[发明专利]一种能自动调节波长的激光器

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲激光器的波长调控技术，尤其是涉及一种多窗口单波长单窗口输出的脉冲激光器的波长自动转换系统。

背景技术

随着激光技术的迅速发展，从科研到教学，由军事到工业，从工业到民用等众多领域。在工程应用中，对激光器的可靠性、工程化、稳定性、多功能性、操作方便的需求也越来越高。

现在的单一波长的激光输出在很多情况下已经不能满足应用需求。

目前实现波长调节的方案主要是晶体倍频，切换方法是镜片分光两种。

如发明专利号：01119589.4，专利名称：一种声光调Q的多波长激光器；此方法能够通过声光调节器调节激光器输出的波长，但其只能输出1.0um和1.3um的波长，在需要其它波长的场合限制其应用。

发明专利号：01106708.X专利名称：全固体多波长激光器；本发明能在单一激光器上多波长单窗口输出，其波长转换需人为改变晶体倍频，在需要快速切换不同波长的场合也无法满足要求。而且人为改变晶体倍频给使用者带来很大的麻烦，而且经常变拆卸激光器主体会减少其使用寿命。

发明专利号：03125088.2，专利名称：多波长同时运转的连续激光器；本发明能够实现三种基色红、绿、蓝波长的激光在单窗口同时输出，但在要求单波长输出的场合无法满足应用。

实用新型：200720033578.2，名称：激光器上使用的波长切换装置。本发明设计了一种晶体倍频转换装置，通过此装置可实现波长转换，但对激光器外输出窗口还需要人为调节，在需要快速切换波长的场合限制其应用。

以上公开的激光器波长的转换系统，如专利号：01106708.X可实现多波长输出但还需要人为改变晶体倍频，而专利号：200720033578.2实现晶体倍频的自动转换，但输出窗口还需要人为转换，现有公开的激光器波长转换系统中并未完全实现激光器晶体倍频和激光器输出窗口自动转换，所以在一定场合限制其应用。

发明内容

本发明的技术解决方案如下：

本发明属于激光器波长结构改进，尤其是涉及激光器波长输出自动转换领域。本发明应包括激光器系统、波长自动转换系统、控制系统、工件夹具系统等辅助系统。其功能实现自动变换波长单窗口输出激光器，以倍频方式在同一台激光器在同一的窗口输出不同波长的激光并且在同一时间只输出一个波长的激光，具体实施例以Nd:YAG脉冲激光器以示说明。

波长自动转换系统位于激光器输出窗口内侧，在出光盒之后，以便提高激光器稳定性和减少占用空间。其波长自动转换系统是由两个相啮合的大小齿轮构成，其具体原理在于巧妙的利用齿轮啮合时直径不等转动的角度不同和大小齿轮上通孔的位置不同而对准激光器主体上的不同出光盒实现波长转换输出。为能实现出光盒的准确定位，大小齿轮齿数比为10∶3，激光器主体上激光出光盒的最大距离等于大小齿轮直径之和的7/10倍，如图4，即A+B＝0.7(d1+d2)，且大齿轮最左侧的通孔位置与左侧出光盒吻合，小齿轮右侧的通孔位置与最右侧出光盒吻合。大齿轮沿其7/10直径处沿周向均匀分布着五个与出光盒口径相称的通孔。小齿轮沿其7/10直径处沿周向均匀分布着三个与出光盒口径相称的通孔。上述波长自动转换系统由工控机通过运动控制卡控制步进电机再通过减速器来调整大小齿轮的转动，实现波长转换。

所述激光器为多窗口单波长激光器，例如Nd:YAG脉冲激光器。

具体实施例Nd:YAG脉冲激光器为例，安装示例如图4所示，大齿轮五个直径为20mm的通孔。小齿轮上三个直径为20mm的通孔。两个齿轮经啮合传动后，通孔位于不同位置即可输出不同波长的激光。控制系统由微型计算机发出信号控制两齿轮的旋转实现波长自动转换。该激光器的波长和能量可以自动变化。YAG激光器的原始波长1064nm经过二倍晶体倍频后得到532nm二倍频加三倍晶体倍频后得到波长355nm，二倍频加四倍晶体倍频后波长266nm。倍频过程由运动控制卡控制步进电机自动实现。激光器能量、频率等参数的变化可以通过工控机对YAG激光器电源控制系统控制实现。

该激光器激光单窗口输出由工控机通过运动控制卡来控制伺服电机，激光器盒体3个出光口同时输出3束光，伺服电机带动丝杆旋转进而带动传动螺母使激光器盒体随之运动，使其中只有一束光从出光口输出，其它几束被激光吸收体吸收。

本发明相较于现有多波长激光器的优点在于：

1、波长转换实现完全自动化转换。波长的变化是由工控机通过运动控制卡来控制步进电机进而变化晶体在光路中的组合，从而实现1064nm、532nm、355nm和266nm的自动变化。