[发明专利]一种用于木材加工的紫外超快激光器

说明书

本发明公开了一种用于木材加工的紫外超快激光器，包括皮秒种子源、激光放大器和激光频率变换模块，皮秒种子源产生的激光经过激光放大器的放大和激光频率变换模块的频率变换后得到和频紫外皮秒激光；皮秒种子源产生的皮秒激光经过激光放大器的放大作用后得到高功率基频光，基频光经过反射输入激光频率变换模块，通过非线性效应转换为倍频光，且激光频率变换模块通过调控基频光和倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光；本发明获得的皮秒紫外激光脉宽窄，加工时热效应小，加工效果好，能提高木材加工的精度，且减少加工过程中对木材资料的浪费，增加木材加工产品的出材率。

技术领域

本发明涉及木材加工技术领域，具体涉及一种用于木材加工的紫外超快激光器。

背景技术

我国木材资源相对匮乏，特别是珍贵木材资源更是供不应求。面对日益增长的木材需求量，对于如何提高木材综合利用率，增加产品附加值等研究，已经成为木材加工制造中的重要问题。

由于激光是无接触加工，无加工工具磨损等缺陷；加工过程中激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，因此其热影响区小，材料热变形小，后续加工量小；激光加工自动化程度高，生产效率高，加工质量稳定可靠。在木材加工中，采用先进的激光制造技术(包括激光切割、打孔、打标、雕刻等)能减少加工过程中对木材资料的浪费，提高木材加工产品的出材率，对缓解木材资源的过量消耗及木材加工行业的发展困境具有重要意义。

到目前为止，已经有一些关于激光加工木材的专利。申请号为201710340096.X的发明专利公开了一种木材表面激光雕刻浮雕的方法，其中采用的激光器是二氧化碳气体激光器。申请号为201711174877.2的发明专利利用激光对木材表面的指定部分进行改性，同时改性效果可控，实现激光改性的可选择性，满足材料的不同功能需求。其中所用的也是二氧化碳激光器。在木材加工中，目前常用的激光器是二氧化碳激光器。

木材对激光的吸收能力越强，则激光加工木材时能量利用率越高，有研究表明，木材中纤维素对波长为8.30～10.00μm的激光吸收能力强，10.6μm的二氧化碳激光接近纤维素的吸收波长范围，比较适合木材加工。但是目前二氧化碳激光在木材加工中的精度低，有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于木材加工的紫外超快激光器，木材木质素对355nm紫外激光能量有较强的吸收，适合木材加工，而且皮秒超快激光的脉宽窄，加工时热效应小，加工效果好，加工精度高，能很好地解决现有技术中二氧化碳激光在木材加工中的精度低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种用于木材加工的紫外超快激光器，包括皮秒种子源、激光放大器和激光频率变换模块，所述皮秒种子源产生的激光经过所述激光放大器的放大和所述激光频率变换模块的频率变换调制后得到和频紫外皮秒激光；

所述皮秒种子源产生的皮秒激光经过所述激光放大器的放大作用后得到高功率基频光，所述高功率基频光经过反射输入所述激光频率变换模块并通过非线性效应转换为倍频光，且所述激光频率变换模块通过调控所述高功率基频光和所述倍频光的和频参数以在和频时获得符合木材木质素对激光能量吸收波长范围的和频紫外皮秒激光。

作为本发明的一种优选方案，所述激光频率变换模块包括倍频组件以及和频组件，所述倍频组件将所述高功率基频光通过非线性效应进行频率转换得到倍频光，所述和频组件将所述高功率基频光和所述倍频光分成两个光路传输，并且所述和频组件通过调控所述高功率基频光和所述倍频光在传输过程中的时间参数、空间参数和偏振参数以在和频时获得所述和频紫外皮秒激光。

作为本发明的一种优选方案，所述倍频组件包括倍频聚焦透镜和倍频晶体，所述倍频聚焦透镜的两端面上镀有对所述高功率基频光高透的第一高透膜，且所述倍频晶体的两端面上镀有对所述高功率基频光和所述倍频光双高透的第二高透膜。