纤维激光加工设备制造技术

通过光纤激光振荡器、激光器电源单元、激光束注入单元、光纤传送系统、激光束辐射单元、处理台等来配置光纤激光束处理装置。由光纤激光振荡器振荡和输出的光纤激光束的一部分通过分束器而被用于监控的光电二极管接收。光电二极管的输出信号被发送到激光器电源单元。该电源单元接收作为反馈信号的光电二极管的输出信号，并且控制要提供给泵浦单元的激光二极管的驱动电流或激发电流，使得光纤激光束的激光输出等于设置值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用光纤(fiber)激光束来执行激光束处理的激光束处理装置。
技术介绍
传统上，已知具有光纤结构的激光器，其通过使用激发光束光学地泵浦其包括发光元素的芯来振荡并输出具有预定波长的原始激光束，因此被称为“光纤激光器”。因为光纤激光器使用很长的芯来作为其工作介质(activemedium)，因此，光纤激光器可以振荡并输出具有小光束直径和小光束发散角的激光束(光纤激光束)。另外，当光线在长光路上传播时，在被注入到光纤中的激发光束通过多次通过芯而完全消耗其激发能量，因此，可以以非常高的振荡效率来产生光纤激光束。另外，对于光纤激光器，光纤激光束的光束模式非常稳定，这是因为光纤的芯不产生热透镜效应。传统的光纤激光束处理装置设置对应于期望的激光输出的用于激发的电流值，并且激光器电源向诸如激光二极管(LD)的激发光源提供对应于已被设置的电流值的激发电流。因为可以任意选择光纤激光器的光纤长度，因此将光纤激光器的输出端终端置于处理地点，并且通过聚光光学系统将从光纤激光器振荡和输出的光纤激光束直接施加到要处理的工件上的处理点。但是，传统的光纤激光束处理装置由于激发LD的老化、波长偏移等的影响而具有其不稳定的激光输出的方面。因此，激光束处理的重复性和可靠性差。因为光纤激光器也容易受到热、振动、环境光等的影响，因此已经出现了以下问题，即光纤激光器趋向于发生激光器振荡性能的恶化、其部件(用于振荡的光纤、光学谐振腔等)的损坏、老化等。
技术实现思路
考虑到上述传统技术问题而构想了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种光纤激光束处理装置，其改善了光纤激光输出的稳定性，并且作为结果，改善了激光束处理的重复性和可靠性。本专利技术的另一目的是提供一种光纤激光束处理装置，其被适配用来通过减小从处理地点处的干扰对光纤激光器或光纤激光振荡器施加的影响，来防止激光器振荡性能的恶化以及振荡光纤的损坏和老化。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种光纤激光束处理装置，包括用于振荡的光纤，包含含有发光元素的芯和包围所述芯的包层；泵浦单元，用来向用于振荡的光纤的芯提供激发光束；电源单元，其接通和驱动泵浦单元，以便使用于振荡的光纤振荡和输出具有预定波长的激光束；激光束辐射单元，其对由用于振荡的光纤产生的激光束进行聚光，并且将其施加到要处理的工件上的处理点上；设置单元，其设置激光束的激光输出的期望基准值或期望基准波形；激光输出测量单元，其测量由用于振荡的光纤振荡和输出的激光束的激光输出；以及控制单元，其控制电源单元，使得从激光输出测量单元获得的激光输出测量值等于所述基准值或基准波形。为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，提供了一种光纤激光束处理装置，包括光纤激光振荡器，其具有光纤结构，其使用包含发光元素的芯作为工作介质，通过使用预定激发光束光学地泵浦所述芯而振荡和输出具有预定波长的激光束；激光束辐射单元，其向要处理的工件上的处理点辐射由光纤激光振荡器振荡和输出的激光束；激光输出测量单元，其测量由光纤激光振荡器振荡和输出的激光束的激光输出；以及激光器电源单元，通过反馈从激光输出测量单元获得的激光输出测量值来控制由光纤激光振荡器使用的激发光束的输出。在本专利技术的光纤激光束处理装置中，通常根据实时功率反馈控制、对应于期望基准值或期望基准波形来精确地稳定由振荡光纤或光纤激光振荡器产生的光纤激光束的激光输出(功率)。因此，即使在出现电源单元输出的变化、泵浦单元的老化、波长偏移等的任何一个时，也可以稳定地和精确地执行波形的任意控制，并且可以改善激光束处理的重复性和可靠性。根据本专利技术的一个优选方面，由振荡光纤或光纤激光振荡器产生的光纤激光束被注入到传送光纤中，并且被传送给处理地点处的激光束辐射单元。根据这一配置，光纤激光束的光束模式和激光输出都是稳定的。因此，向传送光纤上的会聚可以是非常好的，并且所述注入和辐射数值孔径(NA)可以是稳定的。因此，允许高精度和高效率的光纤传送，并且可以改善远程激光束处理的质量。另外，可以远离处理地点而放置振荡光纤或光纤激光振荡器，因此可以保护光纤激光振荡器不受诸如热、振动、环境光等的干扰。根据另一优选方面，提供了一对谐振腔反射镜，它们通过振荡光纤的芯而光学地彼此面对，并且泵浦单元具有激光二极管，其发射激发光束；光学透镜，其将来自激光二极管的激发光束会聚到振荡的光纤的端面上。根据本专利技术的光纤激光束处理装置，根据上述配置和行为，可以改善光纤激光输出的稳定性，并且作为结果，可以改善激光束处理的重复性和可靠性，另外，通过减小从处理地点处的干扰对光纤激光器或光纤激光振荡器施加的影响，可以防止激光器振荡性能的恶化以及振荡光纤的损坏和老化。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的激光束处理装置的配置；以及图2示出了在该实施例中的激光束处理装置的激光器电源单元中的配置的方框图。具体实施例方式下面将参照附图来给出对本专利技术优选实施例的描述。图1示出了根据本专利技术实施例的光纤激光束处理装置的配置。该光纤激光束处理装置被配置为包括光纤激光振荡器10、激光器电源单元12、激光束注入单元14、光纤传送系统16、激光束辐射单元18、处理台18等。光纤激光振荡器10包括用于振荡的光纤(以下称为“振荡光纤”)22；电光泵浦单元24，其将用于光泵浦的激发光束MB施加到振荡光纤22的端面上；以及一对光学谐振腔反射镜26和28，其通过振荡光纤22而光学地彼此面对。电光泵浦单元24包括激光二极管(LD)30和用于对光束进行聚光的光学透镜32。LD30被来自激光器电源单元12的激发电流导通和驱动，并且振荡和输出用于激发的激光束MB。光学透镜32对来自LD30的用于激发的激光束MB进行聚光并且将其注入到振荡光纤22的端面上。被布置在LD30和光学透镜32之间的光学谐振腔反射镜26被适配为透射从LD30注入的用于激发的激光束MB、以及在谐振腔的光轴上全反射从振荡光纤22注入的激发光束。虽然省略了图解，但是振荡光纤22包括被掺杂有例如稀土元素的离子作为发光元素的芯以及同轴地围绕所述芯的包层，并且使用所述芯作为其工作介质以及使用所述包层作为激发光束的传播光路。受到包层外圆周界面上的全反射限制，如上所述被注入到振荡光纤22的端面上的激发激光束MB在振荡光纤22中沿轴向传播，并且通过在传播期间多次通过所述芯而光学地激发所述芯中的稀土元素离子。以这种方式，从芯的两个端面沿轴向发射具有预定波长的振荡光束。该振荡光束在光学谐振腔反射镜26和28之间多次往返，由此被谐振放大，并且，从由部分反射镜组成的所述一对的光学谐振腔反射镜28获得具有所述预定波长的光纤激光束FB。在光学谐振腔中，光学透镜32和34将从振荡光纤22的端面发射的振荡光束准直为平行光束，将该平行光束引导到光学谐振腔反射镜26和28，并且在振荡光纤22的端面上对由光学谐振腔反射镜26和28反射和返回的振荡光束进行聚光。已经通过振荡光纤22的用于激发的激光束MB透射过光学透镜34和光学谐振腔反射镜28，并且随后被指向该侧的激光吸收器38的返回反射镜36返回。从光学谐振腔反射镜28输出的光纤激光束FB直接透射过返回反射镜36，通过分束器40，并且进入激光束注入单元14。分束器40反射被注入到预定方向、即被注入到用于监控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤激光束处理装置，包括：用于振荡的光纤，包含芯，包含发光元素，和包层，围绕所述芯；泵浦单元，用来向用于振荡的光纤的芯提供激发光束；电源单元，其接通和驱动所述泵浦单元，以便使用于振荡的光纤振荡和输出具有预定波长的激光束；激光束辐射单元，其对由用于振荡的光纤产生的激光束进行聚光并且将其施加到要加工的工件上的处理点；设置单元，其设置激光束的激光输出的期望基准值或期望基准波形；激光输出测量单元，其测量由用于振荡的光纤振荡和输出的激光束的激光输出；以及控制单元，其控制所述电源单元，使得从激光输出测量单元获得的激光输出测量值等于所述基准值或基准波形。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松田恭，岛田秀宽，柳沼宏一，田中慎吾，
申请(专利权)人：宫地技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]