CN201845993U - 一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 - Google Patents
一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201845993U CN201845993U CN2010205911925U CN201020591192U CN201845993U CN 201845993 U CN201845993 U CN 201845993U CN 2010205911925 U CN2010205911925 U CN 2010205911925U CN 201020591192 U CN201020591192 U CN 201020591192U CN 201845993 U CN201845993 U CN 201845993U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- texturing
- module
- acousto
- optic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 23
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 4
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
本实用新型涉及激光技术领域，特别是一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统。一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统，所述系统包括依次连接的激光侧面泵浦源、激光全反端面镜、激光二极管阵列侧面泵浦模块、声光调Q模块和激光输出耦合镜，所述激光二极管阵列侧面泵浦模块还包括掺钕铝酸钇激光晶体Nd:YAP的激光介质。本实用新型基于Nd:YAP的偏振性能和良好的热学性能，针对毛化要求进行毛化系统的研发，很好地解决现有激光毛化技术由于热效应引起的双折射现象致使激光的振动方向不稳定的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光技术领域，特别是一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统。
背景技术
全固体激光器因其性能稳定、小型化、高效率、长寿命等优点而被广泛应用到激光加工、生物医学、食品药品检测、医疗美容、信息存储、大气遥感等领域。近年来，随着钢铁市场薄板需求量的急增及用户对薄板多元化、高质量的要求，如何通过改进冷轧辊的毛化技术来满足用户对优质冷轧薄板的迫切需求成为当务之急。冷轧辊的表面毛化技术的发展经过了第一代喷丸毛化技术、第二代电火花毛化技术和第三代激光毛化技术三个阶段。其中第三代激光毛化技术有以CO2的10.6μm激光为代表的毛化技术以及以灯泵的掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:Y3Al5O12或Nd:YAG)的1.06μm激光为代表的毛化技术。由于Nd:YAG晶体具有激光波长(1.064μm)比CO2激光波长(10.6μm)短一个数量级，使金属材料对的Nd:YAG激光有更高的吸收率，聚焦光斑也比CO2激光小，激光调制使用声光调制而非CO2激光的机械斩波方式，频率高且可调，整体体积很小，易于安装等特点。这样可以有效降低毛化设备对激光器输出功率的要求，生产过程中不需要像CO2激光毛化那样为了提高吸收率而进行预涂层处理。但是，由于灯泵Nd:YAG激光具有泵浦灯使用寿命短、晶体棒体积大、激光器整体体积大等缺点，随着半导体激光模块(简称LD)价格的整体下降，以LD泵浦的Nd:YAG激光毛化技术逐渐代替灯泵Nd:YAG激光而成为激光毛化技术的最新发展方向。最近几年，国外开始推出最新型的Nd:YAG激光毛化装备，这不仅在于毛化质量(毛化均匀度、可控性)大大优于前面的几种技术，而且毛化速度也大大提高，可每天24小时连续工作。目前，国外的一台激光毛化设备整套售价在700万马克或者300万美元左右，价格昂贵。
目前，冷轧辊毛化坑的可控性要求是困扰LD泵浦的Nd:YAG激光毛化技术发展的难点，这是因为Nd:YAG激光是一种非偏振光，而且由于其热效应引起的双折射现象致使激光的振动方向不稳定。
实用新型内容
本实用新型的第一个实用新型目的在于提供一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统，以解决现有激光毛化技术由于热效应引起的双折射现象致使激光的振动方向不稳定的技术问题。
为了实现本实用新型的第一个实用新型目的，采用的技术方案如下：
一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统，所述系统包括依次连接的激光侧面泵浦源、激光全反端面镜、激光二极管阵列侧面泵浦模块、声光调Q模块和激光输出耦合镜。
作为一种优选方案，所述激光二极管阵列侧面泵浦模块还包括掺钕铝酸钇激光晶体Nd:YAP的激光介质。
作为一种优选方案，所述掺钕铝酸钇激光晶体Nd:YAP为圆柱体，长度为60毫米，直径为3毫米。
作为一种优选方案，所述系统还包括分别与激光二极管阵列侧面泵浦模块和声光调Q模块连接的水冷系统。
作为一种优选方案，所述激光二极管阵列侧面泵浦模块输出1079.5纳米波长的激光。
作为一种优选方案，所述激光全反端面镜对1079.5纳米波长激光全反射，所述激光输出耦合镜透过1079.5纳米波长激光，所述LD侧面泵浦源为半导体红光激光器。
作为一种优选方案，所述声光调Q模块包括依次连接的控制模块、数/模转换模块、声光开关电源和声光调Q开关。
本实用新型基于Nd:YAP的偏振性能和良好的热学性能，针对毛化要求进行毛化系统的研发，很好地解决现有激光毛化技术由于热效应引起的双折射现象致使激光的振动方向不稳定的技术问题。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：
(1)本实用新型激光系统采用直腔结构、侧面半导体泵浦模块和
掺钕YAP晶体(1％掺杂浓度)，产生1079.5nm激光，主要适用于激光毛化设备领域；
(2)本实用新型激光系统简单、成本低、激光晶体易于购买、光路元件少且易于调整，与现有用在冷轧辊表面毛化的二氧化碳激光器、灯泵Nd:YAG激光器比较，体积小，光转换效率高，节约能源，使用方便，使用周期长，维护成本低；与半导体泵浦的Nd:YAG激光器比较，Nd:YAP的1079.5nm激光是偏振光，没有热致双折射现象，且1079.5nm激光的斜效率与Nd:YAG的1064nm激光相当。这些特点，对于毛化坑的形状具有更好的可控性。因此，对于冷轧钢材领域具有重要的现实意义；
(3)本实用新型激光系统的技术指标达到国外同类产品水平，价格不到国外产品的1/4，在各类冷轧薄板、精密带钢和特殊带钢的生产中有广泛的应用前景，因此尽快产业化，形成规模生产，就能在国内市场抢占先机，为大中型冷轧薄板厂规模生产提供可靠的冷轧辊毛化手段。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
目前，冷轧辊毛化坑的可控性要求是困扰LD泵浦的Nd:YAG激光毛化技术发展的难点，这是因为Nd:YAG激光是一种非偏振光，而且由于其热效应引起的双折射现象致使激光的振动方向不稳定。为此，寻找一种能够替代Nd:YAG激光且波长相近、偏振性良好、热稳定性优秀的激光晶体就成为我们研究的重点。目前，在发射1微米波段的高功率激光晶体中主要是掺钕铝酸钇晶体(Nd:YAlO3或Nd:YAP)和掺钕钇铝石榴石晶体(Nd:Y3Al5O12或Nd:YAG)，两者都是用Y2O3-Al2O3体系生长出来的，都可掺入三价稀土钕离子。前者分子比为1∶1，呈现钙钛矿相；后者分子比为3∶5，呈现石榴石相。Nd:YAP属于正交晶系，是各向异性的，而Nd:YAG属于立方晶系，是各向同性的。正因如此，Nd:YAP的各向异性以及由此产生的自然双折射对于克服热致退偏振、热透镜效应和激光非线性频率变换的应用等方面比Nd:YAG晶体有利，其光束质量不会因为热效应而发生变化。此外，Nd:YAP晶体具有较宽的吸收带宽，从而对泵浦源热稳定性的要求没有那么苛刻。这些特性特别适合于定制Nd:YAP晶体的不同应用领域要求。
表1、三种掺钕激光晶体4F3/2-4I11/2通道的跃迁截面对比
表1列出了三种主要主要掺钕的激光晶体跃迁截面积和寿命对比，Nd:YAP晶体的1079.5nm发射波长的跃迁截面积和Nd:YAG相比拟，
乘积值虽然小于Nd:YAG和Nd:YVO4，但其为b方向偏振光(即c方向为输出激光方向)。而Nd:YVO4晶体虽然其
乘积值很大，但其寿命过小，加上其热效应很大，无法大功率运转，目前只能在小功率1微米波段及其变频绿光方面使用。
从国内外研究现状来看，还没有关于专门适用于冷轧辊毛化的Nd:YAP全固体激光器件技术方面的报道。申请号为200810071805.X的中国实用新型专利申请公开了四波长调Q外腔式倍频脉冲激光器，使用掺Nd3+的激光晶体经过对不同激光波长调Q和外腔式倍频方式分别获得1μm波段、1.3μm波段及其这两个波长的倍频激光0.5μm波段和0.6μm波段激光；申请号为200610105372.6的中国实用新型专利申请公开了一种LD侧面泵浦全固态高功率高效率连续绿光激光器，通过泵浦系统泵浦多种激光晶体后产生的基频光在V型谐振腔内振荡放大，使输出功率高达40W以上；专利号为200610105369.4的中国实用新型专利公开了一种LD侧面泵浦准连续高功率红、绿双波长激光器，以掺Nd3+的激光晶体作为工作物质，利用非线性光学晶体频率变换技术及声光调Q技术，将激光转换成红、绿双波长准连续激光。上述实用新型内容均没有涉及到适合于毛化系统要求的Nd:YAP的脉冲激光系统。
本实用新型实施例如图1所示，一种LD侧面泵浦直腔结构形式的调Q脉冲激光系统，调试光路和指示用的半导体红光激光器1、激光器的全反端面镜2、激光二极管阵列侧面泵浦Nd:YAP模块3和4、声光调Q开关5、激光输出镜6、精密控制水冷系统7、半导体模块驱动系统8与声光开关驱动系统9组成。半导体红光激光器1、激光器的全反端面镜2、激光二极管阵列侧面泵浦YAP模块3和4、声光调Q开关5、激光输出镜6位于同一平面上，全反镜2、侧面泵浦模块3、声光开关5、输出镜6则在同一直线轴上。全反镜2是对1079.5nm全反射，输出耦合镜6是按照不同透过率要求镀上1079.5nm透射膜。
本实用新型侧面泵浦直腔结构形式的调Q脉冲1079.5nm激光系统是按下述方法使用的：首先开启半导体红光激光器1后，开启激光水冷系统7设置到20℃，运转5分钟后，开启半导体侧面泵浦模块电源8，侧面泵浦模块4中的Nd:YAP晶体棒3中钕离子吸收泵浦光后，钕离子受激辐射产生1079.5nm激光振荡，经过输出耦合镜6输出连续激光。然后开启声光开关电源9，获得我们需要的重复频率的激光脉冲。通过调整改进的声光开关电源9，可以获得我们需要的脉冲波形可调的单个偏振方向脉冲和组脉冲，从而有利于获得需要的毛化坑形状等效果。
所述声光开关电源9包括光脉冲波形调制器，特别涉及到通过DSP编程来控制脉冲激光的脉冲形状。为了避免等离子体屏蔽效应，DSP控制声光开关电源9时，是采用模拟调制的方式。即在DSP与声光开关电源9之间有一个转换电路板，将控制系统输出的数字脉冲信号转换为特殊的脉冲信号来驱动声光开关电源9。通过DSP的软件编程实现控制芯片输出两路脉冲信号，一路为组脉冲，一路为包络脉冲。组脉冲是一组频率为用户设定的组脉冲频率的方波脉冲信号，包络脉冲是另一组方波脉冲，其频率和用户设定的激光出光点与轧辊表面的间距有关。将两组脉冲信号进行或非运算后就得到了用于声光调Q的脉冲信号。脉冲波形调制的目的是防止冷轧辊表面形成等离子体，并根据Nd:YAP的激光偏振特性，获得满意的毛化坑。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的激光侧面泵浦源、激光全反端面镜、激光二极管阵列侧面泵浦模块、声光调Q模块和激光输出耦合镜。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述激光二极管阵列侧面泵浦模块还包括掺钕铝酸钇激光晶体Nd:YAP的激光介质。
3.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述掺钕铝酸钇激光晶体Nd:YAP为圆柱体，长度为60毫米，直径为3毫米。
4.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述系统还包括分别与激光二极管阵列侧面泵浦模块和声光调Q模块连接的水冷系统。
5.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述激光二极管阵列侧面泵浦模块输出1079.5纳米波长的激光。
6.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述激光全反端面镜对1079.5纳米波长激光全反射，所述激光输出耦合镜透过1079.5纳米波长激光，所述激光侧面泵浦源为半导体红光激光器。
7.根据权利要求1所述的脉冲激光系统，其特征在于，所述声光调Q模块包括依次连接的控制模块、数/模转换模块、声光开关电源和声光调Q开关。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010205911925U CN201845993U (zh) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | 一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010205911925U CN201845993U (zh) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | 一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201845993U true CN201845993U (zh) | 2011-05-25 |
Family
ID=44040869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010205911925U Expired - Fee Related CN201845993U (zh) | 2010-11-02 | 2010-11-02 | 一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201845993U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307024B6 (cs) * | 2014-05-05 | 2017-11-22 | Crytur, Spol.S R.O. | Světelný zdroj |
-
2010
- 2010-11-02 CN CN2010205911925U patent/CN201845993U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307024B6 (cs) * | 2014-05-05 | 2017-11-22 | Crytur, Spol.S R.O. | Světelný zdroj |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204103242U (zh) | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 | |
| CN104201556A (zh) | 一种高功率单纵模紫外全固态激光器 | |
| CN101950918B (zh) | 一种适于激光显示用的自倍频绿光固体激光器 | |
| CN101572380B (zh) | 2.12微米锁模激光器 | |
| CN103618205A (zh) | 一种全固态单纵模黄光激光器 | |
| CN101599614A (zh) | 双调Q复合陶瓷Nd:YAG内腔倍频绿光激光器 | |
| CN102646920A (zh) | 种子光注入的腔内倍频532nm单纵模激光器 | |
| CN103199430A (zh) | 双掺铬钕钇铝石榴石复合磷酸氧钛钾腔内倍频自调q绿光激光器 | |
| CN102882111A (zh) | 用于提高输出稳定性的调q激光器 | |
| CN201504011U (zh) | 一种全固态拉曼倍频黄光激光器 | |
| CN103944040A (zh) | 新型双晶体串接双波长激光器 | |
| CN201845993U (zh) | 一种用于冷轧辊毛化的脉冲激光系统 | |
| CN103001113B (zh) | 473nm电光调Q激光器 | |
| CN102157897B (zh) | 一种脉宽可调节的固体激光器 | |
| Lu et al. | Highly efficient electro-optically Q-switched 473 nm blue laser | |
| CN102904154A (zh) | 一种提高输出偏振特性的脉冲激光器 | |
| CN101345389A (zh) | 全固态五波长同时输出的激光装置及五波长激光产生方法 | |
| CN201149952Y (zh) | 自拉曼倍频固体黄光激光器 | |
| CN102468600A (zh) | 一种新型的正交偏振双波长激光器 | |
| CN102946043B (zh) | 电光及旋光热效应补偿复合功能硅酸镓镧晶体调q激光器 | |
| CN101752773B (zh) | 一种激光头 | |
| CN203895739U (zh) | 一种用于产生高平均功率准连续脉冲绿光激光的装置 | |
| CN111224311A (zh) | 一种百纳秒级快速切换的双波长拉曼激光器 | |
| CN101159364A (zh) | LD端泵Nd:YAG/SrWO4/KTP黄光激光器 | |
| CN101000995A (zh) | Ld侧面泵浦准连续高功率红、绿双波长激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110525 Termination date: 20131102 |