一种532nm并联合束激光器的制作方法

本发明涉及超硬质材料激光切割加工，尤其涉及一种532nm并联合束激光器。

背景技术：

原始的超硬质材料(例如天然钻石)需要通过加工后，才能作为产品并应用于首饰或工业领域。超硬质材料在加工时需要对不同面进行切割。目前，对超硬质材料的加工手段大多采用机械切割、手工打磨抛光等，其操作复杂，其中，机械切割需要高速运转的部件(例如锯盘)，快速运转时存在一定幅度的摆动，导致精确度低，运动的部件容易将切割超硬质材料时产生的粉尘扬起，污染大，而且机械切割的噪声也大。

随着激光发生器的不断成熟，激光在切割上的运用也越来越广泛。为了切割超硬质材料所需的激光功率较高。然而，与功率较小的激光器相比，大功率的激光器由于其泵浦会产生大量的热，热量太高产生的热透镜会导致谐振腔不稳定，从而造成光束质量较差。许多超硬材料价格极其昂贵且易碎，所以加工良品率的要求极高。需要一款光斑圆度高、圆偏振、激光抖动小的绿光激光器。市面上的绿光激光器要么功率不够，要么功率够的光束质量不足，被加工件的良品率十分低下。而且，不同功率的激光器其结构有一定的差异，激光模块的功率的变化也不是呈线性的，难以调节，造成在实际使用中，单个激光器的输出功率范围较窄，适用性较低。此外，目前的激光器的体积较大，且光束中含有较多不同波长的光，光束质量较低，无法适用于高端超硬材料精密加工领域。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种532nm并联合束激光器，其通过激光的合束使激光功率翻倍的同时确保拥有较高的光束质量，提高对超硬质材料的切割精度。

为实现上述目的，本发明提供一种532nm并联合束激光器，包括两个并列布置的z型谐振腔，所述z型谐振腔包括相邻布置的声光q开关、1064nm激光模块和用于将1064nm光转换成532nm光的谐振镜片组，z型谐振腔的输出端设有波片；两个z型谐振腔的输出端一侧设有激光的合束镜组。

作为本发明的进一步改进，所述两个z型谐振腔的输出端朝向相同，所述合束镜组包括两者相互平行的第一全反镜和合束镜，第一全反镜和合束镜分别设置在所述z型谐振腔的输出端一侧且与光路呈45度夹角，第一全反镜和合束镜两者镜面相对设置。

作为本发明的更进一步改进，所述谐振镜片组包括沿光路依次布置的第一输出镜、细孔光阑、倍频晶体和第二全反镜；所述第一输出镜为通532nm光、反射1064nm光的结构，倍频晶体为能将1064nm光转换为532nm光的结构；激光模块、细孔光阑两者的朝向与第一输出镜输入面之间均呈相同的夹角，所述波片位于第一输出镜输出面的一侧。

作为本发明的更进一步改进，所述谐振镜片组还包括第三全反镜和偏振片，第三全反镜、偏振片和声光q开关三者依次布置。

作为本发明的更进一步改进，所述z型谐振腔包括沿光路位于偏振片和声光q开关之间的第四全反镜。

作为本发明的更进一步改进，沿所述波片的输出光路依次设有两反射面相互平行的分光镜和第二输出镜。

作为本发明的更进一步改进，所述偏振片和第三全反镜之间的光路方向与倍频晶体和第二全反镜之间的光路方向相平行，偏振片和第三全反镜之间的光路方向与激光模块光路方向的夹角为10-50°。

作为本发明的更进一步改进，所述激光模块与第一输出镜之间设有可旋转的挡板。

有益效果

与现有技术相比，本发明的532nm并联合束激光器的优点为：

1、通过合束镜组使从两个z型谐振腔射出的激光合束成一束，可使激光功率翻倍的同时确保合束后的激光拥有较高的光束质量，提高对超硬质材料的切割精度。此外，通过关闭其中一个z型谐振腔中的激光模块，可以让532nm并联合束激光器中只有一个z型谐振腔有激光射出，实现以较低功率来切割材料，应对不同功率的需求，从而具备切割不同材料的能力，无需设计两套不同的系统，节约成本。

2、两个z型谐振腔输出端的朝向相同，则合束镜组只需采用一块第一全反镜和一块合束镜即可，结构简单、成本低、装配时对合束镜组的镜片进行微调。

3、谐振腔采用z型结构，可以让光束的质量高且稳定，还利于光路的布置，方便声光q开关、1064nm激光模块、谐振镜片组和波片布置在一较小的空间内，从而实现532nm激光器的小型化，能适用于多种规格的激光切割装置；波片能将经过其的线偏振光激光调整为圆偏振光，起到激光光斑的整形作用。激光器的功率和光束质量都是最契合超硬质材料的。

4、被第一输出镜反射的1064nm激光，依次经1064nm激光模块、声光q开关、第四全反镜、偏振片后，再由第三全反镜反射原路返回，并重新被第一输出镜反射经过倍频晶体转化为532nm激光，最后穿过波片，确保激光模块射出的所有1064nm激光都能转化为532nm激光并射出，充分利用光源能量，减少能量在光路中的损失，从而提高切割效率。偏振片能把光束调整为倍频晶体效率最高的偏振态。

5、挡板位于激光模块与第一输出镜之间，不使用时可通过旋转从激光路径上移开；而当需要关闭激光器时，为了防止声光q开关没有正常锁光、激光从激光器壳体出光口处射出，可将挡板挡在激光模块与第一输出镜之间以阻断光路，作为安全装置，避免出现不需要进行激光切割时而激光从激光器中射出，杜绝安全隐患。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为532nm并联合束激光器的光路示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例。

实施例

本发明的具体实施方式如图1所示，一种532nm并联合束激光器，包括壳体15，壳体15内设有两个并列布置的z型谐振腔，z型谐振腔包括相邻布置的声光q开关2、1064nm激光模块1和用于将1064nm光转换成532nm光的谐振镜片组，z型谐振腔的输出端设有波片11。两个z型谐振腔的输出端一侧设有激光的合束镜组，合束后的激光从壳体15的出光口射出。声光q开关2用于使连续激光功率输出转化为具有高峰值功率的激光脉冲输出。

本实施例中，两个z型谐振腔左右布置，也可以上下布置。两个z型谐振腔的输出端朝向相同。合束镜组包括两者相互平行的第一全反镜39和合束镜40，第一全反镜39和合束镜40分别设置在所述z型谐振腔的输出端一侧且与光路呈45度夹角，第一全反镜39和合束镜40两者镜面相对设置。此外，根据两个z型谐振腔输出端朝向的不同，合束镜组内的镜子布置和数量也可以做适当的选择。

谐振镜片组包括沿光路依次布置的第一输出镜3、细孔光阑4、倍频晶体5和第二全反镜6；所述第一输出镜3为通532nm光、反射1064nm光的结构，倍频晶体5为能将1064nm光转换为532nm光的结构。激光模块1、细孔光阑4两者的朝向与第一输出镜3输入面之间均呈相同的夹角，所述波片11位于第一输出镜3输出面的一侧。从1064nm激光模块1射出的激光照射在第一输出镜3时，第一输出镜3使1064nm的光反射并经过细孔光阑4；细孔光阑4用于限制激光束的径向大小。1064nm的激光经过倍频晶体后变成532nm激光，532nm激光经第二全反镜6反射后依次穿过第一输出镜3和波片11。

所述谐振镜片组还包括第三全反镜9和偏振片8，第三全反镜9、偏振片8和声光q开关2三者依次布置。z型谐振腔还包括沿光路位于偏振片8和声光q开关2之间的第四全反镜7。

所述激光器的壳体15内沿所述波片11的输出光路依次设有两反射面相互平行的分光镜12和第二输出镜13。

本实施例中，第三全反镜9、偏振片8、第四全反镜7、声光q开关2、1064nm激光模块1、挡板14、第一输出镜3、细孔光阑4、倍频晶体5和第二全反镜6沿光路依次布置。

所述偏振片8和第三全反镜9之间的光路方向与倍频晶体5和第二全反镜6之间的光路方向相平行，偏振片8和第三全反镜9之间的光路方向与激光模块1光路方向的夹角为10-50°，确保在激光光路不被干涉的前提下，尽可能将偏振片8和第三全反镜9之间的光路方向与倍频晶体5和第二全反镜6之间的光路方向的间距缩短，从而缩小激光器的体积。本实施例中，偏振片8和第三全反镜9之间的光路方向与激光模块1光路方向的夹角为33.5度。

激光器的壳体15内设有位于激光模块1与第一输出镜3之间的挡板14，该挡板14与激光器的壳体15之间为可旋转连接。

从z型谐振腔波片11射出的光为圆偏振激光。圆偏振激光分布均匀，加工钻石一类的超硬质材料是最适合的。工作时，从其中一个波片11射出的圆偏振激光穿过合束镜40，从另外一个波片11射出的圆偏振激光经第一全反镜39反射后照射在合束镜40上，两束圆偏振激光经合束镜40后合束向同一方向照射，此时经合束后的圆偏振激光其功率为未合束前的两倍，同时合束后的激光拥有较高的光束质量，切割超硬质材料时其切割精度更高，产品质量更好。此外，通过关闭其中一个z型谐振腔中的激光模块1，可以让532nm并联合束激光器中只有一个z型谐振腔的激光射出，实现以较低功率来切割材料，应对不同功率的需求，从而具备切割不同材料的能力，无需设计两套不同的系统，节约成本。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。