CN207170420U - 一种脉宽可调光纤激光除锈机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种脉宽可调光纤激光除锈机。包含包括激光器、光学发射器、电源控制器。其中，激光器部分利用程序控制延迟电路调控两个声光调制器的延迟时间，其中第一声光调制器作为线性脉冲调Q光纤激光器的开关器件，调Q光纤激光器输出高功率宽脉冲激光；第二声光调制器作为光开关实现对输出激光脉冲裁剪削波，控制第二声光调制器的延时时间，可获得脉宽可调的激光输出。这样经过双声光调制器调节脉宽后的脉冲光信号经光纤放大器有效放大，获得高功率激光输出，激光脉宽可调，结构简单。控制发射部分将激光准直后，经振镜发射到待除锈工件上。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光器技术领域，具体是涉及一种脉宽可调光纤激光除锈机
背景技术
激光除锈作为一种新兴的除锈、清洁工艺，相比起传统的化学式的除锈手段，具有无环境污染，除锈效率高等诸多优点。基本原理为利用激光高峰值功率的光脉冲被表面的氧化层或污染层所吸收，产生急剧膨胀的等离子体，继而产生冲击波，将氧化层或污染物变成碎片并剔除。对于此项工艺来说，有两个阈值，一个是氧化层或污染物的去除阈值，低于此阈值，无法完成除锈或清洁工作；另外一个是基底材料本身破坏阈值，高于此阈值，基底材料本身也会被破坏。
针对不同材料，这两类阈值的数据也不尽相同，本新型采用脉宽可调的方式，针对不同的基底材料、氧化层或污染物，使激光的能量恰好处于两个阈值之间，既可以有效去除污染物，又不会对基底材料产生损伤。
发明内容
针对上述内容，本实用新型提供一种脉宽可调光纤激光除锈机，通过双声光调制器调节脉宽后，经光纤放大器MOPA放大，获得高功率的激光输出，且激光脉宽可调，激光器结构简单，生产成本较低。
一种脉宽可调光纤激光除锈机，包括激光器、光学发射器、电源控制器，激光器由振荡器和放大器构成；
振荡器部分包括依次连接的泵浦源半导体激光器、光纤合束器、高反光纤布拉格光栅、增益光纤、第一声光调制器AOM、低反光纤布拉格光栅、包层光剥离器、第二声光调制器AOM；
光纤放大器部分为一级放大器或多级放大器，多级放大器的相邻放大器之间通过光纤隔离器连接，且最外一级放大器连接一个光纤隔离器；每级放大器包括放大器泵浦源半导体激光器、放大器光纤合束器、放大器激光增益光纤和放大器包层光剥离器；
光学发射器包含激光准直镜和激光振镜，准直镜准直后的激光经激光振镜发射到待除锈工件上。
电源控制部分，所述控制电路部分包括连接泵浦源半导体激光器并驱动其发光的泵浦源驱动电路、调制第一声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第一声光调制器驱动电路、调制第二声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第二声光调制器驱动电路、分别控制第一声光调制器驱动电路和第二声光调制器驱动电路，从而调制第一声光调制器和第二声光调制器之间的延迟时间的延迟电路、连接放大器泵浦源组并驱动放大器泵浦源组发光的放大器泵浦源驱动电路、分别控制所述泵浦源驱动电路、延迟电路及放大器泵浦源驱动电路的控制电路、控制激光振镜的驱动电路。
进一步的，该激光器的泵浦方式为正向泵浦、反向泵浦或者双向泵浦。
进一步的，通过延迟电路调控第二声光调制器驱动延迟时间为1-100ns。
进一步的，激光准直镜准直后激光的光斑小于激光振镜反射镜尺寸的2/3。
进一步的，准直镜激光振镜对1064nm激光反射率>99.5％。
附图说明
图1为本发明实施例1脉宽可调光纤激光除锈机结构示意图；
1 电源控制器
2 主震荡泵浦源半导体激光器驱动电路
3 泵浦源半导体激光器
4 主震荡光纤合束器
5 主震荡增益光纤
6 高反光纤布拉格光栅
7 第一声光调制器AOM
8 第一声光调制器驱动电路
9 延迟电路
10 低反光纤布拉格光栅
11 第二声光调制器AOM
12 第二声光调制器驱动电路
13 光纤隔离器
14 放大器泵浦源半导体激光器组
15 放大器泵浦源半导体激光器驱动电路
16 放大器光纤合束器
17 放大器增益光纤
18 放大器包层光剥离器
19 激光准直镜
20 激光振镜
21 激光振镜驱动电路
具体实施方式：
实施例1：
实施例1的结构示意图如图1所示，一种脉宽可调光纤激光除锈机，包括激光器、光学发射器、电源控制器，激光器由振荡器和放大器构成；所述主振荡器部分包括依次连接的泵浦源半导体激光器、光纤合束器、高反光纤布拉格光栅、增益光纤、第一声光调制器AOM、低反光纤布拉格光栅、包层光剥离器、第二声光调制器AOM；所述光纤放大器部分为一级放大器，与主振荡器之间采用隔离器隔离；放大器包括泵浦源半导体激光器、放大器光纤合束器和放大器增益光纤，放大器包层光剥离器；光学发射器包含激光准直镜和激光振镜，准直镜准直后的激光光斑直径为5mm，激光振镜镜片尺寸为8mm，激光振镜对1064nm激光反射率>99.5％；控制电路部分，所述电源控制电路部分包括连接泵浦源并驱动泵浦源半导体激光器发光的泵浦源驱动电路、调制第一声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第一声光调制器驱动电路、调制第二声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第二声光调制器驱动电路、分别控制第一声光调制器驱动电路和第二声光调制器驱动电路，从而调制第一声光调制器和第二声光调制器之间的延迟时间的延迟电路、连接放大器泵浦源半导体激光器组并驱动放大器泵浦源组发光的放大器泵浦源驱动电路、分别控制所述泵浦源驱动电路、延迟电路及放大器泵浦源驱动电路的控制电路，控制激光振镜的驱动电路。利用延迟电路调控两个声光调制器的延迟时间，其中第一声光调制器作为线性脉冲调Q光纤激光器的开关器件，调Q光纤激光器输出高功率宽脉冲激光；第二声光调制器作为光开关实现对输出激光脉冲裁剪削波，控制第二声光调制器相对于调Q光纤激光器主振荡器输出激光脉冲的延时时间，可获得脉宽可调的激光输出。激光准之后，在控制激光振镜驱动电路的作用下，激光振镜按照固定的顺序，在待清洁工件上进行次序扫描。
优选的，延迟电路为可编程延迟电路，这样脉冲宽度可通过程序精确控制。
实施例1所述脉宽可调的MOPA光纤激光器的工作方式为：
泵浦源半导体激光器是一种光纤耦合半导体激光器，为激光增益介质(增益光纤)提供能量。控制电路分别控制泵浦源驱动电路、延迟电路以及放大器泵浦源驱动电路。泵浦源驱动电路连接泵浦源，驱动泵浦源发光；延迟电路通过芯片将控制电路发出的TTL信号进行延时处理，发出两个具有延时的TTL信号，分别控制第一声光调制器驱动电路和第二声光调制器驱动电路，从而调制第一声光调制器和第二声光调制器之间的延迟时间；第一、第二声光调制器驱动电路调制各自声光调制器AOM(Q开关)的开闭状态以及开关频率。高反光纤布拉格光栅具有对泵浦光高透、对信号光高反的特性。高反光纤布拉格光栅、激光增益介质(掺杂光纤)、光纤合束器、第一声光调制器以及低反光纤布拉格光栅共同构成线性调Q光纤激光器的光学谐振腔。泵浦源发出的光经过掺杂光纤后被光纤中掺杂的激活离子吸收，形成粒子数反转。调Q开关关闭时，激光器的振荡阈值很高，谐振腔内不能产生激光振荡；当调Q开关打开时，激光振荡迅速建立，产生的激光由输出光栅(低反光纤布拉格光栅)输出。输出激光的脉冲宽度与谐振腔的长度、声光开关、及谐振腔的损耗有关。理论上通过改变线性谐振腔的长度输出结构脉冲宽度可以长达毫秒级以上，但100ns以内的脉冲宽度足以满足实际清洁应用要求。通过调控延迟电路调节第二声光调制器驱动相对第一声光驱动器延迟1-100ns，输出的激光脉冲经过第二声光调制器后被削波，输出的脉冲宽度变窄。得到的窄脉宽激光经过光纤隔离器后，被后续光纤放大器有效放大，放大的脉冲激光经光纤隔离器输出。光纤隔离器可以有效防止反射光的影响，调制第二声光调制器开启的延迟时间，可以得到不同脉宽的激光脉冲，脉冲宽度可通过程序精确控制。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种脉宽可调光纤激光除锈机，其特征在于：包括激光器、光学发射器和电源控制器，激光器由振荡器和放大器构成；
振荡器部分包括依次连接的泵浦源半导体激光器、光纤合束器、高反光纤布拉格光栅、增益光纤、第一声光调制器AOM、低反光纤布拉格光栅、包层光剥离器、第二声光调制器AOM；
光纤放大器部分为一级放大器或多级放大器，多级放大器的相邻放大器之间通过光纤隔离器连接，且最外一级放大器连接一个光纤隔离器；每级放大器包括放大器泵浦源半导体激光器、放大器光纤合束器、放大器激光增益光纤、放大器包层光剥离器；
光学发射器包含激光准直镜和激光振镜，准直镜准直后的激光经激光振镜发射到待除锈工件上；
电源控制部分，所述控制电路部分包括连接泵浦源半导体激光器并驱动其发光的泵浦源驱动电路、调制第一声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第一声光调制器驱动电路、调制第二声光调制器AOM的开闭状态及开关频率的第二声光调制器驱动电路、分别控制第一声光调制器驱动电路和第二声光调制器驱动电路，从而调制第一声光调制器和第二声光调制器之间的延迟时间的延迟电路、连接放大器泵浦源组并驱动放大器泵浦源组发光的放大器泵浦源驱动电路、分别控制所述泵浦源驱动电路、延迟电路及放大器泵浦源驱动电路的控制电路、控制激光振镜的驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种脉宽可调光纤激光除锈机，其特征在于：该激光器的泵浦方式为正向泵浦、反向泵浦或者双向泵浦。
3.根据权利要求1所述的一种脉宽可调光纤激光除锈机，其特征在于：激光准直镜准直后激光的光斑小于激光振镜反射镜尺寸的2/3。
4.根据权利要求1所述的一种脉宽可调光纤激光除锈机，其特征在于：准 直镜激光振镜对1064nm激光反射率>99.5％。
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