专利名称：多灯单棒固体激光器的制作方法
技术领域：
多灯单棒固体激光器(-)技术领域[0001]本实用新型涉及固体激光器技术领域，具体为一种多灯单棒固体激光器。背景技术：
[0002]以钇铝石榴石晶体棒或红宝石晶体棒为工作物质的固体激光器，其主要结构还包括作为激励能源的光泵和光学谐振腔。光泵也称为泵浦光源，通常是由激光电源驱动的氙灯、氪灯。光泵的强光照射在晶体棒上，实现晶体棒的工作物质粒子数反转、产生激光。光学谐振腔两端相互平行的反射镜的反射作用使受激辐射连续进行并不断给光子加速；最后输出激光。[0003]固体激光器输出能量高，造价经济、体积小、运行费低。在激光加工、激光武器等方面有重要应用。例如YAG固体激光器(即钇铝石榴石固体激光器)多用于板材切割。[0004]目前泵浦光源的氙灯或氪灯瞬时功率和平均功率都不高。因为泵浦光源瞬时功率不高，就限制了单个YAG激光器输出脉冲的峰值；因为泵浦光源平均功率不高，也限制了脉冲激光器高峰值功率的激光脉冲的重复频率。这两个因素严重制约了固体激光器激光切割的深度和速度。现有的YAG固体激光器大多是用于5mm以下板材切割，且速度较慢。[0005]而在厚板切割、高速切割不得不选择C02激光器，但C02激光器的造价高、体积庞大、运行费用高，极不经济。[0006]在氙灯或氪灯工艺没有质的突破的情况下，如何使泵浦光源瞬间功率倍增、使固体激光器输出的高峰值功率激光脉冲重复频率倍增，以及延长氙灯或氪灯寿命是激光加工行业关注的焦点，实现上述几点即可大幅提升固体激光器切割厚度、速度、延长泵浦光源寿命、降低运行费用，固体激光器将可在众多应用场合、特别是板材切割场合取代昂贵的C02 激光器，意义重大。(三)实用新型内容[0007]本实用新型的目的是设计一种多灯单棒固体激光器，N支泵浦灯围绕着一支晶体棒对称、均布在聚光腔内，各灯连接激光电源，以使晶体棒得到的光能倍增，或者降低各灯的工作频率，以提高激光器的功率和延长泵浦灯的寿命。[0008]本实用新型设计的多灯单棒固体激光器包括晶体棒、泵浦灯、聚光腔体和反射镜， 所述晶体棒为钇铝石榴石晶体棒或红宝石晶体棒，所述泵浦灯为氙灯或氪灯，晶体棒安装于聚光腔体的中心，经聚光腔体两端的晶体棒端口固定，泵浦灯也安装于聚光腔体内与晶体棒平行，经聚光腔体两端的灯电极接口与激光电源连接。聚光腔体内壁有反光瓦。在聚光腔体两端安装有前、后反射镜，冷却液循环管道位于聚光腔体外侧，有冷却液管道接口与外部冷却液循环系统连接。本实用新型的固体激光器有N支相同的泵浦灯环绕晶体棒对称、 均勻排布，N为正整数，3 < N ( 20，各泵浦灯的激光电源连接上位控制器。[0009]每支泵浦灯连接一台激光电源，或者一组串联的2 5支泵浦灯连接一台激光电源。各激光电源均连接上位控制器。[0010]本实用新型多灯单棒固体激光器使用时上位控制器将N支相同的泵浦灯分为M 组，M为N的正约数，每组有N/M支泵浦灯，根据期望激光器输出的激光所需要的泵浦光能控制M组泵浦灯的激光电源，当激光器输出激光脉冲所需的泵浦能量的频率为F、单脉冲泵浦功率为W、脉冲宽度为t，上位控制器将需要输出的激光脉冲以M个为一段，控制M组中的各支泵浦灯按频率(1/M)F、单脉冲泵浦功率为(M/N)W、脉冲宽度为t、每组顺序分别在每段的第i个脉冲时工作，i为各组泵浦灯的组序号。当需要激光器输出连续激光所需泵浦功率为W，上位控制器控制M组各支泵浦灯按泵浦功率(M/N) W、每组持续T时段、M次循环轮流工作；或者上位控制器控制各支泵浦灯按泵浦功率(1/N)W同步工作。[0011]本实用新型多灯单棒固体激光器的优点为1、通过N支泵浦灯交替或同步组合工作，在输出激光频率和平均功率相同的前提下，可以降低每支泵浦灯的工作频率和/或降低其平均功率；从而成倍地延长泵浦光源的寿命；2、激光器具有N支泵浦灯，虽然单支泵浦灯的功率没有改变，通过多支泵浦灯的同步工作，激光器可获得倍增的泵浦功率，输出激光功率倍增；3、本实用新型可用于激光切割等设备，可使切割速度和厚度大幅提升。
[0012]图1为本多灯单棒固体激光器实施例1整体结构示意图；[0013]图2为图1的A-A向剖面图；[0014]图3为图1的B-B向剖面图；[0015]图4为本多灯单棒固体激光器实施例2聚光腔体横剖面结构示意图；[0016]图5为本多灯单棒固体激光器实施例1电路连接示意图；[0017]图6为本多灯单棒固体激光器实施例2电路连接示意图。[0018]图内标号为1、聚光腔体，2、冷却液管道接口，2-1、冷却液循环管道，3、灯电极接口，4、晶体棒端口，5、反射镜，6、晶体棒，7、泵浦灯，8、反光瓦。
具体实施方式
[0019]实施例1[0020]如图1至图3及图5所示，本例包括晶体棒6、泵浦灯7、聚光腔体1和反射镜5， 所述晶体棒6为钇铝石榴石晶体棒，所述泵浦灯7为氙灯，一根晶体棒6安装于聚光腔体1 的中心，经聚光腔体1两端的晶体棒端口 4固定，4支相同的泵浦灯7安装于聚光腔体1内、 与晶体棒6平行、环绕晶体棒6对称、均勻排布，泵浦灯7经聚光腔体1两端的灯电极接口 3与激光电源连接。聚光腔体1内壁有反光瓦8。在聚光腔体1前、后安装有反射镜5，冷却液循环管道2-1位于聚光腔体1外侧，有冷却液管道接口 2与外部冷却液循环系统连接。 每支泵浦灯7连接一台激光电源，4台激光电源连接上位控制器。[0021]实施例2[0022]本例的晶体棒6、泵浦灯7、聚光腔体1、冷却液循环管道2-1、反光瓦8及反射镜5 的安装与实施例1类似，所述晶体棒6为红宝石晶体棒，所述泵浦灯7为氪灯。如图4所示， 6支相同的泵浦灯7安装于聚光腔体1内、与晶体棒6平行、环绕晶体棒6对称、均勻排布。 6支泵浦灯7按圆周顺序标号为Ll至L6，分为3组，即Ll和L4、L2和L5及L3和L6。如图6所示，每组的2支泵浦灯7串联、连接一台激光电源，3台激光电源连接上位控制器。[0023] 上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、 等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.多灯单棒固体激光器，包括晶体棒(6)、泵浦灯(7)、聚光腔体(1)和反射镜(5)，所述晶体棒(6)为钇铝石榴石晶体棒或红宝石晶体棒，所述泵浦灯(7)为氙灯或氪灯，晶体棒 (6)安装于聚光腔体(1)的中心，经聚光腔体(1)两端的晶体棒端口(4)固定，泵浦灯(7) 也安装于聚光腔体⑴内与晶体棒(6)平行，经聚光腔体⑴两端的灯电极接口(3)与激光电源连接，聚光腔体(1)内壁有反光瓦(8)；在聚光腔体(1)两端安装有前、后反射镜(5)， 冷却液循环管道(2-1)位于聚光腔体(1)外侧，有冷却液管道接口( 与外部冷却液循环系统连接；其特征在于所述固体激光器有N支相同的泵浦灯(7)环绕晶体棒(6)对称、均勻排布，N为正整数， 3 ^ N ^ 20 ；各泵浦灯(7)的激光电源连接上位控制器。
2.根据权利要求1所述的多灯单棒固体激光器，其特征在于所述每支泵浦灯(7)连接一台激光电源，或者一组串联的2 5支泵浦灯(7)连接一台激光电源，各激光电源连接上位控制器。
专利摘要本实用新型为多灯单棒固体激光器，本激光器有N支相同的泵浦灯环绕晶体棒对称、均匀排布，N为正整数，3≤N≤20，泵浦灯的激光电源连接上位控制器。每支或串联的一组泵浦灯连接一台激光电源。上位控制器将N支泵浦灯分为M组，M为N的正约数，当输出脉冲激光所需泵浦能量为频率F、单脉冲泵浦功率W、脉冲宽度t，输出激光脉冲M个为一段，各灯按频率F/M、单脉冲泵浦功率WM/N、脉冲宽度t、每组在每段的第i个脉冲工作，i为组号。当输出连续激光所需泵浦功率为W，各灯以泵浦功率WM/N、每组持续T时段、M次循环轮流工作；或各灯按功率W/N同步工作。本实用新型降低每支灯的工作频率、功率，成倍延长灯的寿命，或倍增泵浦功率。
文档编号H01S3/092GK202333433SQ20112048397
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者吕虹, 吴勇强, 彭尔康, 梁伟, 黎勇改 申请人:桂林星辰科技有限公司, 深圳市星辰激光技术有限公司