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1、(10)申请公布号 CN 102801092 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102801092 A *CN102801092A* (21)申请号 201210309239.8 (22)申请日 2012.08.28 H01S 3/08(2006.01) H01S 3/092(2006.01) H01S 3/042(2006.01) (71)申请人 深圳市星辰激光技术有限公司 地址 518000 广东省深圳市南山区高新区北 区清华信息港一期研发楼A栋三层301 (72)发明人 曾玉红 刘群 陆相志 李盛欣 (74)专利代理机构 北京英特普罗知识产权代理 有限公司 11015 。
2、代理人 齐永红 (54) 发明名称 一种大功率激光发生器 (57) 摘要 本发明公开了一种大功率激光发生器， 其 包括聚光腔和均置于其内的激光棒和至少一个 808nm 的泵浦源， 聚光腔内表面设置有反光瓦， 内 表面镀金的反光瓦的截面， 即反光面， 呈椭圆形 ； 激光棒内的工作物质的中心位于呈椭圆形状的反 射面长轴的第一焦点上， 同时各泵浦源的中心分 别位于呈椭圆形状的反射面长轴的区别于第一焦 点的两个不同的焦点上 ； 激光棒和各泵浦源的外 侧分别设置有冷却装置。 通过上述设置， 使泵浦源 发射的最高效率的光谱为 808nm 的光恰好照射在 激光棒中的工作物质上， 结合冷却装置， 使激光发 生。
3、器输出的激光的功率可达 400W， 且输出激光密 度极高、 仍为高斯分布。 将本发明应用于激光切割 机上， 切割速度快， 切割端面光滑， 可对一定厚度 的金属板材进行切割。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种大功率激光发生器， 包括聚光腔和置于聚光腔内的激光棒， 在聚光腔的内表面 设置有反光瓦， 其特征在于 ： 所述大功率激光发生器还包括设置于所述聚光腔内的至少一个 808nm 的泵浦源 ； 内表面镀金的所述反光瓦的截面。
4、呈椭圆形状， 该截面称为反光瓦的反光面 ； 所述激光 棒内的工作物质的中心位于呈椭圆形状的反射面长轴的第一焦点上， 同时各所述泵浦源的 中心分别位于所述呈椭圆形状的反射面长轴的区别于所述第一焦点的焦点上， 各泵浦源的 中心所处的焦点彼此不同 ； 并且， 所述激光棒和各所述泵浦源的外侧分别设置有冷却装置。 2. 根据权利要求 1 所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 所述泵浦源为脉冲氙灯。 3. 根据权利要求 2 所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 所述脉冲氙灯的总长度 为 311mm， 灯体长度为 221mm， 弧长长度为 125mm， 灯外径为 8mm， 灯内径为 7mm， 灯极长。
5、度为 25mm， 灯极头长度为15mm， 灯极头外径为5mm， 软线长度为30mm， 陶瓷套管的长度为20mm ； 并 且， 所述脉冲氙灯灯体内的充气压力为 400torr450torr。 4. 根据权利要求 1 所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 在所述激光棒和泵浦源的 外侧均设置有冷却液循环管道， 管道内冷却液的流速为 78m/s， 以使激光棒和泵浦源的温 度维持在 20 25之间。 5. 根据权利要求 4 所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 所述冷却液循环管道包括 可过滤紫外线的水管， 所述激光棒和泵浦源外侧均套设有所述水管， 并且在所述水管与其 内侧的激光棒或泵浦源之间灌有。
6、循环水， 该循环水的流速为 78m/s， 以使激光棒和泵浦源 的温度维持在 20 25之间。 6. 根据权利要求 5 所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 所述水管为石英管。 7. 根据权利要求 1 至 6 中任意一项所述的大功率激光发生器， 其特征在于 ： 在所述聚 光腔内设置有第一泵浦源和第二泵浦源， 所述第一、 第二泵浦源分别位于所述呈椭圆形状 的反射面长轴的第二焦点和第三焦点上， 所述第二、 第三焦点关于所述呈椭圆形状的反射 面的短轴对称。 权 利 要 求 书 CN 102801092 A 2 1/3 页 3 一种大功率激光发生器 技术领域 0001 本发明涉及激光发生器研发领域，。
7、 尤其涉及一种大功率激光发生器， 其可配置于 激光切割机上， 应用在金属材料的加工行业。 背景技术 0002 目前国内的同类激光切割机上的激光发生器多数属于低功率等级， 在小于 120W 的激光功率可以保证激光的模式在低阶， 随着激光功率的上升， 出现高阶模式， 光电转换效 率下降， 不能完成 5mm 以上厚板切割， 同时切割端面的光洁度下降。 发明内容 0003 本发明的目的在于克服现有技术中的不足， 提供一种大功率激光发生器， 其可输 出大于 400W 的激光功率， 同时激光的输出模式仍为高斯光束， 其应用于激光切割机上， 可 大大提高针对厚金属板材的切割速度和切割质量。 0004 为实现。
8、上述目的， 所述大功率激光发生器， 包括聚光腔和置于聚光腔内的激光棒， 在聚光腔的内表面设置有反光瓦， 其特点是， 0005 所述大功率激光发生器还包括设置于所述聚光腔内的至少一个 808nm 的泵浦源 ； 0006 内表面镀金的所述反光瓦的截面呈椭圆形状， 该截面称为反光瓦的反光面 ； 所述 激光棒内的工作物质的中心位于呈椭圆形状的反射面长轴的第一焦点上， 同时各所述泵浦 源的中心分别位于所述呈椭圆形状的反射面长轴的区别于所述第一焦点的焦点上， 各泵浦 源的中心所处的焦点彼此不同 ； 并且， 0007 所述激光棒和各所述泵浦源的外侧分别设置有冷却装置。 0008 优选的是， 所述泵浦源为脉冲。
9、氙灯。 0009 优选的是， 所述脉冲氙灯的总长度为 311mm， 灯体长度为 221mm， 弧长长度为 125mm， 灯外径为 8mm， 灯内径为 7mm， 灯极长度为 25mm， 灯极头长度为 15mm， 灯极头外径为 5mm， 软线长度为 30mm， 陶瓷套管的长度为 20mm ； 并且， 所述脉冲氙灯灯体内的充气压力为 400torr450torr。 0010 优选的是， 在所述激光棒和泵浦源的外侧均设置有冷却液循环管道， 管道内冷却 液的流速为 78m/s， 以使激光棒和泵浦源的温度维持在 20 25之间。 0011 优选的是， 所述冷却液循环管道包括可过滤紫外线的水管， 所述激光棒。
10、和泵浦源 外侧均套设有所述水管， 并且在所述水管与其内侧的激光棒或泵浦源之间灌有循环水， 该 循环水的流速为 78m/s， 以使激光棒和泵浦源的温度维持在 20 25之间。 0012 优选的是， 所述水管为石英管。 0013 优选的是， 在所述聚光腔内设置有第一泵浦源和第二泵浦源， 所述第一、 第二泵浦 源分别位于所述呈椭圆形状的反射面长轴的第二焦点和第三焦点上， 所述第二、 第三焦点 关于所述呈椭圆形状的反射面的短轴对称。 0014 本发明的有益效果在于， 所述大功率激光发生器中反光瓦和泵浦源结构形状的设 说 明 书 CN 102801092 A 3 2/3 页 4 计， 以及反光瓦、 激光。
11、棒、 反光瓦之间位置的设计， 使泵浦源发射的最高效率的光谱为 808nm 的光恰好照射在激光棒中的工作物质上， 结合激光棒和泵浦源外侧设置的冷却装置， 使激 光发生器输出的激光的功率可达 400W， 且输出的激光密度极高， 输出的激光模式仍为高斯 分布。 将该激光发生器应用于激光切割机上， 可对有一定厚度的金属板材进行切割， 具有切 割速度快， 切割端面光滑的效果， 从而提高激光切割机的工作效率， 降低使用成本， 减少对 进口设备的依赖。 附图说明 0015 图 1 示出了本发明所述的大功率激光发生器的结构正视图。 0016 图 2 示出了图 1 所示的大功率激光发生器的在视图。 0017 图。
12、 3 示出了图 1 和图 2 所示的大功率激光发生器的聚光腔的剖面图。 0018 图 4 示出了图 1 和图 2 中大功率激光发生器的脉冲氙灯的结构示意图。 0019 图 5 示出了图 4 所示的脉冲氙灯的电气特性图。 0020 图 6 示出了高电流密度和低电流密度对应的脉冲氙灯的发射光谱示意图。 具体实施方式 0021 下面结合附图对本发明做进一步说明。 0022 如图 1 至图 4 所示， 所述大功率激光发生器， 包括聚光腔、 以及均设置于聚光腔内 的激光棒 100 和至少一个泵浦源 200， 在聚光腔的内表面设置有反光瓦 400。 0023 具体地， 所述反光瓦 400 的内表面镀金， 。
13、以减少漫反射。另外， 所述反光瓦 400 的 截面呈椭圆形状， 该截面称为反光瓦400的反光面 ； 所述激光棒100内的工作物质的中心位 于呈椭圆形状的反射面长轴的第一焦点 1 上， 同时各所述泵浦源 200 的中心分别位于所述 呈椭圆形状的反射面长轴的区别于所述第一焦点 1 的焦点上， 各泵浦源 200 的中心所处的 焦点彼此不同。如图 1 至 3 所示， 在所述大功率激光发生器的聚光腔内设置有两个所述泵 浦源 200 ： 第一泵浦源 200 和第二泵浦源 200， 所述第一泵浦源 200 和第二泵浦源 200 分别 位于所述呈椭圆形状的反射面长轴的第二焦点 2 和第三焦点 3 上， 所述第。
14、二焦点 2 和第三 焦点 3 关于所述呈椭圆形状的反射面的短轴对称。 0024 并且， 在各所述泵浦源 200 的上下两侧设置防震用的垫片 202， 且各所述泵浦源 200 为 808nm 的脉冲氙灯， 脉冲氙灯的规格参数满足 ： 总长度 L7 为 311mm， 灯体长度 L6 为 221mm， 弧长长度 L5 为 125mm， 灯外径 A3 为 8mm， 灯内径为 7mm， 灯极 206 的长度 L4 为 25mm， 灯极头 203 的长度 L1 为 15mm， 灯极头 203 的外径 A1 为 5mm， 软线 204 的长度 L2 为 30mm， 陶 瓷套管 205 的长度 L3 为 20。
15、mm。将灯极头 203 电连接脉冲电极 201， 从而， 当幅值为 550V 的 脉冲电压加载到所述脉冲氙灯上， 对脉冲氙灯灯体内充气压力达到 400torr450torr 时， 可满足激光波长的最佳效率点。 0025 根据以上提供的脉冲氙灯的结构技术参数， 与脉冲电源匹配后， 得出图 5 所示的 电气特性图。当脉冲电压达到 550V 的时候， 根据电气特性图可知， 对应的最大电流达到 450A 左右， 满足图 6 的 808nm 波长最高效率点的电流密度。 0026 图 6 为通过光谱仪检测， 对应不同的电流密度， 波长 808nm 辐射强度图。 0027 进一步的， 为解决激光棒 100 。
16、和泵浦源 200 的热效应问题， 在所述激光棒 100 和各 说 明 书 CN 102801092 A 4 3/3 页 5 所述泵浦源 200 的外侧分别设置有冷却装置 300。具体地 ： 在所述激光棒 100 和泵浦源 200 的外侧均设置有冷却液循环管道。所述冷却液循环管道包括可过滤紫外线的水管， 所述激 光棒100和泵浦源200外侧均套设有所述水管， 该水管优选为石英管 ； 并且在所述水管与其 内侧的激光棒 100 或泵浦源 200 之间灌有循环水 302， 在所述大功率激光发生器上设置有 水管接头 301， 该循环水 302 的流速为 78m/s， 以使激光棒 100 和泵浦源 200。
17、 的温度维持在 20 25之间。 0028 综上所述仅为本发明较佳的实施例， 并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本 发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰， 皆应属于本发明的技术范畴。 说 明 书 CN 102801092 A 5 1/5 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102801092 A 6 2/5 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 102801092 A 7 3/5 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 102801092 A 8 4/5 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 102801092 A 9 5/5 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 102801092 A 10 。