[发明专利]一种可自动调节焦距的激光器及控制方法

说明书

本发明公开了一种可自动调节焦距的激光器及控制方法，包括激光器、控制模块、焦距调节模块；所述激光器包括光学谐振腔、激励抽运系统、工作物质，所述光学谐振腔至少包括两片圆形活动镜片，所述工作物质位于相邻的两片所述活动镜片之间，所述激励抽运系统位于光学谐振腔左侧；每个所述活动镜片下方安装有一位移传感器；所述焦距调节模块包括与所述活动镜片数量相同的直线运动机构，每个所述活动镜片搭载在一个所述直线运动机构上；所述控制模块分别与所述位移传感器和所述直线运动机构电连接，用于控制活动镜片在直线机构上移动调节的激光焦距以及激光光斑的大小。本发明可广泛的应用于激光切割、激光扫描、激光测距等领域中。

技术领域

本发明属于激光器领域，具体涉及一种可自动调节焦距的激光器及控制方法。

背景技术

21世纪以来，激光器由于具有高能量密度、穿透能力强从而被广泛的应用在距离测量、三维扫描、激光切割、激光热处理、激光打孔等各个方面。

而现有激光器系统的激光发生器和光学元件的位置是固定的，导致激光器的光斑位置和大小是不可调节的，同时光斑和焦距固定的激光器能量密度是固定不变的，因此，一般光斑和焦距固定的激光器只能应用与某些特定的场合和环境中，这大大限制了激光器的适用范围。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种可自动调节焦距的激光器及控制方法，以解决现有激光器光斑大小和焦距不可调节，能量密度固定不变，无法适用于多样化的环境要求的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种可自动调节焦距的激光器，包括激光器、控制模块、焦距调节模块；

所述激光器包括光学谐振腔、激励抽运系统、工作物质，所述光学谐振腔至少包括两片圆形活动镜片，所述工作物质位于相邻的两片所述活动镜片之间，所述激励抽运系统位于光学谐振腔左侧；

每个所述活动镜片下方安装有一位移传感器；

所述焦距调节模块包括与所述活动镜片数量相同的直线运动机构，每个所述活动镜片搭载在一个所述直线运动机构上；

所述控制模块分别与所述位移传感器和所述直线运动机构电连接，用于控制活动镜片在直线机构上移动调节的激光焦距以及激光光斑的大小。

进一步地，所述活动镜片垂直于所述直线运动机构上。

进一步地，各个所述直线运动机构采用水平放置。

进一步地，所述激光工作物质为Tb³⁺：Gd³⁺:LiYF₄所组成三明治结构。

进一步地，所述激励抽运系统采用电泵浦的方式，由所述电流调节模块为所述激励抽运系统注入电流。

进一步地，至少一片圆形活动镜片的光学特性为全反射，至少一片圆形活动镜片的光学特性为半反射，两种圆形反射镜除光学特性不同外其他物理化学性质完全一致，其中，全反射光学特性的圆形活动镜片位于激光工作物质左侧，半反射光学特性的圆形活动镜片位于激光工作物质右侧。

进一步地，所述直线运动机构采用丝杆滑块机构、直线导轨、或直线电机。

进一步地，所述直线运动机构包括底座、丝杆、滑块、导杆、步进电机，所述丝杆和导杆平行安装在所述底座上，所述滑块分别套装在所述丝杆和导杆上，所述步进电机驱动所述丝杆转动，所述活动镜片固定在所述滑块上。

进一步地，所述控制模块包括镜片位置反馈信息处理模块、焦距参数处理模块、脉冲信号生成模块；

其中，所述焦距参数处理模块用于根据输入所需激光器的焦距和光斑大小，并通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数；其中通过镜片位置算法计算出光学谐振腔内的活动镜片的位置参数，包括：