[发明专利]一种防止半导体激光加工机光反馈的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体激光加工机的应用方法，特别涉及一种防止半导体激光加工机光反馈的方法。

背景技术

由于半导体激光器在输出功率，电光转换效率，可靠性以及耗费等方面持续地改进和提高，使得采用大功率半导体激光器进行材料加工已经成为国际热点。大功率半导体激光加工技术作为一种先进制造技术，在提高产品生产率、加工自动化、环境无污染以及降低成本消耗等方面有着巨大的优势。在激光加工应用中，单个半导体激光叠阵的光功率已经不能满足实际的需求，为了提高大功率半导体激光器的输出功率，这就要求将多个半导体激光叠阵发出的光进行合束，以提高输出功率和亮度。目前国外主要采用空间合束和偏振合束技术将多个半导体激光叠阵进行合束，开发出多种功率输出的半导体激光加工机，功率可以达到千瓦甚至万瓦级。但是在如此高的功率下对金属工件表面进行激光加工时，工件表面的部分反射光会沿原光路回到半导体激光器的腔内部，会对半导体激光器内部及其腔面膜造成损害，进而使激光器的输出功率下降，寿命缩短。由于目前的半导体激光加工机都采用偏振合束和波长合束，而且反射回来的光束与激光器发出的光的具有相同波长，并沿着原光路返回，所以很难通过光学系统中的光路遮拦等传统方法对其反射光进行处理。现在我国将研究开发新型高可靠性、高光束质量的大功率半导体激光加工系统作为一个重要的研究方向，以满足要求更高激光功率密度的激光材料加工应用的需求。因此如何能有效解决激光加工中的反射光，提高激光器的使用寿命，已经成为了激光加工行业中亟待解决的难题。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种防止半导体激光加工机光反馈的方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种防止半导体激光加工机光反馈的方法，该半导体激光加工机包括：同向并列设置的两个不同波长、同一偏振态的半导体激光叠阵，两个所述半导体激光叠阵分别发出波长为λ₁和λ₂的P或S偏振态激光束；该方法包括以下步骤：

步骤i：在一个所述半导体激光叠阵前设置与光路成45°设置的反射棱镜； 在另外一个所述半导体激光叠阵前分别依次设置：与光路成45°设置的波长合束棱镜和偏振分光棱镜，以及与垂直于光路设置的四分之一波片和聚焦镜；

步骤ii：一个所述半导体激光叠阵发出的光经过所述反射棱镜后传播方向旋转90°；另外一个所述半导体激光叠阵发出的光直接入射到所述波长合束棱镜上，两束激光通过波长合束棱镜进行合束；

步骤iii：合束后的光束沿半导体激光叠阵的激光发出方向传播，通过偏振分光棱镜和四分之一波片后，经聚焦镜进行聚焦。

在上述技术方案中，每个所述半导体激光叠阵的激光出口处，还分别设置用来减小快慢轴的发散角的快慢轴准直镜。

在上述技术方案中，所述快慢轴准直镜为快轴准直镜和慢轴准直镜集成的微透镜，或者快轴准直镜和慢轴准直镜分离的柱面透镜。

在上述技术方案中，每个所述半导体激光叠阵中的激光器的数量为至少两个。

在上述技术方案中，每个所述半导体激光叠阵中的激光器的波长为400nm～2000nm。

在上述技术方案中，所述反射棱镜为镀有高反膜的反射平板，或斜边镀有高反膜的三角棱镜。

在上述技术方案中，在所述波长合束棱镜上镀有波长合束膜；λ₁＜λ₂时，所述波长合束膜为长波通过，短波反射；λ₁＞λ₂时，所述波长合束膜为长波反射，短波通过。

在上述技术方案中，所述波长合束棱镜由斜面上镀有波长合束膜、斜面相互胶合的两个三角棱镜组成；或者由一面镀有增透膜，另外一面镀有波长合束膜的玻璃平板组成。

在上述技术方案中，所述偏振分光棱镜由斜面相互胶合的两个三角棱镜组成，斜面上镀有偏振分光膜；或者由一面镀有增透膜，另外一面镀有偏振分光膜的玻璃平板组成。

在上述技术方案中，所述聚焦镜为球面透镜、非球面透镜或者两个分离的柱面镜。

本发明的防止半导体激光加工机光反馈的方法相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明的防止半导体激光加工机光反馈的方法，在半导体激光加工机内部通过四分之一波片和偏振分光棱镜相结合，可以有效地防止在高功率激光加工时工件表面的反射光回到半导体激光器的腔内部，减少激光器内部及腔面膜的损伤，进而提高激光器的使用寿命。