[实用新型]高速YAG固体激光深宽雕刻装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速YAG固体激光深宽雕刻装置，属于激光加工技术领域。

背景技术

激光雕刻是利用高能量密度的激光束作用于目标，使目标表面发生物理或化学的变化，从而获得可见图案的雕刻方式。激光雕刻与传统的雕刻工艺相比有明显的优点：雕刻窄，节省材料；只需定位而不需夹紧、划线、去油等准备工序；工件无机械应力、变形小；非接触式加工、污染小、无磨损；能雕刻易碎的脆性材料，和极软、极硬的材料；速度快，可向任何方向行进，可从任何一点开始，雕刻清晰永久，防伪功能强、经济效益好；易于数控或计算机自动化控制，并可多工位操作。近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机技术的迅速发展和光学器件的改进促进了激光雕刻技术的发展，使得激光雕刻技术得到广泛应用。

目前采用调Q振镜扫描式的Nd:YAG打标机占据了广大的市场，此种标刻方式快速灵活，标刻出的图案平滑美观，但是其仅能在材料表面标记出很浅很窄的印记，如果需要在材料尤其是金属材料上标刻既深又宽的图案则需要多次反复标刻，这样就会耗费很长的时间，效率极低，远远不能达到工业生产的要求。

实用新型内容

基于激光雕刻的优点，针对现在市场上调Q振境扫描式打标机的不足，本实用新型提出一种工业用Nd:YAG高速激光深雕刻装置，其以浅切割方式对材料进行标刻，可以高速的在低碳钢金属材料上一次性雕刻出深度和宽度较大的图案，解决了市场上调Q振镜扫描式的Nd:YAG打标机不能够在低碳钢金属材料上一次性高速标刻出深度和宽度较大图案形的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。主要包括有He-Ne激光器1、第一45度氦氖红光全反射镜2、第二45度氦氖红光全反射镜3、泵浦腔5、光5谐振腔9、扩束镜10和聚焦头11。由于Nd:YAG激光处于红外不可见波段，因此激光器的整个光路以He-Ne激光器1发出的红光作为指示光，He-Ne激光器1发出的红色指示光依次经过第一45度氦氖红光全反射镜2和第45度氦氖红光全反射镜3反射后光路旋转180°，再通过两个完全一样并对称放置的、工作物质为Nd:YAG晶体棒的泵浦腔5，He-Ne红光与Nd:YAG激光保持严格同心输出，从光学谐振腔9输出的激光经过扩束镜10后进入聚焦头11，在聚焦头11内，激光依次经过聚焦透镜12、保护玻璃13后，聚焦在低碳钢金属材料上。在聚焦头11的侧壁上设置有与聚焦头11内的空腔相连通的、相对位置不变的用于通入纯氧的辅助气体喷嘴接口14。

本实用新型的有益效果：由于纯氧跟低碳钢材料发生氧化燃烧反应即可实现在低碳钢金属材料上进行深宽雕刻，实现了在低碳钢金属材料上一次性高速雕刻出深度和宽度较大的图案，适应工业生产的需求。

附图说明

图1是本实用新型的示意图；

1、氦氖激光器2、第一45度氦氖红光全反射镜3、第二45度氦氖红光全反射镜4、1064纳米高反射镜5、泵浦腔6、连续氪灯7、Nd:YAG晶体棒8、输出镜9、光学谐振腔10、扩束镜11、聚焦头12、聚焦透镜13、保护玻璃14、辅助气体喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

在图1中，激光器部分采用连续氪灯双灯泵浦双棒串接对称平行平面光学谐振腔放置，以提高输出功率并保证高功率输出时具有较小的光束发散角、较窄的谱线宽度，和稳定的大模体积激光输出。激光器的工作物质选用φ6mm×120mm掺杂0.9％的优质Nd:YAG晶体棒7，晶体棒的表面经过磨砂化处理，以提高晶体棒对泵浦光能的吸收，晶体棒的两端面经过镀膜优化处理，以保证激光更良好的输出。泵浦灯采用φ5mm×120mm的连续氪灯6，灯内气体成分比例和气压均根据激光电源和发光光谱要求配置，灯壁为掺铈石英玻璃管，可以将将有害的400nm以下短波长紫外光转化为Nd:YAG晶体可以吸收的光谱，以提高功率输出。泵浦腔为双椭圆金属腔5，腔内全部镀金，以提高反射率，使光能充分的被晶体棒所吸收。整个光路系统以He-Ne红光1作为指示光，氦氖激光器1发出红光经过第一45度红光全反射镜2和第二45度红光全反射镜3反射后旋转180度，对整个光路进行准直，He-Ne红光和Nd:YAG激光保证严格同心。两个构造完全相同的双灯泵浦腔5采取对称放置，Nd:YAG激光在光学谐振腔9高反镜4和谐振腔输出镜8间振荡输出，经过扩束镜9扩束和通入辅助气体纯氧的聚焦头后作用在低碳钢材料上，即可实现在低碳钢材料上深宽雕刻。激光扩束是为了聚焦后焦点光斑更小焦深更长，更有利于工业加工。