一种Nd：YAG激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种Nd：YAG激光器，包括激光切割头、扩束镜、半反输出镜、激光产生组件、全反镜以及激光器光具座，所述半反输出镜和所述全反镜分别位于所述激光产生组件的两侧，所述扩束镜和所述激光切割头依次安装在所述半反输出镜的输出光路上，所述激光产生组件安装在所述激光器光具座上，所述激光产生组件至少由两只氙灯、一YAG晶体以及一聚光腔组成，所述YAG晶体设置在所述聚光腔内并沿轴线方向布置，所述的两只氙灯设置在所述聚光腔内并分别位于所述YAG晶体的两侧。本实用新型提供的Nd：YAG激光器，对结构进行了优化整合，解决了功率增大后的散热问题，使其能够稳定输出高功率，节约了成本，提高了切割能力。
【专利说明】 —种Nd:YAG激光器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种固体激光器，尤其涉及一种Nd:YAG激光器。
【背景技术】
[0002]Nd:YAG激光器是以YAG晶体为基质的一种固体激光器，YAG是钇铝石榴石的简称，化学式为Y3Al5O12，在YAG晶体基质中掺入激活离子Nd3+就成为Nd:YAG, Nd:YAG激光器具有切割材料不变形、切割速度快和精度高等优点，作为一种先进的加工工艺，越来越多地被金属加工行业所采用。但是目前的Nd:YAG激光器还存在输出功率不够高、稳定性差等缺陷，导致无法切割较厚的材料、切割能力有限，为了稳定输出高功率，这些激光器在结构上做了很多改进，改进后的结构虽然提高了功率，但结构复杂，未能解决功率增大后的散热问题，并且成本高、对系统精度要求高,不利于实际生产实施。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是为了解决上述【背景技术】中所提到的问题，提供了一种Nd:YAG固体激光器，该固体激光器采用全固态光路元器件，结构稳定，并对结构进行了优化整合，解决了功率增大后的散热问题，使其能够稳定输出高功率，节约了成本，提高了切割能力。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0005]一种Nd =YAG激光器，包括激光切割头、扩束镜、半反输出镜、激光产生组件、全反镜以及激光器光具座，所述半反输出镜和所述全反镜分别位于所述激光产生组件的两侧，所述扩束镜和所述激光切割头依次安装在所述半反输出镜的输出光路上，所述激光产生组件安装在所述激光器光具座上，所述激光产生组件至少由两只氙灯、一 YAG晶体以及一聚光腔组成，所述YAG晶体设置在所述聚光腔内并沿轴线方向布置，所述的两只氙灯设置在所述聚光腔内并分别位于所述YAG晶体的两侧。
[0006]优选地，所述YAG晶体的长度为195_。更长的晶体，可以使位于YAG晶体两侧的两只氙灯泵浦YAG晶体的面积变大，使更多的激光工作介质进入到激发的状态。
[0007]进一步地，所述聚光腔两端设置有出光孔，所述出光孔与所述YAG晶体同轴。
[0008]进一步地，所述激光器连接有激光电源和恒温制冷系统。
[0009]进一步地，所述的两只氙灯均与所述激光电源连接。
[0010]进一步地，所述聚光腔下方设置有进水口和出水口。
[0011]进一步地，所述进水口和出水口分别与所述恒温制冷系统连接。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下:
[0013]1、本实用新型采用全固态光路元器件，结构稳定，并对结构进行了优化整合，采用单根晶体、双氙灯、单聚光腔的Nd =YAG固体激光器，其能够稳定输出高功率，使配备该固体激光器的激光切割机具有更快的切割速度、更高的切割厚度、更好的切割端面以及更好的切割质量。[0014]2、本实用新型将YAG晶体的长度增加至195mm，更长的晶体，可以使位于YAG晶体两侧的两只氙灯泵浦YAG晶体的面积变大，使更多的激光工作介质进入到激发的状态，受激福射后的光经峰值振荡后由半反输出镜输出激光器，输出可以加工的激光。
[0015]3、本实用新型设置有恒温制冷系统，通过改变恒温制冷系统的制冷量和水流量大小，解决了激光器在功率增大时的热效应现象。
[0016]4、本实用新型中聚光腔内的YAG晶体和两只氙灯通过冷却水进行耦合，并且高压力和高流量的水会带走未被激光工作介质吸收的多余的氙灯光能产生的热能，保障聚光腔内能进行稳定泵浦，维持聚光腔内处于较低恒温环境，不因能量聚集无法释放而导致器件损坏。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
[0018]图1为本实用新型Nd =YAG激光器的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型中聚光腔的爆炸图；
[0020]图3为本实用新型中聚光腔的整体结构图；
[0021]附图标记:1-扩束镜，2-扩束镜调整架，3-半反输出镜，4-半反输出镜调整架，5-聚光腔，6-全反镜，7-全反镜调整架，8-红光指示器，9-红光调整架，10-激光器光具座，11-激光器外罩，12-激光头外罩，13-激光切割头，14-聚光腔上座，15-氣灯固定座，16-氣灯，17-YAG晶体，18-出光孔，19-聚光腔下座，20-底板，21-氙灯电极，22-进水口，23-出水□。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]结合图1所示的一种Nd:YAG激光器，包括激光切割头13、扩束镜1、半反输出镜3、激光产生组件、全反镜6以及激光器光具座10，半反输出镜3和全反镜6分别位于激光产生组件的两侧，扩束镜I和激光切割头13依次安装在半反输出镜3的输出光路上，激光产生组件安装在激光器光具座10上，激光产生组件至少由两只氙灯16、一 YAG晶体17以及一聚光腔5组成，YAG晶体17设置在聚光腔5内并沿轴线方向布置，两只氙灯16设置在聚光腔5内并分别位于YAG晶体17的两侧。
[0024]本实用新型将YAG晶体17的长度增加至195mm，更长的晶体，可以使位于YAG晶体17两侧的两只氙灯16泵浦YAG晶体17的面积变大，使更多的激光工作介质进入到激发的状态，受激福射后的光经峰值振荡后由半反输出镜3输出激光器,稳定输出功率为850W的激光能量。以下描述整个激光产生过程:[0025]首先，输入380V供电电源到激光电源充电层，激光电源采用18KW双氙灯电源，两只氙灯16均与激光电源连接，激光电源进行充电，蓄积能量，然后通过两个放电层，对两只氙灯16进行放电激发，氙灯16被激发后，被点亮释放光能，两只氙灯16产生的光能在由聚光腔5形成的密闭带镀金高反射的腔体空间内对YAG晶体17进行侧面泵浦激励，吸收氙灯16能量后，YAG晶体17内的处于亚稳态的工作介质粒子由低能级跃迁到高能级,在高能级停留一个粒子生命周期后，由高能级返回到低能级，释放出激光，聚光腔5两端预留有出光孔18，该出光孔18与YAG晶体17同轴，对聚光腔5内所产生的激光进行选择，仅输出与YAG晶体17同轴同心的激光束。
[0026]被激发和选择后的激光束在由全反镜6和半反输出镜3组成的光学谐振腔内进行来回振荡，能量不断被激励增大，当能量增大至半反输出镜3的选择限制时，便输出成型波长为1064nm的YAG激光。
[0027]输出的激光经过一组前镜片和后镜片组成的扩束镜1，进行先发散、后聚焦，使经过扩束镜I后的激光束接近于平行光，减少了激光的发散角，从而改良了光的平行准直度，使激光在传输较远距离时不发散，功率不衰减，能保证质量地进行远距离传播，同时，拥有较小发散角的激光更利于传输，从而保证到达材料表面的激光束的能量不衰减，从而保障优良的切割效果。
[0028]本实用新型中，激光器连接有恒温制冷系统，聚光腔5下方设置有进水口 22和出水口 23，进水口 22和出水口 23分别与恒温制冷系统连接，形成进出水通道，冷却水通过该进出水通道对聚光腔5内的两只氙灯16和YAG晶体17进行循环冷却，冷却水随着吸收氙灯16泵浦后剩余能量转化的热量而升温，该恒温制冷系统内设置有压缩制冷和制热系统，当水温低于25摄氏度时，进行制热升温，当水温高于25摄氏度时，进行制冷降温，使水温始终保持在YAG激光的最佳温度25摄氏度。恒温制冷系统所采用的冷却水为蒸馏水或者纯净水，水内无杂质，以免水中的杂质影响激光器元器件的工作。
[0029]红光指示器8和红光调整架9是针对激光器内的全固态光学元器件进行调节前所设定的基准光，由于YAG激光的波长为1064nm,在光谱中为不可见光,在调整激光器内各器件时，以红光为基准，保障了在调节时，有一个参照光点，对各个光学元器件的位置和角度进行调整。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种Nd:YAG激光器，其特征在于，包括激光切割头、扩束镜、半反输出镜、激光产生组件、全反镜以及激光器光具座，所述半反输出镜和所述全反镜分别位于所述激光产生组件的两侧，所述扩束镜和所述激光切割头依次安装在所述半反输出镜的输出光路上，所述激光产生组件安装在所述激光器光具座上，所述激光产生组件至少由两只氙灯、一 YAG晶体以及一聚光腔组成，所述YAG晶体设置在所述聚光腔内并沿轴线方向布置，所述的两只氙灯设置在所述聚光腔内并分别位于所述YAG晶体的两侧。
2.根据权利要求1所述的Nd:YAG激光器，其特征在于，所述YAG晶体的长度为195mm。
3.根据权利要求1所述的Nd:YAG激光器，其特征在于，所述聚光腔两端设置有出光孔，所述出光孔与所述YAG晶体同轴。
4.根据权利要求1所述的Nd:YAG激光器，其特征在于，所述激光器连接有激光电源和恒温制冷系统。
5.根据权利要求4所述的Nd=YAG激光器，其特征在于，所述的两只氙灯均与所述激光电源连接。
6.根据权利要求4所述的Nd:YAG激光器，其特征在于，所述聚光腔下方设置有进水口和出水口。
7.根据权利要求6所述的Nd:YAG激光器，其特征在于，所述进水口和出水口分别与所述恒温制冷系统连接。
【文档编号】H01S3/16GK203491503SQ201320463648
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】尹锋 申请人:武汉高能激光设备制造有限公司