一種高速響應雷射光閘的製作方法
2023-10-21 03:12:37 2
專利名稱：一種高速響應雷射光閘的製作方法
技術領域：
本發明屬於雷射加工領域，特別是大功率雷射加工與高峰值功率脈 衝激光加工領域。
背景技術：
隨著雷射技術的進步，各種高端雷射器不斷湧現，新的加工要求也層出
不窮。例如，連續泵浦單模紫外聲光調Q固體雷射器，很多公司雷射器， 一旦 其平均輸出功率達到8瓦以上，當雷射器不出光一段時間，再打開Q開關時， 由於熱馳豫原因，有的甚至需要l秒鐘恢復持續工作時的平均功率，這對於很
多應用而言是不允許的，這時候需要使用雷射光閘，其使用過程是這樣的激
光一般處於持續調Q工作狀態，以固定重複頻率發出脈衝，雷射光閘將光擋住， 避免雷射脈衝打在工件不需要加工的表面，需要雷射脈衝時候，光閘打開，穩 定運行的雷射就直接打在工件上面，根據要求光閘可在需要的時候關閉，而不 必讓雷射器停止出光。
一般時候，光閘的響應速度要求不高，但是有些領域要求極高的響應速 度，例如矽片表面雷射鑽孔，孔與孔之間間距很小，光閘需要高速進行關斷和 打開，這時候一般機械光閘就不能夠勝任了。
其實，可以高速響應的Q開關本身可以置於外光路中作為光閘使用，但 是Q開關本身存在一些缺點Q開關可能本身能夠使雷射模式變差；對於大功
率雷射器(例如1000瓦固體雷射器)或者高峰值功率大脈衝能量雷射器，Q
開關不能夠關斷雷射，起不到光閘的作用；另Q開關與驅動本身很貴，也限制
了它的應用。
發明內容
傳統機械式光閘主要缺點在於響應速度不高，而能夠高速響應的Q開關當
作光閘使用，存在成本高，且對於高峰值功率大脈衝能量雷射器或者大功率激
光器，Q開關很可能關不斷所產生的雷射。
本發明的目的在於設計一種高速響應雷射光閘，應用於雷射器需要工作在
持續出光狀態(連續或者調Q)的雷射加工系統，避免雷射熱馳豫產生的不良 影響。
本發明的目的是這樣實現的光閘擋光片由與雷射相對應的反光片構成 (其好處是大部分雷射能量被反射掉而不是吸收)，擋光片裝在電機的轉子上 (一般是主軸上)，在外接驅動信號下，電機主軸或者轉子按照特定規律轉動， 擋光片因而脫離或者切入雷射光路，使得雷射通過或者被擋住。
本發明， 一種高速響應雷射光閘，由於採用了上述的技術方案，使之與現 有技術相比，具有以下的優點和積極效果
1. 本發明將擋光片裝在電機轉子(一般是主軸)上面，能夠實現擋光片 快速旋轉，使得擋光片快速擋住雷射或者快速讓雷射通過；
2. 本發明由於使用反光鏡片作為擋光片，有效防止擋光片發熱，大大擴 大擋光片承受的雷射功率範圍和雷射脈衝峰值功率範圍，延長反光片的使用壽 命。
3. 本發明使用步進電機或者其他高速電機，很容易高速控制擋光片的位 置或者角度狀態。
4. 本發明所採用的方案，可以實現快速、遠行程、大光斑的擋光功能，這 是目前各種機械式光開關不能比擬的。
通過以下對本發明一種高速響應雷射光閘若干實施例結合其附圖的描述， 可以進一步理解本發明的目的、具體結構特徵和優點。其中，附圖為
圖1實施例一是擋光片反射面平行於電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡 擋光示意圖；(b)是雷射通過情形，(c)是雷射被擋住的情形。
圖2實施例二是擋光片反射面垂直於電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡 擋光示意圖；(b)是雷射通過情形，(c)是雷射被擋住的情形。
具體實施例方式
請參見圖1所示，這是本發明一種高速響應雷射光閘的一種實施例。見圖
1 (a)，其中1是伺服電機，主軸2與伺服電機1主軸相連，3是中心波長為 355nm介質膜反射鏡，固定在主軸2上面，波長為355nm的紫外入射光束4經 反射鏡3擋住並反射形成反射光束5，如果沒有反射鏡擋住並反射，入射光束 4便直射形成光束6。進一步的說明請見圖1 (b) ， 7是反射鏡片3的轉軸， 當反射鏡片3與雷射束4平行時，入射光束4便直射形成光束6，其中光束直 徑2mm，光束中心線與反射鏡3表面距離1.5mm。請見圖1 (c)，反射鏡片3 繞轉軸7旋轉30度角度，反射鏡片寬度12mm，其邊緣在豎直方向位移大約是 12mmX0.5Xsin (30° ) =3mm，反射鏡片3足以擋住並反射雷射束4，形成反 射光束5。本實施例雷射開關的響應速度可小於4ms。
請參見圖2所示，這是本發明一種高速響應雷射光閘的另一種實施例。見 圖2(a)，其中l是伺服電機，主軸2與伺服電機1主軸相連，3是中心波長 為532nm介質膜反射鏡，固定在主軸2上面並垂直於2，波長為532nm的紫外 入射光束4經反射鏡3擋住並反射形成反射光束5，如果沒有反射鏡擋住並反 射，入射光束4便直射形成光束6。進一步的說明請見圖2 (b) ， 7是反射鏡 片3的轉軸，4是垂直於紙面的雷射束，且平行於反射鏡片3，其中光束直徑 2mm，光束4中心線與反射鏡3表面距離1.5mm。請見圖2 (c)，控制伺服電 機1主軸轉動，反射鏡片3繞轉軸7旋轉45度角度，反射鏡片長24mm，寬 4mm，足以擋住並反射雷射束4，形成反射光束5。本實施例雷射開關的響應 速度可小於lms。
上述實施例只是本發明的兩個具體應用。實際上其原理應用不限於上面所 述情形。
總之，本發明提出一種高速響應雷射光閘，其重要特點是電機控制反射鏡 的旋轉或者偏轉，反射鏡高速地切入光路擋住雷射或者高速脫離光路使雷射通 過，高速、長壽命地關斷和打開雷射，其用途非常廣泛。
權利要求
1. 一種高速響應雷射光閘，其特徵在於光閘擋光片採用與雷射對應的反光片，反光片固定於高速電機的轉子上，通過控制電機轉動使得光閘擋光片處於特定位置或者角度。
2. 如權利要求1所述的一種部件，其特徵在於高速電機是步進電機或者伺服電機。
3. 如權利要求1或2所述的一種部件，其特徵在於反光片是介質膜反光片。
4. 如權利要求1或2所述的一種部件，其特徵在於反光片是金屬膜反光片。
5. 如權利要求3或4所述的一種設備，其特徵在反光片隨著電機轉子轉動或者 偏轉，轉子旋轉軸線與反光片的反光面位置關係可以是平行或者相交。
全文摘要
本發明屬於雷射加工領域，是一種高速響應雷射光閘。本發明的重要特點是雷射光閘擋光片採用與雷射對應的反射鏡，固定於高速大力矩電機轉子上，控制電機高速轉動及其轉角，驅動擋光片處於特定位置或者角度，使得雷射通過或者被擋住，實現高速、遠行程、大光斑的擋光功能，這是目前各種機械式光開關不能比擬的。
文檔編號G02B26/00GK101387749SQ20071005321
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月13日 優先權日2007年9月13日
發明者張立國 申請人:張立國