一种双光路双波长输出激光器的制作方法

1.本发明涉及激光器技术领域，具体为一种双光路双波长输出激光器。


背景技术：

2.激光器的发展伴随着工业及微电子加工行业的发展不断进步，已广泛应用于标刻、切割、焊接、微加工等工业加工中，随着激光技术的不断进步，激光器的波长选择也越来越多，尤其材料对波长的吸收系数不一样，导致对不同材料加工的最佳波长选择也不一致，因此对双波长激光器的研究非常重要。
3.现有技术中，一台双波长激光器实现两台单波长激光器自由切换的加工作用，这无论从哪个角度考虑，都是非常有意义的，因此，对双波长激光器的研究层出不穷，越来越多。
4.现在常用的双波长一般都是基频光(红外1064nm或红外1053nm)和倍频光(532nm或527nm)两种波长，当然也存在倍频光(绿光532nm或绿光527nm)和和频光(355nm或351nm)两种波长，这也造就了双波长激光器结构上大概有两类，一类是利用紫外激光器中的布儒斯特输出方案中，同步产生的绿光，通过镀膜选择的分光法，见图一，将光路中同时产生的两种波长，利用分光镜波长选择，实现两束光的有效分离。这种激光器的优点是光路简单，缺点是激光功率受制因素太多，且受转换效率的影响，难以实现两束光功率此消彼长，难以同时达到大功率，而且必须同时输出。
5.另一类结构就是一直常用的，如图2所示，采用腔外设置旋转电磁铁，将45度反射镜安装到旋转电磁铁上，利用电磁铁通电旋转45度，断电归位的原理，实现倍频或不倍频的选择，从而实现两个波长的激光选择性输出。此方案虽然结构简单，但存在严重缺陷，因为腔外倍频的效率相对于腔内倍频要低的多，且旋转电磁铁的归位重复度肯定存在偏差，这将导致使用旋转电磁铁上45度反射的一路光指向性不稳定，绿光的激光功率提高不了的致命缺陷，严重影响加工应用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种双光路双波长输出激光器，实现了高效的红外激光和绿光的转换效率，且只需要通过一个波片切换实现红外激光和绿光激光的转换输出；指向性方面，规避了电磁铁归位偏差问题，完全解决激光输出指向不稳定的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双光路双波长输出激光器，包括激光器本体，所述激光器本体包括激光器腔体以及盖于激光器腔体上的激光器封盖，所述激光器腔体的右侧壁开设有穿透激光器本体表面的泵浦激光入口和射频转接口，所述激光器腔体的左侧壁上开设有穿透激光器本体表面的红外输出窗口和绿光输出窗口，红外输出窗口和绿光输出窗口内分别设置有用于输出红外激光的红外输出平面镜和用于输出绿光激光的绿光输出平面镜，所述红外输出平面镜和绿光输出平面镜分别与红外激光和绿光激光成布儒斯特角放置，，
8.所述泵浦激光入口处设置有耦合装置，所述射频转接口内插入有射频转接头，所述激光器腔体内自右而左还设置有前腔镜，激光晶体，与射频转接头电连接的q开关，第一1/2波片，用于驱动第一1/2波片的旋转电磁铁，偏振片、第二1/2波片，偏振绿光输出镜，第一小孔座、倍频晶体、光路后腔镜，第一绿光反射镜，第二小孔座，第二绿光反射镜和红外输出镜。
9.进一步的，所述第一小孔座和第二小孔座上开设有第一小孔和第二小孔，且第一小孔和第二小孔的半径相同或者不同。
10.进一步的，所述激光器腔体的右侧壁上还设置穿透激光器本体表面的电源通孔，所述电源通孔内设置有电源接头，所述电源接头的四周包裹有密封圈，且所述激光器腔体内设置有与电源接头电连接的温控转接头，所述温控转接头与设置于激光器本体下方的散热模块连接。
11.进一步的，所述散热模块包括固定设置于激光器本体下方的散热座本体，所述散热座本体包括散热腔体以及散热盖，所述散热腔体内固定设置有散热片，且所述散热腔体的两侧壁上开设有穿透散热座本体的风扇通孔，所述风扇通孔内固定设置有散热风扇，所述散热风扇通过导线与温控转接头电连接。
12.进一步的，所述激光器本体和散热座本体均采用金属材料制成。
13.进一步的，所述散热腔体内还是有与所述温控转接头电连接的温度传感器。
14.进一步的，所述散热座通过螺栓连接的方式固定设置于激光器本体的下方。
15.进一步的，所述激光器腔体右侧壁的内表面固定连接有右连接板，所述右连接板上开设有与泵浦激光入口和射频转接口匹配的右连接板通孔，且所述右连接板通孔内壁包裹有密封圈，
16.所述激光器腔体左侧壁的内表面固定连接有左连接板，所述左连接板上开设有与红外输出口和绿光输出口匹配的左连接板通孔，所述左连接板通孔内壁包裹有密封圈。
17.进一步的，所述右连接板和左连接板通过胶粘的方式固定设置于激光器腔体内。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是双光路双波长输出激光器，具有以下优点：
19.(1)此技术通过一个腔体内设计两个激光光路，输出两种激光波长，只需要通过一个1/2波片位置的切换即可实现红外激光和绿光激光的转换输出，大大节省了激光制造成本，提高了产品的性价比，在加工过程中，起到事半功倍效果，且解决了传统双波长激光器指向性不稳定的问题，大大提高了加工精度；
20.(2)设置有散热模块，能够有效的将激光器腔体内的热量排出，保证了激光器腔体的热稳定性，大大降低了维护几率，进一步提高经济效益。
附图说明
21.图1为现有技术中一种双波长激光器的结构示意图；
22.图2为现有技术中另一种双波长发射结构示意图；
23.图3为本发明所述双波长激光器结构示意图；
24.图4为本发明所述激光器腔体内的结构示意图；
25.图5为本发明的所述散热模块内的结构示意图。
26.图中：1、激光器本体；2、激光器腔体；3、散热座本体；4、射频转接头；5、电源接头；
6、耦合装置；7、温控转接头；8、绿光激光；9、红外激光；10、前腔镜；11、激光晶体；12、q开关；13、第一1/2波片；14、旋转电磁铁；15、偏振片；16、红外输出镜；17、第二1/2波片；18、偏振绿光输出镜；19、第一小孔座；20、倍频晶体；21、光路后腔镜；22、第一绿光反射镜；23、第二小孔座；24、第二绿光反射镜；25、红外输出窗口；26、绿光输出窗口；27、散热片；28、散热腔体；29、散热导线通孔；30、散热风扇。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅图3-5，本发明提供的一种实施例：一种双光路双波长输出激光器，包括激光器本体1，所述激光器本体1包括激光器腔体2以及盖于激光器腔体2上的激光器封盖，所述激光器封盖通过螺栓固定于激光器腔体2外，从而对激光器腔体2进行密封，且激光器封盖下表面设置有密封垫，从而增加了密封效果。
29.所述激光器腔体2的右侧壁开设有穿透激光器本体1表面的泵浦激光入口和射频转接口，所述激光头与泵浦激光入口连接，从而激光从泵浦激光入口照射入激光器腔体2内，所述射频转接口内插入有射频转接头4，
30.所述激光器腔体2的左侧壁上开设有穿透激光器本体1表面的红外输出窗口25和绿光输出窗口26，所述红外输出窗口25和绿光输出窗口26内分别固定设置有红外输出平面镜和绿光输出平面镜，其中当产生红外激光9时，从红外输出窗口25射出，当产生绿光激光8时，绿光激光8从绿光输出窗口26射出，所述红外输出平面镜和绿光输出平面镜分别与红外激光和绿光激光成布儒斯特角放置
31.所述泵浦激光入口处设置有耦合装置6，所述耦合装置6设置有激光器腔体2内，所述射频转接口内插入有射频转接头4，所述激光器腔体2内自右而左还设置有前腔镜10，激光晶体11，与射频转接头4电连接的q开关12，第一1/2波片13，用于驱动第一1/2波片13的旋转电磁铁14，偏振片15、第二1/2波片17，偏振绿光输出镜18，第一小孔座19、倍频晶体20、光路后腔镜21，第一绿光反射镜22，第二小孔座23，第二绿光反射镜24和红外输出镜16。通过内部的元器件将射入激光器腔体2内的激光变为红外激光9或绿光激光8分别射出，
32.具体工作原理为，其中，当需要输出红外激光9时，红外激光9的输出光路上包括前腔镜10，激光晶体11，q开关12，偏振片15，红外输出镜165个器件，并且设置激光晶体11按水平偏振光输出装调夹持，具体工作时，当外界泵浦源通光后通过泵浦激光入口进入激光器腔体2内，首先通过耦合装置6后，将泵浦光耦合到激光晶体11上，实现能量存储，能级粒子数翻转，达到谐振输出条件向后传递给q开关12，此时对旋转电磁铁14进行断电，使得旋转电磁铁14驱动第一1/2波片13向下转动，使得第一1/2波片13不处于该光路上，该光路激光偏振片15后再经过红外输出镜16后从红外激光9窗口射出，该光路即为简单的一个直腔的水平偏振输出的红外激光9器。
33.当需要输出绿光激光8时，绿光激光8的输出光路上包括前腔镜10，激光晶体11，q开关12，第一1/2波片13，旋转电磁铁14，偏振片15，第二1/2波片17；偏振绿光输出镜18；第
一小孔座19；倍频晶体20；光路后腔镜21；第一绿光反射镜22；第二小孔座23和第二绿光反射镜24共14个器件，具体工作时，对旋转电磁铁14通电，使得旋转电磁铁14驱动第一1/2波片13向上转动，使得第一1/2波片13处于光路中，由于设置的激光晶体11是按产生水平偏振光的状态夹持，因此激光在通过第一1/2波片13后，可变成垂直偏振光，垂直偏振光经过偏振片15产生完全发射，进入到第二1/2波片17，再次进行激光偏振态改变至水平偏振后，透射过偏振绿光输出镜18穿过第一小孔座19上的小孔进入到倍频晶体20，实现第一次倍频转换，产生垂直偏振的绿光，转换的绿光和未转换的红外通过光路后腔镜21继续反射到倍频晶体20，实现二次倍频转换，此时更高的绿光穿过第一小孔座19上的小孔后，通过偏振绿光输出镜18输出到第一绿光反射镜22，第一绿光反射镜22反射绿光后又穿过第二小孔座23上的小孔和第二绿光反射镜24，之后通过绿光输出窗口26射出。从而通过本技术所述的激光器能够实现红外激光9和绿光激光8的自由切换。
34.同时，所述激光器腔体2右侧壁的内表面固定连接有右连接板，所述右连接板上开设有与泵浦激光入口和射频转接口匹配的右连接板通孔，且所述右连接板通孔内壁包裹有密封圈，所述激光器腔体2左侧壁的内表面固定连接有左连接板，所述左连接板上开设有与红外输出口和绿光输出口匹配的左连接板通孔，所述左连接板通孔内壁包裹有密封圈。本实施例中，通过设置有右连接板和左连接板，由于激光器腔体2需要较高的密封性，因此通过增加右连接板和左连接板，且右连接板和左连接板的通孔内设置有密封圈，进一步的增加整个激光器腔体2的密封性。
35.同时，所述右连接板和左连接板通过胶粘的方式固定设置于激光器腔体2内。
36.在本实施例中，所述激光器腔体2的右侧壁上还设置穿透激光器本体1表面的电源通孔，所述电源通孔内设置有电源接头5，所述电源接头5与旋转电磁铁14电连接，从而为旋转电磁铁14供电，所述电源接头5的四周包裹有密封圈，从而提高了本技术所述激光器腔体2的密封性，且所述激光器腔体2内设置有与电源接头5电连接的温控转接头7，所述温控转接头7穿过激光器腔体2表面后与设置于激光器本体1下方的散热模块连接。
37.其中，所述散热模块包括固定设置于激光器本体1下方的散热座本体3，所述散热座本体3包括散热腔体28以及散热盖，所述散热腔体28表面开设有一散热导线通孔29，所述散热导向通孔内设置有导线，所述导线的一端与温控转接头7电连接，另一端伸入到散热腔体28内。
38.所述散热腔体28内固定设置有散热片27，且所述散热腔体28的两侧壁上开设有穿透散热座本体3的风扇通孔，所述风扇通孔内固定设置有散热风扇30，所述散热风扇30通过导线与温控转接头7电连接，其中一侧壁的散热风扇30的风朝向散热片27吹，另一侧壁的散热风扇30的风朝向散热腔体28外吹，从而形成空气的流通，能够及时的将散热片27上的热吹出。。
39.且，所述激光器本体1和散热座本体3均采用金属材料制成，一方面加强了整个激光器的牢固度，另一方面也方便了激光器本体1和散热座本体3的散热。
40.且，所述散热腔体28内还是有与所述温控转接头7电连接的温度传感器，从而通过温度传感器能够感知散热腔体28内的温度，做到散热风扇30的自动启停，提高了自动化程度。
41.其中，所述散热座通过螺栓连接的方式固定设置于激光器本体1的下方。
42.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：包括激光器本体(1)，所述激光器本体(1)包括激光器腔体(2)以及盖于激光器腔体(2)上的激光器封盖，所述激光器腔体(2)的右侧壁开设有穿透激光器本体(1)表面的泵浦激光入口和射频转接口，所述激光器腔体(2)的左侧壁上开设有穿透激光器本体(1)表面的红外输出窗口(25)和绿光输出窗口(26)，红外输出窗口(25)和绿光输出窗口(26)内分别设置有用于输出红外激光的红外输出平面镜和用于输出绿光激光的绿光输出平面镜，所述红外输出平面镜和绿光输出平面镜分别与红外激光和绿光激光成布儒斯特角放置，所述泵浦激光入口处设置有耦合装置(6)，所述射频转接口内插入有射频转接头(4)，所述激光器腔体(2)内自右而左还设置有前腔镜(10)，激光晶体(11)，与射频转接头(4)电连接的q开关(12)，第一1/2波片(13)，用于驱动第一1/2波片(13)的旋转电磁铁(14)，偏振片(15)、第二1/2波片(17)，偏振绿光输出镜(18)，第一小孔座(19)、倍频晶体(20)、光路后腔镜(21)，第一绿光反射镜(22)，第二小孔座(23)，第二绿光反射镜(24)和红外输出镜(16)。2.根据权利要求1所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述第一小孔座(19)和第二小孔座(23)上开设有第一小孔和第二小孔，且第一小孔和第二小孔的半径相同或者不同。3.根据权利要求1所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述激光器腔体(2)的右侧壁上还设置穿透激光器本体(1)表面的电源通孔，所述电源通孔内设置有电源接头(5)，所述电源接头(5)的四周包裹有密封圈，且所述激光器腔体(2)内设置有与电源接头(5)电连接的温控转接头(7)，所述温控转接头(7)与设置于激光器本体(1)下方的散热模块连接。4.根据权利要求3所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述散热模块包括固定设置于激光器本体(1)下方的散热座本体(3)，所述散热座本体(3)包括散热腔体(28)以及散热盖，所述散热腔体(28)内固定设置有散热片(27)，且所述散热腔体(28)的两侧壁上开设有穿透散热座本体(3)的风扇通孔，所述风扇通孔内固定设置有散热风扇(30)，所述散热风扇(30)通过导线与温控转接头(7)电连接。5.根据权利要求4所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述激光器本体(1)和散热座本体(3)均采用金属材料制成。6.根据权利要求4所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述散热腔体(28)内还是有与所述温控转接头(7)电连接的温度传感器。7.根据权利要求5所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述散热座通过螺栓连接的方式固定设置于激光器本体(1)的下方。8.根据权利要求1所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述激光器腔体(2)右侧壁的内表面固定连接有右连接板，所述右连接板上开设有与泵浦激光入口和射频转接口匹配的右连接板通孔，且所述右连接板通孔内壁包裹有密封圈，所述激光器腔体(2)左侧壁的内表面固定连接有左连接板，所述左连接板上开设有与红外输出口和绿光输出口匹配的左连接板通孔，所述左连接板通孔内壁包裹有密封圈。9.根据权利要求8所述的一种双光路双波长输出激光器，其特征在于：所述右连接板和左连接板通过胶粘的方式固定设置于激光器腔体(2)内。

技术总结
本发明公开了一种双光路双波长输出激光器，包括激光器本体，激光器本体包括激光器腔体和激光器封盖，激光器腔体的右侧壁上设有泵浦激光入口和射频转接口，激光器腔体的左侧壁上设有红外输出窗口和绿光输出窗口，泵浦激光入口处设有耦合装置，激光器腔体内设置有红外激光输出光路和绿光输出光路。此技术通过一个腔体内设计两个激光光路，输出两种激光波长，只需要通过一个1/2波片位置的切换即可实现红外激光和绿光激光的转换输出，大大节省了激光制造成本，提高了产品的性价比，在加工过程中，起到事半功倍效果，且解决了传统双波长激光器指向性不稳定的问题，大大提高了加工精度。大大提高了加工精度。大大提高了加工精度。


技术研发人员：王培峰 张晓峰 王儒琦 谢继红
受保护的技术使用者：索镭德激光科技(苏州)有限公司
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/3/8