一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器制造技术

一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，涉及激光器领域。包括三光束同步控制模块和多波长多模光纤激光器；多波长多模光纤激光器中泵浦激光器与光纤合束器的输入端连接，光纤合束器的输出端与双包层增益光纤的一端连接，双包层增益光纤的另一端与多模光纤适配连接，高反FBG光栅和低反FBG光栅设置于双包层增益光纤的两端，高反FBG光栅设置于光纤合束器与双包层增益光纤之间，低反FBG光栅设置于双包层增益光纤与多模光纤之间。三光束同步控制模块分别与多波长多模光纤激光器的电路驱动模块连接。该装置具有焊斑直径小，独立多波长多模光纤激光器的三光束输出，在统一电路控制下实现同步点焊，具有焊接质量高，光纤跟半导体集成度高等优点。体集成度高等优点。体集成度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器


[0001]本技术涉及激光器领域，尤其涉及一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器。

技术介绍

[0002]随着光电子器件集成封装需求发展，器件的体积越来越小，金属密封装配的精细程度越来越高，对激光点焊的焊点的质量要求也随之提高，不仅要求焊点牢固，而且焊点的焊班直径小、焊点熔池的深度形状合适。现在市面上激光点焊用的设备大多为灯泵YAG激光器，用YAG进行激光点焊的优点是焊接点熔池形状优良，熔池底部呈现圆形，并且深度适宜，可以实现较好的点焊质量，但焊点很难控制的比较小。而且灯泵YAG激光器的电光转换效率低，只有3％，且灯泵为消耗品，需要频繁更换，导致采用YAG点焊机增加了生产和维护成本。采用单模光纤激光器点焊，优点是焊接点很小，可以小于直径0.1mm，而且具有转换效率为30％
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50％、维护成本低等优点。但由于单模光纤激光器输出激光能量强度分布过于集中，焊接过程中容易出现飞溅、焊斑不均匀等不足，造成熔池形状呈现尖形，并且比较深，点焊质量不能保证。而采用半导体激光器又有不好聚焦、能量不集中、通过点焊头的损耗过大、吸收率低等不足等缺点。

技术实现思路

[0003]为了解决单模光纤激光器能量分布过于集中，焊接时容易出现飞溅、焊斑不均匀等不足和半导体激光器能量不集中、聚焦难、损耗过大、吸收率低等问题，本技术采用以下技术方案：
[0004]一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，包括三光束同步控制模块，其特征在于，还包括至少三个多波长多模光纤激光器；r/>[0005]多波长多模光纤激光器包括电路驱动模块、至少一个泵浦激光器、光纤合束器、高反FBG光栅、双包层增益光纤、低反FBG光栅、多模光纤；至少一个泵浦激光器与光纤合束器的输入端连接，光纤合束器的输出端与双包层增益光纤的一端连接，双包层增益光纤的另一端与多模光纤适配连接，高反FBG光栅和低反FBG光栅设置于双包层增益光纤的两端，高反FBG光栅设置于光纤合束器与双包层增益光纤之间，低反FBG光栅设置于双包层增益光纤与多模光纤之间；将高反FBG光栅205和低反FBG光栅207设置于双包层增益光纤的两端，高反 FBG光栅设置于光纤合束器与双包层增益光纤之间，低反FBG光栅设置于双包层增益光纤与多模光纤之间，可以使得泵浦激光器发射出的光进行振荡产生长波长激光，又要保留残留的短波长泵浦半导体激光。
[0006]三光束同步控制模块分别与至少三个多波长多模光纤激光器的电路驱动模块连接。
[0007]具体的，多波长多模光纤激光器有三个。
[0008]具体的，电路驱动模块包括模块包括PWM脉宽调制控制器、第一MOS管、第二MOS管
和电感、电流采样反馈误差放大器、电压采样反馈误差放大器；第一MOS管和第二MOS管的栅极都与PWM脉宽调制控制器连接，第一MOS管的源极和漏极分别连接电源和电感，第二MOS管的源极和漏极分别连接电感、第一泵浦激光器和第二泵浦激光器；电流采样反馈误差放大器的端部分别连接电感和PWM脉宽调制控制器，电压采样反馈误差放大器的端部分别连接电感和 PWM脉宽调制控制器。
[0009]具体的，双包层增益光纤的纤芯芯径为10～20um，双包层增益光纤的内包层直径为300～400um，双包层增益光纤的外包层直径为500～600um，多模光纤的纤芯芯径为200～300um。这样设置双包层增益光纤和多模光纤的参数，使得双包层增益光纤和多模光纤熔接的过程，输出的多波长光束使光能量呈高斯分布，而不是三角形尖锐突出分布。
[0010]具体的，还包括光功率检测传感器，光功率检测传感器与多模光纤连接。通过光功率检测传感器可以有效检测输出光的功率，保证输出光在限定的光功率范围内。
[0011]具体的，还包括输出光接头，输出光接头与多模光纤连接。
[0012]具体的，还包括红色半导体激光器，红色半导体激光器信号输入端与三光束同步控制模块连接，红色半导体激光器的输出端与光纤合束器连接。红色激光器发出的红色激光作为指示光，和泵浦激光器发出的光一起进入光纤合束器。使用者在使用激光焊接时，可以用红色激光对准需要焊接的工件位置，并调节聚焦，方便使用者使用。
[0013]具体的，泵浦激光器有两个，泵浦激光器上设有尾纤，尾纤与光纤合束器连接。
[0014]具体的，泵浦激光器为915nm或976nm波长的半导体大功率泵浦激光器。
[0015]综上所述，本技术本装置具有以下优点：本装置提供一种三光束同步点焊的多波长多模光纤激光器，既采用光纤激光器谐振腔产生能量集中的长波长激光，又保留残留的短波长泵浦半导体激光。输出的多波长光束使光能量呈高斯分布，而不是三角形尖锐突出分布。而且，从激光谐振腔的增益光纤通过适配焊接到多模光纤输出，可以使焊斑直径很小，满足光电子器件金属封装的焊班大小要求，又可以保证熔池底部呈现圆形，深度适宜。独立多波长多模光纤激光器的三光束输出，在统一电路控制下实现同步点焊，既优于同类型YAG激光点焊机的熔池形貌比和焊接质量，又兼具光纤跟半导体转换效率高、维护成本低，集成度高等优点，是一种创新的设计和应用。
附图说明
[0016]图1是一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器的结构示意图；
[0017]图2是一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器中双包层增益光纤和多模光纤熔接适配图；
[0018]图3是一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器中单光束多波长多模光纤激光器的结构示意图；
[0019]附图标记：200电路驱动模块；201第一泵浦激光器；202第二泵浦激光器； 203红色半导体激光器；204光纤合束器；205高反FBG光栅；206双包层增益光纤；207低反FBG光栅；208熔接适配；209多模光纤；210输出光接头；211 光功率检测传感器；
[0020]301双包层增益光纤；302多模光纤；303双包层增益光纤的纤芯；304双包层增益光纤的内包层；305双包层增益光纤的外包层；306多模光纤的纤芯；307 多模光纤的包层；308长波长光纤激光分布；309熔接适配后的多波长激光的分布；310涂敷胶。
具体实施方式
[0021]下面结合图1至图3对本技术做进一步说明。
[0022]一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，包括三光束同步控制模块、三台多波长多模光纤激光器。
[0023]多波长多模光纤激光器包括电路驱动模块200、第一泵浦激光器201、第二泵浦激光器202、光纤合束器204、高反FBG光栅205、双包层增益光纤206、低反FBG光栅207、光功率检测传感器211、多模光纤209、红色半导体激光器 203。
[0024]电路驱动模块200包括模块包括PWM脉宽调制控制器、第一MOS管、第二MOS管和电感、电流采样反馈误差放大器、电压采样反馈误差放大器。第一 MOS管和第二MOS管的栅极都与PWM脉宽调制控制器连接，由PWM脉宽调制控制器控制两个MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，包括三光束同步控制模块，其特征在于，还包括至少三个多波长多模光纤激光器；所述多波长多模光纤激光器包括电路驱动模块、至少一个泵浦激光器、光纤合束器、高反FBG光栅、双包层增益光纤、低反FBG光栅、多模光纤；所述至少一个泵浦激光器与所述光纤合束器的输入端连接，所述光纤合束器的输出端与所述双包层增益光纤的一端连接，所述双包层增益光纤的纤芯芯径为10～20um，所述双包层增益光纤的内包层直径为300～400um，所述双包层增益光纤的外包层直径为500～600um，所述多模光纤的纤芯芯径为200～300um，所述双包层增益光纤与所述多模光纤通过涂胶熔接，所述高反FBG光栅和所述低反FBG光栅设置于所述双包层增益光纤的两端，所述高反FBG光栅设置于所述光纤合束器与所述双包层增益光纤之间，所述低反FBG光栅设置于所述双包层增益光纤与所述多模光纤之间；所述三光束同步控制模块分别与所述至少三个多波长多模光纤激光器的电路驱动模块连接；还包括光功率检测传感器，所述光功率检测传感器与所述多模光纤连接。2.根据权利要求1所述一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，其特征在于，所述多波长多模光纤激光器有三个。3.根据权利要求1所述一种三光束同步点焊多波长多模光纤激光器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗有刚，许平平，文国莉，漆启年，李同宁，游毓麒，
申请(专利权)人：无锡源清瑞光激光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：