元44、用于传输的光纤(下面称为“传输光纤”)46以及光学透镜48、50和52。LD单元44可以放置在任何地方，特别是在远离种子激光振荡单元12和激光发射单元16(加工位置)的地方，并且包括激光二极管(LD)54，连续振荡和输出具有980nm波长的芯激励激光束FB；LD电源56，驱动LD 54发光；气冷型冷却单元58，冷却LD 54；等等。LD电源和冷却单元58的操作由控制单元20控制。
由于LD 54生成具有相对较大功率(例如，在50W到80W的量级上)的芯激励光FB，因此LD 54采用相对大规模的阵列结构或栈结构，包括以一维或二维排列的多个LD元件。尽管未示出，冷却单元58包括热耦合到LD 54的珀耳帖效应器件、散热器、气冷风扇等，它是用于冷却上述相对大规模LD54的相对大规模的气冷机构，并且具有大量的热辐射。然而，由于冷却单元58远离种子激光振荡单元12，因此冷却单元58的热辐射不影响种子激光振荡单元12(特别是作为激活媒质的YAG棒26)。
从LD 54发射的激励光FB通过会聚透镜48被会聚并入射到传输光纤46的一个端面46a上。传输光纤46例如是SI(阶跃折射率)光纤，并且将获得的芯激励光FB从LD单元44传输到放大光纤10的另一端附近。
传输光纤46的另一端的表面46b通过准直透镜50、会聚透镜52和反射镜(turn-back mirror)60光学耦合到放大光纤10的另一端的表面10b。反射镜60以一预定角度或方向放置在传输光纤46的端面46b的光轴与放大光纤10的端面10b的光轴相交的位置，并且涂有对芯激励光FB的波长反射的薄膜和对加工激光束MB的波长不反射的薄膜。从传输光纤46的端面46b发射的芯激励光FB被准直透镜50准直成平行光，被会聚透镜52会聚，并通过以与反射镜60成直角来弯曲光路，入射到放大光纤10的端面10b上。
在放大光纤10中，来自种子激光振荡单元12的Q-开关的脉冲种子激光束SB进入一个端面10a，并且来自纤芯激励单元14的连续振荡的芯激励光FB进入上述另一端面10b。种子激光束SB在受到芯和包层之间的边界面的全反射限制的同时，沿轴朝着光纤的另一端面10b传播。另一方面，芯激励光FB在受到包层的外圆周面的全反射限制的同时，沿轴通过放大光纤10传播，并且在传播期间经过芯许多次，以光学激励芯中的Yb离子。种子激光束SB在通过放大光纤10传播期间，被放大成在激活芯中具有例如在30W的量级上的激光功率(平均功率)，并且作为高功率加工激光束MB从放大光纤10的另一端面10b出来。当然，加工激光束MB是具有与种子激光束SB相同波长(1064nm)的YAG激光束。
由于放大光纤10将种子激光束SB限制在具有10μm量级的直径和几米量级的长度的细长芯中，因此可以获得具有小光束直径和小光束扩散角的加工激光光束MB。由于入射到放大光纤10的端面10b上的芯激励光FB在传播通过长的光路径期间经过芯许多次而消耗激励能量，因此低功率(例如1W)种子激光束SB可以以很高的效率被放大到高功率(例如30W)加工激光束MB。
由于放大光纤10的芯不引起热透镜效应，因此光束模非常稳定，不需要专门的冷却。因此，种子激光束SB的单模可以稳定地保持，并在放大光纤10中放大以获得单模加工激光束MB。
芯激励FB在放大光纤10中消耗了几乎所有激光能量，并且从放大光纤10的一个端面出来，光强度大大减弱。为了侧向偏转经过放大光纤10之后的、使用过的芯激励光FB，可以在入射光学系统38和40的光路径上倾斜地放置反光镜(未示出)。
Q-开关脉冲加工激光束MB在上述光轴上从放大光纤10的端面10b出来，直接穿过反射镜60，并且在例如由折射镜(bent mirror)64改变光路径之后进入激光发射单元16。
激光发射单元16配有检流扫描仪、fθ透镜等。检流扫描仪包括一对可移动的镜，其允许在两个正交方向上振荡移动，并且检流扫描仪在控制单元20的控制下，与种子激光振荡单元12的Q-开关操作同步地将两个可移动的镜的方向控制到预定角度，以便将来自放大光纤10的Q-开关脉冲加工激光束MB会聚并施加到加工台18上的工件W表面上的期望位置。尽管在工件W表面上执行的穿刺加工典型地是画字符、图形等的加工，但也可以执行诸如修整之类的表面移除加工。
在该实施例中，例如，将光传感器64放置在折射镜62附近或后面来测量Q-开关脉冲加工激光束MB的激光功率。光传感器64包括例如由光电二极管构成的光电换能器，并且在折射镜62的后面接收漏光LMB，以生成表示加工激光束MB的激光功率(例如，峰值功率或平均功率)的电信号(激光功率检测值)JMB。从光传感器64获得的激光功率检测值JMB被送到种子激光振荡单元12的LD电源36。
LD电源36从控制单元20接收用于加工激光束MB的激光功率的设定值PS，作为反馈控制的参考值，并且从光传感器64接收激光功率检测值JMB，作为反馈返回的信号。对每个Q-开关脉冲都比较PS和JMB以获得误差，并且控制LD 32的驱动电流ILD，使得在下一Q-开关中误差达到0。
例如，如图2所示，如果对于一个Q-开关脉冲，激光功率检测值JMB低于设定值PS，则根据误差的量值，增加LD驱动电流(恒定电流)ILD的电流值。LD 32是具有可以以高响应速度任意和可变地控制的、小驱动电流ILD的小功率LD。即，如果Q-开关频率相当高，则可以以足够的容限对每个周期的Q-开关操作执行反馈控制。当驱动电流ILD被适当增加时，在下一Q-开关所生成的种子激光束SB中，激光功率变得比之前高了一些，并且相应的加工激光束MB的激光功率也变得比之前高了一些，并且达到参考值PS。
这样，对于每个Q-开关脉冲，光传感器64将加工激光束MB的激光功率反馈到LD电源36，并且LD电源36响应于该反馈，迅速和可变地控制到小功率LD 32的驱动电流ILD，以在下一Q-开关中对种子激光束SB的激光功率施加负反馈补偿。该负反馈补偿还被施加到根据种子激光束SB从放大光纤10中获得的高功率加工激光束MB的激光功率，并且每个脉冲的激光功率和激光能量稳定在设定值附近。由于激光功率和激光能量的稳定性、结合上述单模，因此可以大大提高激光加工质量(尤其是，加工能力和加工精度)。
尽管描述了本发明的优选实施例，但上述实施例不限制本发明。本领域技术人员可以做出各种修改和改变，而不背离特定实施例中的本发明技术构思和技术范围。
例如，尽管上述实施例涉及Q-开关模式的激光加工装置，但本发明不限于Q-开关模式。例如，如图3所示，在种子激光振荡单元12中可以省略Q-开关28。在该装置配置中，在控制单元20的控制下，LD电源36将提供到激励LD 32的驱动电流ILD控制成任意脉冲波形，以允许种子激光振荡单元12生成脉冲激光束作为种子激光束SB，并且从而可以从放大光纤10获得脉冲激光束作为加工激光束MB。在这种情况下，光传感器64也可以对每个脉冲测量加工激光束MB的激光功率，来将激光功率测量值JMB反馈到LD电源36。
例如，如图4所示，如果对于一个脉冲，激光功率检测值JMB低于设定值PS，那么根据误差的量值增加LD驱动电流(恒定电流)ILD的电子电流值。在这种情况下，由于LD 32是小功率LD，因此LD电源36可以快速和细致地执行脉冲驱动电流ILD的波形控制。通过这种方式，种子激光振荡单元12振荡并输出具有对应于驱动电流ILD的、具有反馈控制补偿的脉冲波形的脉冲波形的种子激光束SB，并且从放大光纤10得到对应于该种子激光束SB的脉冲波形的加工激光束MB。在不使用Q-开关的情况下，可以如上所述生成脉冲加工激光束MB并用于各种激光加工。
特别是，对于对工件具有大的热量输入的激光加工(如激光焊接)来说，通常最好使用正常脉冲或长脉冲(具有0.1ms或更多的脉冲宽度)的脉冲激光束。在这种情况下，对LD驱动电流ILD使用具有任意波形的长脉冲的脉冲电流，以便种子激光振荡单元12生成对应于长脉冲驱动电流ILD的长脉冲种子激光束SB；从放大光纤10得到对应于该种子激光束SB的长脉冲加工激光束MB；并且该长脉冲加工激光束MB可以被施加到工件W，来执行期望的激光焊接。在这种长脉冲模式下，光传感器64获得的激光功率测量值JMB可以被反馈到LD电源36，来执行驱动电流ILD的波形控制，因此实时地执行加工激光束MB的波形控制。如果种子激光振荡单元12逐一地或间歇地生成种子激光束SB，则纤芯激励单元14可以同步地、逐一地或间歇地生成芯激励光FB。
如图3所示，激光发射单元16可以配置为固定发射型(不扫描型)，包括准直透镜66、光闸(shutter)68和会聚透镜70，而不是由检流扫描仪和fθ透镜组成的扫描机制。加工台18可以以XY台机构、升降机构、θ旋转机构等布置。
如图3所示，纤芯激励单元14可以与种子激光振荡单元12共同光学耦合到放大光纤10的一个端面10a。在这种情况下，反射镜60放置在种子激光束SB的会聚透镜40与放大光纤10的一个端面10a之间。来自种子激光振荡单元12的种子激光束SB的光束直径被扩束器38扩展，由会聚透镜40会聚，直接穿过反射镜60，并被会聚和入射到放大光纤10的芯端面10a上。另一方面，从传输光纤46的端面46b发出的芯激励光FB被准直透镜50准直成平行光，被会聚透镜52会聚，并通过以与反射镜60成直角弯曲光路，入射到放大光纤10的端面10a上。放大光纤10中每个光束的操作，如传播和放大，基本与上述实施例相同，并且也从放大光纤10的另一端10b得到高功率加工激光束MB。
尽管在上述实施例中对种子激光振荡单元12使用YAG激光，但也可以使用其他形式或模式的激光，并且对种子激光束和激励光可以任意选择波形。尽管上述实施例的激光加工装置是完全气冷的，但该装置也可以是部分地水冷的。
尽管这里详细描述了本发明的示例性和当前优选实施例，但应当理解，可以通过其他不同方式实现和采用该发明构思，并且权利要求书意图包括这些变型，除了目前受现有技术所限的外。
权利要求
1.一种激光加工装置，包括种子激光振荡单元，振荡并输出种子激光束；放大光纤，包括包含预定的稀土元素的芯，该放大光纤通过一端将来自种子激光振荡单元的种子激光束引入到芯中，以将该种子激光束传播到另一端；纤芯激励单元，激励该芯来将放大光纤的芯中的该种子激光束放大；激光发射单元，将从放大光纤的所述另一端得到的、作为放大的种子激光束的加工激光束施加到工件；和激光功率测量单元，测量该加工激光束的激光功率，从激光功率测量单元获得的激光功率测量值被反馈到种子激光振荡单元，以控制该种子激光束的激光功率。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其中该芯由掺有镱的石英制成。
3.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其中种子激光振荡单元振荡并输出Q-开关脉冲激光束，作为该种子激光束。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其中种子激光振荡单元包括光学谐振腔，包括光学相对排列的一对镜；放置于光学谐振腔中的光路上的固体激活媒质；激活媒质激励单元，其连续地激励该激活媒质；放置在光学谐振腔中的光路上的Q-开关；和Q-开关驱动单元，其驱动Q-开关来以预定定时生成Q-开关脉冲激光束，并且其中来自激光功率测量单元的激光功率测量值被反馈到激活媒质激励单元。
5.如权利要求4所述的激光加工装置，其中激活媒质激励单元包括第一激光二极管，输出连续振荡的第一激励光；第一激光电源单元，驱动第一激光二极管发光；和第一光学透镜，将第一激光二极管振荡和输出的第一激励光会聚并施加到该激活媒质，并且其中第一激光电源单元基于加工激光束的激光功率的参考值和来自激光功率测量单元的激光功率测量值，控制到第一激光二极管的驱动电流的电流值。
6.如权利要求5所述的激光加工装置，其中第一光学透镜将第一激励光会聚并施加到该激活媒质的一个端面。
7.如权利要求3到6中任一个所述的激光加工装置，其中激光发射单元包括检流扫描仪，用于以期望图案用加工激光束扫描工件。
8.如权利要求1或2所述的激光加工装置，其中激光发射单元振荡并输出脉冲激光束，其波形可被控制得与该种子激光束一样。
9.如权利要求8所述的激光加工装置，其中种子激光振荡单元包括光学谐振腔，包括光学相对排列的一对镜；放置于光学谐振腔中的光路上的固体激活媒质；和激活媒质激励单元，其激励该激活媒质来生成脉冲激光束，并且其中来自激光功率测量单元的激光功率测量值被反馈到激活媒质激励单元。
10.如权利要求9所述的激光加工装置，其中激活媒质激励单元包括第一激光二极管，输出脉冲振荡的第一激励光；第一激光电源单元，驱动第一激光二极管发光；和第一光学透镜，将第一激光二极管振荡和输出的第一激励光会聚并施加到该激活媒质，并且其中第一激光电源单元基于加工激光束的激光功率波形的参考信号和来自激光功率测量单元的激光功率测量值，控制到第一激光二极管的驱动电流的波形或峰值。
11.如权利要求5到10中任一个所述的激光加工装置，包括第一冷却单元，其用气冷来冷却第一激光二极管。
12.如权利要求11所述的激光加工装置，其中第一冷却单元用气冷来一起冷却激活媒质和第一激光二极管。
13.如权利要求5到11中任一个所述的激光加工装置，包括第二冷却单元，其用气冷来冷却激活媒质。
14.如权利要求1到13中任一个所述的激光加工装置，其中纤芯激励单元包括第二激光二极管，振荡并输出脉冲振荡或连续振荡的第二激励光；第二激光电源单元，驱动第二激光二极管发光；和传输光纤，将第二激光二极管与放大光纤光耦合，并且其中从第二激光二极管振荡并输出的第二激励光通过传输光纤，入射到放大光纤的一个端面或另一端面。
15.如权利要求14所述的激光加工装置，包括第三冷却单元，其用气冷来冷却第二激光二极管。
16.如权利要求11、12、13和15中任一个所述的激光加工装置，其中冷却单元包括珀耳帖效应器件。
全文摘要
该激光加工装置包括放大光纤、种子激光振荡单元、纤芯激励单元、激光发射单元、控制单元、光传感器等。来自种子激光振荡单元的Q－开关脉冲种子激光束进入放大光纤的一个端面，并且来自纤芯激励单元14的连续振荡的芯激励光进入另一端面。在通过放大光纤的传播期间，种子激光束在激活的芯中被放大，并且作为高功率加工激光束从放大光纤的另一端面出来。光传感器64将加工激光束的激光功率反馈到种子激光振荡单元。
文档编号H01S3/08GK101043119SQ20071009181
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月23日 优先权日2006年3月23日
发明者山崎信幸, 荣一德 申请人:宫地技术株式会社