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CN110587122A - 激光材料损伤性能的预处理装置和处理方法 - Google Patents

激光材料损伤性能的预处理装置和处理方法 Download PDF

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CN110587122A
CN110587122A CN201911031282.0A CN201911031282A CN110587122A CN 110587122 A CN110587122 A CN 110587122A CN 201911031282 A CN201911031282 A CN 201911031282A CN 110587122 A CN110587122 A CN 110587122A
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CN
China
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laser
aperture
reflector
solid
repetition
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Withdrawn
Application number
CN201911031282.0A
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English (en)
Inventor
齐红基
余振
王斌
王虎
陈端阳
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Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
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Publication date
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract

一种提高激光材料损伤性能的预处理装置及方法，包括固体激光器、光学系统、第一反射镜、第二反射镜、第一小孔光阑、聚焦镜、控制系统、第二小孔光阑和吸收体。所述的固体激光器是高重频紫外固体激光器，重复频率30kHz‑200kHz可调节，波长355nm。本发明所用的激光器是高重频紫外固体激光器，重复频率很高且可调节，不仅能够显著的提高激光预处理的效率，而且还可以进一步的提升激光预处理的效果。

Description

激光材料损伤性能的预处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及激光材料，特别是一种提高激光材料损伤性能的预处理装置和处理方法。
背景技术
随着激光技术的发展，激光器因具备种种突出的优点而在各行各业广泛运用。其中，激光材料的损伤问题一直是限制激光器长期稳定运行和激光能量提升的关键因素。长时间以来，激光预处理作为一种有效的提高激光材料的损伤性的手段被广泛采用。但是，现有的激光预处理提高激光材料损伤性能的方法中，所用的激光器的频率都很低，不仅严重制约激光预处理的效率，而且不利于进一步的提升激光预处理的效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种激光材料损伤性能的预处理装置及方法，特别涉及到使用高重复频率的紫外激光器进行高效的预处理，从而提高激光材料的损伤性能。
本发明的技术方案如下：
一种激光材料损伤性能的预处理装置，包括固体激光器，沿该固体激光器的激光输出方向依次是准直扩束系统、第一反射镜、第二反射镜、第一小孔光阑、聚焦镜、控制系统、第二小孔光阑和吸收体，其特点在于，所述的固体激光器是高重频紫外固体激光器，重复频率为30kHz-200kHz可调节，波长355nm，所述的第一反射镜和第二反射镜均镀355nm反射膜，所述的控制系统由计算机控制的移动平台构成，，所述的吸收体吸收355nm紫外激光。
所述的准直扩束系统由两个透镜组成，分别为凹透镜和凸透镜，用来实现光束的平行以及扩束，扩束倍数10倍。
所述的第一反射镜和第二反射镜均是45°反射镜，镀355nm增透膜。
所述的第一小孔光阑的孔径为100um。
所述的聚焦镜的焦距为200mm。
所述的控制系统包括计算机和移动平台，所述的移动平台用来放置需要预处理的激光材料，可在所述的计算机的控制下运动。
所述的第二小孔光阑的孔径为100um。
所述的吸收体可以吸收多余的高重频紫外激光，防止激光误伤操作人员。
本发明提高激光材料损伤性能的预处理方法，包含如下步骤：
1)打开固体激光器，激光器初始化后，输出激光，使激光从光学系统的中心穿过；
2)调节光学系统的俯仰和前后距离，使光束的发散角接近于0，实现激光的平行以及扩束；
3)调节第一反射镜和第二反射镜，使激光中心与第一光阑和第二光阑中心同时重合，实现光路的等高同心；
4)在第一光阑和第二光阑中间插入聚焦镜，调节聚焦镜位置，使激光垂直穿过聚焦镜的中心；
5)在控制系统上放入待测激光材料，使通过聚焦镜的激光的焦点位于激光材料的内部；
6)在第二光阑后安装吸收体，吸收透过激光材料后多余的高重频紫外激光，防止激光误伤操作人员；
7)计算机控制移动平台做二维运动，使激光材料的每个部分接受高重频紫外激光的预处理。
本发明所用的激光器是高重频紫外固体激光器，重复频率很高且可调节，不仅能够显著的提高激光预处理的效率，而且还可以进一步的提升激光预处理的效果。
附图说明
图1是本发明激光材料损伤性能的预处理装置的示意图；
图中：1-固体激光器；2-准直扩束系统；3-第一反射镜；4-第二反射镜；5-第一小孔光阑；6-聚焦镜；7-控制系统；8-第二小孔光阑；9-吸收体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。但不应以此限制本发明的保护范围。
请参见图1，由图可见，本发明激光材料损伤性能的预处理装置，包括固体激光器1、光学系统2、第一反射镜3、第二反射镜4、第一小孔光阑5、聚焦镜6、控制系统7、第二小孔光阑8和吸收体9。所述的固体激光器1是高重频紫外固体激光器，重复频率30kHz-200kHz可调节，波长355nm。所述的光学系统2由两个透镜组成，分别为凹透镜和凸透镜，用来实现光束的平行以及扩束，扩束倍数10倍。所述的第一反射镜3和第二反射镜4均是45°反射镜，镀355nm反射膜。所述的第一小孔光阑5的孔径为100um。所述的聚焦镜6的焦距为200mm。所述的控制系统7包括计算机和移动平台，所述的移动平台用来放置需要预处理的激光材料，可在所述的计算机的控制下运动。所述的第二小孔光阑8的孔径为100um。所述的吸收体9可以吸收多余的高重频紫外激光，防止激光误伤操作人员。
本发明激光材料损伤性能的预处理方法，包括如下步骤：
1)将待处理的激光材料置于所述的移动平台上，打开固体激光器1，激光器初始化后，输出激光，使激光从光学系统2的中心穿过；
6)调节准直扩束系统2的俯仰和前后距离，使光束的发散角接近于0，实现激光的平行以及扩束；
7)调节第一反射镜3和第二反射镜4，使激光中心与第一光阑5和第二光阑8中心同时重合，实现光路的等高同心；
8)在第一光阑5和第二光阑8中间插入聚焦镜6，调节聚焦镜6位置，使激光垂直穿过聚焦镜6的中心；
9)在控制系统7上放入待测激光材料，使通过聚焦镜的激光的焦点位于激光材料的内部；
10)在第二光阑8后安装吸收体9，吸收透过激光材料后多余的高重频紫外激光，防止激光误伤操作人员；
11)计算机控制移动平台做二维运动，使激光材料的每个部分接受高重频紫外激光的预处理。

Claims (4)

1.一种激光材料损伤性能的预处理装置，包括固体激光器(1)，沿该固体激光器(1)的激光输出方向依次是准直扩束系统(2)、第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、第一小孔光阑(5)、聚焦镜(6)、控制系统(7)、第二小孔光阑(8)和吸收体(9)，其特征在于，所述的固体激光器(1)是高重频紫外固体激光器，重复频率为30kHz-200kHz可调节，波长355nm，所述的第一反射镜(3)和第二反射镜(4)均镀355nm反射膜，所述的控制系统(7)由计算机控制的移动平台构成，，所述的吸收体(9)吸收355nm紫外激光。
2.根据权利要求1所述的激光材料损伤性能的预处理装置，其特征在于，所述的第一小孔光阑(5)的孔径为100um，所述的第二小孔光阑(8)的孔径为100um。
3.根据权利要求1所述的激光材料损伤性能的预处理装置，其特征在于，所述的聚焦镜(6)的焦距为200mm。
4.利用权利要求1-3任一所述的激光材料损伤性能的预处理装置对激光材料进行预处理的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)开启所述的高重频紫外固体激光器(1)，输出激光，使激光从准直扩束系统(2)的中心穿过；调整所述的第一反射镜(3)、第二反射镜(4)、第一光阑(5)和第二光阑(8)，使激光束的中心与所述的第一光阑(5)和第二光阑(8)的中心重合；
2)在第一光阑(5)和第二光阑(8)中间插入聚焦镜(6)，调节聚焦镜(6)位置，使激光垂直穿过聚焦镜(6)的中心；
3)将待处理的激光材料置于所述的移动平台上，使通过所述的聚焦镜(6)的激光束的焦点位于所述的待处理的激光材料的内部；
4)在第二光阑(8)后安装吸收体(9)；
5)所述的计算机控制移动平台做二维运动，使激光材料的每个部分接受高重频紫外激光的预处理。
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