一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统技术方案

本发明专利技术提供的用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，包含直型谐振腔，具有第一全反腔镜和第二全反腔镜；Nd激光工作介质，置于谐振腔内；电光泵浦器件，光学泵浦Nd激光工作介质产生1064nm基波；非线性光学晶体，置于谐振腔内，用于倍频产生532nm二次谐波；布儒斯特玻片，置于谐振腔内，用于起偏基波，使得在腔内传播的基波以p光为主的线偏振光，利于非线性光学晶体达到相位匹配；倒置望远镜，置于谐振腔内，用于将通过非线性光学晶体的基波光斑成倍数可选择的缩小而不改变其发散角，从而提高倍频效率和绿光耦合输出镜，用于输出532nm二次谐波并增透1064nm基波。该系统有效地解决了表面高反射系数所带来的焊接问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，主要用于表面高反射率金属如铜及其合金等的连接，尤其适用于上述金属的点焊或拼焊。
技术介绍
与传统焊接方法相比，激光焊接具有高精度、高加工速率、窄热影响区及更方便地实现柔性加工和自动化等优点，因而日益得到广泛应用。当前的激光焊接系统通常采用二氧化碳激光器所产生10.6μπι的光束，或者采用Nd=YAG激光器所产生I. 064 μ m的光束。然而，上述波长的光束在室温下可能被诸如铜及其合金显著地反射。由于高表面反射率的存在，焊接过程就需要极高的峰值能量以克服金属不良吸收性能所带来的初始阻力。然而，一旦一部分激光能量耦合到金属上并引起温度升高，反射率就会下降。当该金属达到其熔点时，吸收会显著提高，最初需要的高功率，在此时已经远远·超过焊接的需要，从而导致材料飞溅或者引起不必要的蒸发，在工件上留下较大的孔或洞，影响焊接头质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，以克服现有技术中存在的10. 6 μ m的光束或I. 064 μ m光束在室温下被诸如铜及其合金显著地反射,导致材料飞溅或者引起不必要的蒸发，在工件上留下较大的孔或洞，影响焊接头质量的问题。为达上述目的，本专利技术提供了一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，包含直型谐振腔，具有第一 0°全反腔镜和第二 0°全反腔镜；Nd激光工作介质，置于所述谐振腔内；电光泵浦器件，用于在不使用Q开关器件的情况下，光学泵浦Nd激光工作介质产生1064nm基波；非线性光学晶体，置于所述谐振腔内，用于倍频产生532nm 二次谐波；布儒斯特玻片，置于所述谐振腔内，用于起偏基波，使得在腔内传播的基波以P光为主的线偏振光，利于所述非线性光学晶体达到相位匹配；倒置望远镜，置于所述谐振腔内，用于将通过所述非线性光学晶体的基波光斑成倍数可选择的缩小而不改变其发散角，提高基波功率密度，从而提高倍频效率和绿光耦合输出镜，置于所述谐振腔内，用于输出532nm 二次谐波并增透1064nm基波；所述Nd激光工作介质、布儒斯特玻片、绿光耦合输出镜、倒置望远镜、非线性光学晶体依次设置在该第一 0°全反腔镜和第二 0°全反腔镜之间，且所述电光泵浦器件设置在Nd激光工作介质上方。上述第一 0°全反腔镜的凹端面镀有1064nm的激光高反膜；第二 0°全反腔镜的凹端面镀1064nm和532nm的激光双色高反膜；所述Nd激光工作介质的激光输出端面镀1064nm的激光增透膜；所述绿光耦合输出镜的置于所述布儒斯特玻片的输出激光上的面镀1064nm的45°激光增透膜，其另一面镀在45°条件下的对1064nm的激光反射膜和对532nm的激光反射膜；所述倒置望远镜的前后端面均镀1064nm和532nm的激光双色增透膜；所述非线性光学晶体的通光面均镀1064nm和532nm的激光双色增透膜。上述第一 0°全反腔镜和第二 0°全反腔镜均是SiO2光质玻璃或GaAsXaF2 ;所述Nd激光工作介质是激光晶体、激光玻璃或增益光纤；所述电光泵浦器件是半导体激光器活闪光灯；所述布儒斯特玻片和绿光耦合输出镜均是Si02、GaAs或CaF2 ;所述倒置望远镜是伽利略望远镜或开普勒望远镜；所述非线性光学晶体是磷酸氧钛钾KTP或三硼酸锂LB0。上述伽利略望远镜的放大倍数是2 8倍。上述第一 0°全反腔镜和第二 0°全反腔镜均是平凹光质玻璃，其凹面朝向所述直型谐振腔内设置。本专利技术的优点是作为YAG激光的二次谐波的532nm绿光能被铜很好的吸收，吸收系数高达50%，从而有效地解决了表面高反射系数所带来的焊接问题，确保了焊接头的质量，且该系统机械稳定，实现容易，成本低廉。 附图说明图I是用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统的简化示意图。图中10.第一 0°全反腔镜，11.第一 0°全反腔镜凹端面，20. Nd激光工作介质，21、22.Nd激光工作介质输出面，30.电光泵浦器件，40.布儒斯特玻片，50.绿光耦合输出镜，51、52.绿光稱合输出镜端面，60.倒置望远镜，61、62.倒置望远镜透镜,70.非线性光学晶体，71、72.非线性光学晶体通光面，80.第二 O。全反腔镜，81.第二 O。全反腔镜凹端面。具体实施例方式为克服现有技术中存在的10. 6μπι的光束或I. 064 μ m光束在室温下被诸如铜及其合金显著地反射，导致材料飞溅或者引起不必要的蒸发，在工件上留下较大的孔或洞，影响焊接头质量的问题，本实施例基于作为YAG激光的二次谐波的532nm绿光能被铜很好的吸收，吸收系数高达50%，从而能够有效地解决了表面高反射系数所带来的焊接问题，提供了一种图I所示的一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，包含直型谐振腔，具有第一 0°全反腔镜10、第二 0°全反腔镜80、依次设置在该第一 0°全反腔镜10和第二 0°全反腔镜80之间的Nd激光工作介质20、布儒斯特玻片40、绿光耦合输出镜50、倒置望远镜60、非线性光学晶体70 ;其中，绿光耦合输出镜50用于输出532nm的二次谐波并增透1064nm基波；非线性光学晶体70用于产生基波的532nm 二次谐波的；135°布儒斯特玻片40使得在腔内传播的基波为以P光为主的线偏振光，利于非线性光学晶体70达到相位匹配；倒置望远镜60用于将通过非线性光学晶体70的基波光斑成倍数的可选择的缩小而不改变基波的发散角，提高基波功率密度，从而极大地提高了倍频效率；Nd激光工作介质20、布儒斯特玻片40、绿光耦合输出镜50、倒置望远镜60、非线性光学晶体70依次设置在第一0°全反腔镜10和第二 0°全反腔镜80之间，Nd激光工作介质20、布儒斯特玻片40、绿光耦合输出镜50、倒置望远镜60、非线性光学晶体70均设置在直型谐振腔内。该激光器系统中的光学谐振腔包含一个电光泵浦器件30，产生的泵浦光耦合到置于谐振腔内的Nd激光工作介质20，受激辐射1064nm基波，非线性光学晶体70可以与谐振腔激发的基波实现相位匹配从而产生532nm的二次谐波。又因为532nm波长对应于绿光，所以它被称为绿光激光器。附图中的第一 0°全反腔镜10可以选用光质玻璃如抛光的高纯度SiO2或者其他光学材料如GaAsXaF2等。本例采用平凹光质玻璃，其凹端面11镀1064nm高反膜，朝向直型谐振腔内设置。Nd激光工作介质20可以选用激光晶体、激光玻璃、增益光纤或者其他合适激光激活介质。本例采用Nd :YAG激光棒，其激光输出面21、22均镀1064nm增透膜。电光泵浦器件30可以选用半导体激光器、闪光灯等泵浦器件。本例采用脉冲氙灯，且电光泵浦器件30设置在Nd激光工作介质20的上方。布儒斯特玻片40可以选用光质玻璃如抛光的高纯度SiO2或者其他光学材料如GaAs、CaF2等。本例采用平面光质玻璃，两面均不镀膜。45°绿光耦合输出镜50可以选用光质玻璃如抛光的高纯度SiO2或者其他光学材料如GaAs、CaF2等。本例采用平面光质玻璃，端面51镀1064nm的45°增透膜，而端面52面镀在45°条件下的对1064nm增透对532nm高反膜。 倒置望远镜60可以选用伽利略望远镜或者开普勒望远镜等具有扩束效果的光学结构。本例选用伽利略望远镜，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铜的微细焊接的脉冲绿光激光器系统，其特征在于：该系统包含直型谐振腔，具有第一0°全反腔镜和第二0°全反腔镜；Nd激光工作介质，置于所述谐振腔内；电光泵浦器件，用于在不使用Q开关器件的情况下，光学泵浦Nd激光工作介质产生1064nm基波；非线性光学晶体，置于所述谐振腔内，用于倍频产生532nm二次谐波；布儒斯特玻片，置于所述谐振腔内，用于起偏基波，使得在腔内传播的基波以p光为主的线偏振光，利于所述非线性光学晶体达到相位匹配；倒置望远镜，置于所述谐振腔内，用于将通过所述非线性光学晶体的基波光斑成倍数可选择的缩小而不改变其发散角，提高基波功率密度，从而提高倍频效率和绿光耦合输出镜，置于所述谐振腔内，用于输出532nm二次谐波并增透1064nm基波；所述Nd激光工作介质、布儒斯特玻片、绿光耦合输出镜、倒置望远镜、非线性光学晶体依次设置在该第一0°全反腔镜和第二0°全反腔镜之间，且所述电光泵浦器件设置在Nd激光工作介质上方。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆茂，郭健洋，张健，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：