半导体泵浦激光打标机介绍

《半导体泵浦激光打标机介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体泵浦激光打标机介绍（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、武汉华工激光工程有限责任公司 Wuhan Huagong Laser Engineering CO., Ltd.2009年4月13日半导体泵浦激光打标机半导体泵浦激光打标记武汉华工激光工程有限责任公司 Wuhan Huagong Laser Engineering CO., Ltd.2009年4月13日半导体泵浦激光打标机所用的激光器，从工 作物质分类来讲，属于固体激光激光器的的一 种。用于激光加工的固体激光器实际主要有三 种：红宝石激光器、钕（NV）玻璃激光器、 Nd:YAG激光器三种。Nd:YAG激光器为目前市场上应用最多的一种 。公司生产的侧泵激光打标设备采用的为 Nd:YAG晶体，端泵

2、激光打标设备采用的为 YVO4晶体。半导体泵浦激光打标记武汉华工激光工程有限责任公司 Wuhan Huagong Laser Engineering CO., Ltd.2009年4月13日半导体泵浦激光器采用与YAG光谱吸收 带吻合的激光二极管来泵浦Nd:YAG,大大减少 了非吸收带光能转换的热量，激光二极管泵浦 （简称LD泵浦）的Nd:YAG激光器的主要特点 是电光转换效率高（约为20%40%），直接 获取二极管产生的紫外波长激光(中心波长约为 808nm)。LD泵浦的Nd:YAG激光器有两种激励方式： (a)侧面泵浦激励； (b)端面泵浦激励。 侧面泵浦激光器最核心的部分就是激光器模 块部

3、分，我公司生产的LSD50SI激光器中使用的 激光器模块部分，主要由三个部分组成： 1、Nd:YAG晶体； 2、二极管模块阵列（每个阵列由3个二极管串联 组成）3个； 3、金属固定件。 二极管模块所产生的泵浦光波长约为808nm，三 个二极管模块阵列均匀分布在Nd:YAG晶体，成 120度角。 侧面泵浦激光打标机的核心 激光器模块（左图），其中 的单个的LD泵浦（右上图） 。该部分安装有严格的工艺 要求。早期学习日本先进的 工艺装配技术资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。123456789101-全反镜；2-LD泵浦；3- Nd:YAG晶体；4-声光

4、晶体；5-输出镜；6、9-45度折反；8-保护镜；10 -窗口镜；红光； 激光；侧面泵浦激光腔原理资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。振镜X振镜Y激光器聚焦镜工作台扩束镜外 光 路 系 统资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 激光从激光腔出来后，经过扩束镜对光斑进行处理，通过 振镜扫描系统，最后经过聚焦镜进行聚焦，发挥激光的打 标作用 扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从 激光器发出的激光束具有一定的发散角，对于激光加工来 说，只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直（平行） 光束，才能利用聚焦

5、镜获得细小的高功率密度光斑； 在激光打标设备中，必须通过扩束镜最大限度地改善激光 的准直度才能得到远距离打标效果； 不同倍数的扩束镜和相应激光器配合能更好的发挥激光器 的作用；扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束 分布变为对称分布，并使光能量分布更加均匀。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 扩束系统和聚焦系统组成了一个后焦距很长的， 而实际焦距很短的一个长工作距离系统.即是为了 得到长的工作距离和小的聚焦光斑。先扩束是为 了改善光斑的质量,为了以后的加工。扩束应该包 括了先聚焦,再准直。后面的再聚焦是为了缩小光 斑尺寸，提高功率密度，更好的用

6、于加工。 扩束镜的最大出射光直径=最大入射光直径扩束 倍数，最终以最大出射光直径来限制，如一扩束 镜最大出射光直径5mm，扩数倍数为5倍，最大 出射光直径为18mm，则入射光直径为4mm，出 射光为18mm。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 聚焦镜有多种根据客户打标需求有多种规 格可选，波长均为1064nm，如下 焦距mm 幅面mm F=100 70*70 F=160 110*110 F=210 145*145 F=254 175*175资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 从字面意思可以了解到，侧面泵

7、浦即是二 极管泵浦源在产生激光的晶体的侧面，端 面泵浦即是二极管泵浦源在产生激光的晶 体的端面，这个概念一定要清晰，很多初 学者往往分不清楚这两个概念。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 端面泵浦激光器模块，将二极管模块产生的泵浦 光做成一个小的激光器系统，通过光纤的传输， 经过耦合之后最终成为端泵激光器中产生激光的 晶体的泵浦源。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 在光纤通信（传输）链路中，为了实现不同模块 、设备和系统之间灵活连接的需要，必须有一种 能在光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的 器件，

8、使光路能按所需的通道进行传输，以实现 和完成预定或期望的目的和要求，能实现这种功 能的器件就叫连接器。 资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 光纤连接器就是把光纤的两个端面精密对接起来 ，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合 到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系 统造成的影响减到最小，这是光纤连接器的基本 要求。在一定程度上，光纤连接器也影响了光传 输系统的可靠性和各项性能 资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 光纤连接器应用极广，品种繁多。 减小插入损耗是连接器设计的基础，产生插入损 耗的机理有

9、两方面： a、光纤公差引起的固有损耗.主要由光纤制造公 差,即纤芯尺寸、数值孔径、纤芯/包层同心度和折 射率分布失配等因素产生。 b、连接器加工装配引起的固有损耗。这是由连接 器加工装配公差，即端面间隙、轴线倾角、横向 偏移和菲涅尔反射及端面加工精度等因素产生的 。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 前面的学习了解到，激光腔长长度与输出 功率是一对矛盾。 腔体越长，功率越低； 光束质量与激光能量（功率）是一对矛盾 。 光束质量越好，能量越弱。 资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 公司端面泵浦激光设备谐振

10、腔，采用折叠 腔的模式，在保证激光谐振腔体长度的情 况下，有效减少腔体物理体积。 端面泵浦和侧面泵浦激光器的内部组成基 本相同，由各种光学镜片组合，最终形成 激光输出光路系统 资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。7654321891011端泵激光腔原理（LSD12E）1-光纤；2-光纤耦合器；3-泵浦光；4-10度折反； 5-晶体物质；6-声光晶体；7-全反镜；8、输出镜； 9-折反镜；10-折反镜；11-扩束镜 12-红光激光 红光输出12资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 侧面泵浦和端面泵浦的区分 从

11、上图可以看出，端面泵浦和侧面泵浦激 光器的根本区分在泵浦源的激励方式不同 ，泵浦源是激励发光晶体的侧面还是端面 来判定。本质上都是激励晶体物质发光， 通过谐振，最终输出激光。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 设备运行控制原理 半导体泵浦激光器主要由六大部分组成： 电源、制冷系统、声光驱动、振镜部分、 激光器、计算机控制系统。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。电源振镜电源激光器 泵浦电源制冷系统声光驱动整机 工作计算机 控制半导体泵浦激光打标机运行控制原理资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资

12、源 的 开 发 是 无 限 的。 首先要保证设备正常运行，开机后制冷系统首先 工作，计算机系统供电完成。 达到设备工作设定温度后，设备其他部分才能正 常开启，分别给设备各个部分供电。泵浦源开通 ，激光器内部光路系统启动。计算机通过软件和 D/A卡系统对控制声光部分让设备出光，同时给 定信号到振镜让振镜同步动作，最终完成达标动 作。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 LSD50SI和LSD50S结构和功能实现 LSD50SI和LSD50S是公司推出的两款半 导体侧面泵浦激光打标设备。原理基本相 同，两款设备虽然从型号上看只差一个字 母，但整个外观和内

13、部构造上有较大区别 。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 内部整体结构也较为接近，就是将二极管激光模 块代替LSY50F内部激光腔，其他镜片尺寸位置稍 微有点偏差，同时使用模块配套的电源箱。 LSD50SII市场定位较低，满足普通用户需求，是 在LSY50F的基础上重新设计，可以相对减少设计 成本。部分机械零部件可以借用LSY50F型号原设 备中的标准件。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。其次就是模块电源不同，其采用的是国产

14、 二极管激光器模块，并使用与之配套的激 光电源，摆放的位置还是在最底层。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。LSD50SI和LSD50S产品功能实现两种型号设备在功能实现上基本一直，LSD50SI 电源控制箱内将整机电源控制、泵浦电源和声光电源 融为一体。先启动总电源，开通电脑软件。待水温达到设定 工作温度值后，泵浦电源才能开通。LSD50SI的泵浦 电源大小只能通过软件来调节，而LSD50S

15、则可以 通过电源箱面板调节旋钮来调节和软件调节两种，事 实上软件调节电流可以使得调节更为精确，能够激光 输出能量更好的调节和控制。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 一般水冷系统的控温是测量水箱内温度， 这样在水循环不够充分的情况下，其他局 部器件温度可能比显示温度较高，这样容 易引起故障甚至损坏相关器件。 公司LSD50SI设备和以及LSD30E在使用水 冷系统的同时，都对其核心激光器部件采 取了温度保护措施，有利于更好的对设备 起到保护作用。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 LSD12E和LSD3

16、0E结构和功能实现 两者在功能实现和机构上存在较大区别 ，冷却方式不同决定了结构和功能的差异 ，另外功率不同谐振腔体不同。功能实现 上都是通过声光调Q来控制激光输出。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 LSD12E和LSD30E产品设计结构以及差异特点 LSD12E采用的风冷，无水箱，设备整体体积较 小，采用半导体TEC制冷片对激光器和LD模块温 度进行调节，保证设备在相对恒定温度情况下工 作。LSD12E还有分体和一体的区别，一体机含 桌面式工作，分体采用的是型材工作台，适应不 同客户需求。资 金 的 使 用 是 有 限 的，人 力 资 源 的 开 发 是 无 限 的。 LSD30E和LSD12E有较大差异，由于 LSD30E设备采用双端面泵浦（即两个