超快脉冲光纤激光器的输出切换装置的制作方法

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种超快脉冲光纤激光器的输出切换装置。

背景技术：

超短脉冲为脉冲宽度在飞秒到皮秒量级间的一类脉冲的总称。利用高功率皮秒和飞秒激光，可实现对金属、金属碳化物、硅片等工业材料进行高精度加工。与纳秒脉冲相比，飞秒和皮秒脉冲的时间宽度之短，可迅速达到材料的消融临界点所需要的峰值能量密度，并有效地减少激光辐射带来的热效应。飞秒激光的持续时间远远小于晶格热传导时间，在其与物质相互作用时，能量吸收限制在极小的范围内，电子达到极高的温度，随之物质从固态变为离子态，迅速从加工区域喷出。因此，利用飞秒和皮秒脉冲能克服激光热效应带来的弊端，实现高精度的加工。

目前能同时实现两种光谱形式的超短脉冲激光输出切换装置，其输出激光束从两个发射口发出，在实际加工过程中，切换使用不同激光的操作繁琐。

技术实现要素：

本发明提供一种超快脉冲光纤激光器的输出切换装置，用以提供一种从同一激光发射口可输出两种光谱形式的的超快脉冲光纤激光器的输出切换装置。

本发明提供一种超快脉冲光纤激光器的输出切换装置，包括：

沿光路顺次设置的光源；

皮秒激光振荡器，用于输出光谱；

可调滤波器，用于选取所述皮秒激光振荡器输出光谱中不同波长的光谱成分；

光纤放大器，用于将可调滤波器滤波后的平均功率提升；

第一激光发射筒，所述第一激光发射筒两端开口，其轴线沿光路方向设置，其内部沿光路方向依次设置有脉冲压缩器和飞秒倍频器，所述脉冲压缩器和所述飞秒倍频器的进光口与出光口均在所述第一激光发射筒轴线上；

第二激光发射筒，所述第二激光发射筒两端开口，其轴线沿光路方向设置，其内部设置有皮秒倍频器，所述皮秒倍频器的进光口与出光口均在所述第二激光发射筒轴线上；

光路切换装置，用于将所述第一激光发射筒和所述第二激光发射筒的轴线分别切换至所述光纤放大器的光束线路上或者将所述光纤放大器的光束线路分别切换至所述第一激光发射筒和所述第二激光发射筒的轴线位置并将输出光束切换至同一光路上。

作为优选，所述光路切换装置包括旋转架和校准筒，所述旋转架包括底座，所述底座下底面均匀设置有若干滚轮，所述底座上设置有转盘，所述底座通过第一驱动电机与所述转盘相连接，所述转盘上端对称且竖直设置有两根电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的顶端设置有转轴座，两个所述转轴座内贯穿设置有转轴，所述转轴的其中一端固定设置有第二驱动电机，所述转轴上固定套设有安装筒，其筒壁中间位置上均匀分布设置有三个转臂，所述转臂的另一端设置有固定圈，所述第一激光发射筒、所述第二激光发射筒和所述校准筒均嵌套在所述固定圈内，所述校准筒靠近所述光纤放大器的一端设置有端盖，其中心位置设置有透光孔，所述校准筒远离所述光纤放大器的一端的中心位置设置有第一激光接收器，所述校准筒的中轴线、所述第一激光发射筒的中轴线、所述第二激光发射筒的中轴线和所述转轴的中轴线平行且所述第一激光发射筒、第二激光发射筒和所述校准筒的中轴线与所述转轴的中轴线之间的距离相等。

作为优选，每两个所述转臂之间中心位置的所述安装筒上固定设置有第二激光发射器，其激光发射方向的反向延长线穿过所述安装筒轴线且与其垂直，所述转盘中心位置设置有第二激光接收器，所述第二激光发射器发射出的激光束垂直照射于所述第二激光接收器，所述底座上设置有设备盒，其内部设置有处理器和扬声器，所述第一激光接收器、所述第二激光接收器、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述电动伸缩杆和所述扬声器均与所述处理器相连接。

作为优选，所述光路切换装置包括两个光路偏折架，所述光路偏折架包括：

两根第一上横杆，所述第一上横杆中部设置有从上而下贯穿所述第一上横杆的条形槽孔，所述条形槽孔的延伸方向与所述第一上横杆的延伸方向平行；

第二上横杆，其中部设置有两条从上而下贯穿所述第二上横杆的所述条形槽孔，所述条形槽孔的延伸方向与所述第二上横杆的延伸方向平行；

两个第一镜片固定架，包括第一下横梁和两根第一侧纵梁，两根所述第一侧纵梁分别竖直设置于所述第一下横梁两端，所述第一下横梁朝内的一侧和所述第一侧纵梁朝内的一侧中心位置均设置有条形卡槽，所述第一上横杆固定设置于所述第一镜片固定架上端，所述条形槽孔位于所述第一下横梁上的所述条形卡槽的正上方且相互平行；

第二镜片固定架，包括第二下横梁和两根第二侧纵梁，两根所述第二侧纵梁分别竖直设置于所述第二下横梁两端，所述第二下横梁朝内的一侧和所述第二侧纵梁朝内的一侧中心位置均对称设置有两条所述条形卡槽，所述第二上横杆固定设置于所述第二镜片固定架上端，两条所述条形槽孔位于所述第二下横梁上的两条所述条形卡槽正上方且相互平行；

六个连接块，设置于所述第一上横杆两端和所述第二上横杆两端，其中心位置纵向贯穿设置有第一连接孔；

第一连接杆，包括第一杆，所述第一杆体为直杆，其两端均设置有第一连接套，所述第一连接套中心位置纵向贯穿设置有第二连接孔；

第二连接杆，包括第二杆体，所述第二杆体为z形结构，其两端均设置有第二连接套，所述连接套中心位置纵向贯穿设置有所述第三连接孔，所述第二连接杆的两个所述第三连接孔之间的距离与所述第一连接杆的两个所述第二连接孔之间的距离相等；

两个支撑架，为方形框架结构，竖直设置，其上端两侧均横向设置有伸缩杆；

所述第二镜片固定架设置于两个所述第一镜片固定架之间，其中一个所述第一镜片固定架的两端分别通过所述第一连接杆与所述第二镜片固定架的两端相连接，所述第一连接杆的一端通过第一连接销穿过所述第二连接孔和所述第一连接孔与所述第一上横杆可转动连接，另一个所述第一镜片固定架的两端分别通过所述第二连接杆与所述第二镜片固定架的两端相连接，所述第二连接杆的较高的一端通过第一连接销穿过所述第三连接孔和所述第一连接孔与所述第一上横杆可转动连接，所述第一连接杆的另一端和所述第二连接杆的另一端，通过第二连接销依次穿过所述第三连接孔、所述第二连接孔和所述第一连接孔与所述第二上横杆可转动连接，两个支撑架分别对应设置于两个所述第一镜片固定架外侧，通过所述伸缩杆相连接，其中一个所述伸缩杆为第二电动伸缩杆，两个所述光路偏折架对称设置于所述第一激光发射筒和所述第二激光发射筒两端，所述第一激光发射筒和所述第二激光发射筒并排设置，所述第一镜片固定架的所述条形卡槽内卡至有朝向所述第二镜片固定架的高反镜，所述第二镜片固定架内设置有分别朝向两侧所述第一镜片固定架的所述高反镜。

作为优选，所述第一上横杆与所述第一连接杆之间设置有角度限位块，用以限制偏折角度。

本发明提供一种从同一激光发射口可输出两种光谱形式的的超快脉冲光纤激光器的输出切换装置，简化了操作步骤，提高了加工效率与精度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一个实施例中超快脉冲光纤激光器的输出切换装置结构示意图；

图2为本发明一个实施例中光路切换装置结构示意图；

图3为本发明一个实施例中光路切换装置侧视图；

图4为本发明一个实施例中光路切换装置定位功能示意图；

图5为本发明一个实施例中校准筒结构示意图；

图6为本发明一个实施例中光路切换装置结构示意图；

图7为本发明一个实施例中光路切换装置侧视图；

图8为本发明一个实施例中第一上横杆结构图；

图9为本发明一个实施例中第二上横杆结构图；

图10为本发明一个实施例中第一镜片固定架结构图；

图11为本发明一个实施例中第二镜片固定架结构图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种超快脉冲光纤激光器的输出切换装置，包括：

沿光路顺次设置的光源1；

皮秒激光振荡器2，用于输出光谱；

可调滤波器3，用于选取所述皮秒激光振荡器输出光谱中不同波长的光谱成分；

光纤放大器4，用于将可调滤波器滤波后的平均功率提升；

第一激光发射筒5，所述第一激光发射筒5两端开口，其轴线沿光路方向设置，其内部沿光路方向依次设置有脉冲压缩器6和飞秒倍频器7，所述脉冲压缩器6和所述飞秒倍频器7的进光口与出光口均在所述第一激光发射筒5轴线上；

第二激光发射筒8，所述第二激光发射筒8两端开口，其轴线沿光路方向设置，其内部设置有皮秒倍频器9，所述皮秒倍频器9的进光口与出光口均在所述第二激光发射筒8轴线上；

光路切换装置10，用于将所述第一激光发射筒5和所述第二激光发射筒8的轴线分别切换至所述光纤放大器4的光束线路上或者将所述光纤放大器4的光束线路分别切换至所述第一激光发射筒5和所述第二激光发射筒8的轴线位置并将输出光束切换至同一光路上。

上述技术方案的工作原理为：当需要输出皮秒脉冲激光时，调整电动可调式滤波器3，选取皮秒振荡器2输出光谱的边缘部分，再经过光纤放大器4提高功率，而后将第二激光发射筒8调整至光路位置，通过其内部皮秒倍频器9将窄带皮秒脉冲倍频至更短波长而后输出，或者利用光路切换装置10将光路偏折至第二激光发射筒8输出，再经过光路切换装置10偏折至原来的路径。

当需要输出飞秒脉冲激光时，调整电动可调式滤波器3，选取皮秒振荡器2输出光谱的中心部分，再经过光纤放大器4提高功率，而后将第一激光发射筒5调整至光路位置，通过其内部脉冲压缩器6将皮秒脉冲压缩至飞秒脉冲，再通过飞秒倍频器7，将窄带皮秒脉冲倍频至更短波长而后输出，或者利用光路切换装置10将光路偏折至第一激光发射筒5输出，再经过光路切换装置10偏折至原来的路径。

上述技术方案的有益效果为：在一个系统中即可实现高功率窄带皮秒或宽带飞秒激光输出，且通过光路切换装置，可在皮秒激光和飞秒激光之间切换，并从同一发射口，简化了操作步骤，提高了加工效率与精度。

如图2和图5所示，在一个实施例中，

所述光路切换装置10包括旋转架11和校准筒12，所述旋转架11包括底座11-1，所述底座11-1下底面均匀设置有若干滚轮11-2，所述底座11-1上设置有转盘11-3，所述底座11-1通过第一驱动电机11-4与所述转盘11-3相连接，所述转盘11-3上端对称且竖直设置有两根电动伸缩杆11-5，所述电动伸缩杆11-5的顶端设置有转轴座11-6，两个所述转轴座11-6内贯穿设置有转轴11-7，所述转轴11-7的其中一端固定设置有第二驱动电机11-8，所述转轴11-7上固定套设有安装筒11-9，其筒壁中间位置上均匀分布设置有三个转臂11-10，所述转臂11-10的另一端设置有固定圈11-11，所述第一激光发射筒5、所述第二激光发射筒8和所述校准筒12均嵌套在所述固定圈11-11内，所述校准筒12靠近所述光纤放大器4的一端设置有端盖12-1，其中心位置设置有透光孔12-2，所述校准筒12远离所述光纤放大器4的一端的中心位置设置有第一激光接收器12-3，所述校准筒11-11的中轴线、所述第一激光发射筒5的中轴线、所述第二激光发射筒8的中轴线和所述转轴11-7的中轴线平行且所述第一激光发射筒5、第二激光发射筒8和所述校准筒12的中轴线与所述转轴11-7的中轴线之间的距离相等。

每两个所述转臂11-10之间中心位置的所述安装筒11-9上固定设置有第二激光发射器13，其激光发射方向的反向延长线穿过所述安装筒11-9轴线且与其垂直，所述转盘11-3中心位置设置有第二激光接收器14，所述第二激光发射器13发射出的激光束垂直照射于所述第二激光接收器14，所述底座上设置有设备盒15，其内部设置有处理器16和扬声器17，所述第一激光接收器12-3、所述第二激光接收器14、所述第一驱动电机11-4、所述第二驱动电机11-8、所述电动伸缩杆11-5和所述扬声器17均与所述处理器16相连接。

上述技术方案的工作原理为：

在使用时，首先通过连接到处理器16的控制器上设置的控制按键控制第二驱动电机11-6转动，将校准筒12转动到最上端，在转动过程中，第二激光接收器14每接收到一次，第二激光发射器13发出的激光束，便输送信号至处理器16，处理器16控制第一驱动电机11-6停止工作，即第一驱动电机11-6每转动一次即旋转120度。校准筒12转动到最上端后，进行定位操作，通过控制器控制第一驱动电机11-4的转动，带动转盘11-3转动，调整校准筒12与光路之间角度，通过控制器调整电动伸缩杆11-5，调整校准筒12的高度，通过推动旋转架11调整前后距离，直至第一激光接收器12-3接收到激光，此时便产生信号传递给处理器16，处理器16控制扬声器17发出提示音，提示校准已到位，再通过控制器控制第二驱动电机11-6转动，将第一激光发射筒5和第二激光发射筒8分别切换至光路上，输出皮秒或者飞秒激光束。

上述技术方案的有益效果为：本实施例具有校准筒12，使得在使用前可对旋转架11的位置进行精确的调整，方便快捷，使得第一激光发射筒5和第二激光发射筒8能准确切换至光路上，同时本实施例转轴11-7每次转动正好为120度，使得在切换时，第一激光发射筒5和第二激光发射筒8能准确到位。本实施例通过旋转架11将第一激光发射筒5和第二激光发射筒8分别切换至光路上分别输出飞秒或者皮秒激光，并且输出光路为同一路线。

如图6和图11所示，在一个实施例中，所述光路切换装置10包括两个光路偏折架18，所述光路偏折架18包括：

两根第一上横杆18-1，所述第一上横杆18-1中部设置有从上而下贯穿所述第一上横杆18-1的条形槽孔18-2，所述条形槽孔18-2的延伸方向与所述第一上横杆18-1的延伸方向平行；

第二上横杆18-3，其中部设置有两条从上而下贯穿所述第二上横杆18-3的所述条形槽孔18-2，所述条形槽孔18-2的延伸方向与所述第二上横杆18-3的延伸方向平行；

两个第一镜片固定架18-4，包括第一下横梁18-41和两根第一侧纵梁18-42，两根所述第一侧纵梁18-42分别竖直设置于所述第一下横梁18-41两端，所述第一下横梁18-41朝内的一侧和所述第一侧纵梁18-42朝内的一侧中心位置均设置有条形卡槽18-43，所述第一上横杆18-1固定设置于所述第一镜片固定架18-4上端，所述条形槽孔18-2位于所述第一下横梁18-41上的所述条形卡槽18-43的正上方且相互平行；

第二镜片固定架18-5，包括第二下横梁18-51和两根第二侧纵梁18-52，两根所述第二侧纵梁18-52分别竖直设置于所述第二下横梁18-51两端，所述第二下横梁18-51朝内的一侧和所述第二侧纵梁18-52朝内的一侧中心位置均对称设置有两条所述条形卡槽18-43，所述第二上横杆18-3固定设置于所述第二镜片固定架18-5上端，两条所述条形槽孔18-2位于所述第二下横梁18-51上的两条所述条形卡槽18-43正上方且相互平行；

六个连接块18-6，设置于所述第一上横杆18-1两端和所述第二上横杆18-3两端，其中心位置纵向贯穿设置有第一连接孔18-7；

第一连接杆18-8，包括第一杆体18-81，所述第一杆体18-81为直杆，其两端均设置有第一连接套18-82，所述第一连接套18-82中心位置纵向贯穿设置有第二连接孔18-83；

第二连接杆18-9，包括第二杆体18-91，所述第二杆体18-91为z形结构，其两端均设置有第二连接套18-92，所述连接套18-92中心位置纵向贯穿设置有所述第三连接孔18-93，所述第二连接杆18-9的两个所述第三连接孔18-93之间的距离与所述第一连接杆18-8的两个所述第二连接孔18-83之间的距离相等；

两个支撑架18-10，为方形框架结构，竖直设置，其上端两侧均横向设置有伸缩杆18-11；

所述第二镜片固定架18-5设置于两个所述第一镜片固定架18-4之间，其中一个所述第一镜片固定架18-4的两端分别通过所述第一连接杆18-8与所述第二镜片固定架18-5的两端相连接，所述第一连接杆18-8的一端通过第一连接销19穿过所述第二连接孔18-83和所述第一连接孔18-7与所述第一上横杆18-1可转动连接，另一个所述第一镜片固定架18-4的两端分别通过所述第二连接杆18-9与所述第二镜片固定架18-5的两端相连接，所述第二连接杆18-9的较高的一端通过第一连接销19穿过所述第三连接孔18-93和所述第一连接孔18-7与所述第一上横杆18-1可转动连接，所述第一连接杆18-8的另一端和所述第二连接杆18-9的另一端，通过第二连接销20依次穿过所述第三连接孔18-93、所述第二连接孔18-83和所述第一连接孔18-7与所述第二上横杆18-3可转动连接，两个支撑架18-10分别对应设置于两个所述第一镜片固定架18-4外侧，通过所述伸缩杆18-11相连接，其中一个所述伸缩杆18-11为第二电动伸缩杆23，两个所述光路偏折架18对称设置于所述第一激光发射筒5和所述第二激光发射筒8两端，所述第一激光发射筒5和所述第二激光发射筒8并排设置，所述第一镜片固定架18-4的所述条形卡槽18-43内卡至有朝向所述第二镜片固定架18-5的高反镜21，所述第二镜片固定架18-5内设置有分别朝向两侧所述第一镜片固定架18-4的所述高反镜21。

所述第一上横杆18-1与所述第一连接杆18-8之间设置有角度限位块22，用以限制偏折角度。

上述技术方案的工作原理为：

在使用时，首先将第二镜片固定架18-5侧边的中心位置对准光纤放大器4通过与第二电动伸缩杆23连接的控制器，控制其伸缩，光路偏转架18随之转动，光纤放大器4发出光束先照射到第二镜片固定架18-5上的高反镜21，在反射到与之相对的第一镜片固定架18-4上的高反镜21再反射形成与原始光路平行的光路，在角度限位块22的限位用下，光路偏转架18逆时针或顺时针的可偏转角度相同，再将第一激光发射筒5和第二激光发射筒8分别放置到，光路偏转架18所偏转出的两条光路上，分别发出皮秒和飞秒激光，再通过另一个光路偏转架18的反向操作，将光束调整至同一光路输出。

上述技术方案的有益效果为：通过光路偏转架18的旋转，将初始光路独立偏转成两条光路，再通过两条光路上分别设置的第一激光发射筒5和第二激光发射筒8发射出皮秒和飞秒激光，再通过另一个光路偏转架18，将光束调整至原先光路输出，使得同一系统可产生两种激光，并可从一个路径发射出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。