專利名稱：一種高速響應(yīng)激光光閘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，特別是大功率激光加工與高峰值功率脈 沖激光加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的進步，各種高端激光器不斷涌現(xiàn)，新的加工要求也層出
不窮。例如，連續(xù)泵浦單模紫外聲光調(diào)Q固體激光器，很多公司激光器， 一旦 其平均輸出功率達到8瓦以上，當(dāng)激光器不出光一段時間，再打開Q開關(guān)時， 由于熱馳豫原因，有的甚至需要l秒鐘恢復(fù)持續(xù)工作時的平均功率，這對于很
多應(yīng)用而言是不允許的，這時候需要使用激光光閘，其使用過程是這樣的激
光一般處于持續(xù)調(diào)Q工作狀態(tài)，以固定重復(fù)頻率發(fā)出脈沖，激光光閘將光擋住， 避免激光脈沖打在工件不需要加工的表面，需要激光脈沖時候，光閘打開，穩(wěn) 定運行的激光就直接打在工件上面，根據(jù)要求光閘可在需要的時候關(guān)閉，而不 必讓激光器停止出光。
一般時候，光閘的響應(yīng)速度要求不高，但是有些領(lǐng)域要求極高的響應(yīng)速 度，例如硅片表面激光鉆孔，孔與孔之間間距很小，光閘需要高速進行關(guān)斷和 打開，這時候一般機械光閘就不能夠勝任了。
其實，可以高速響應(yīng)的Q開關(guān)本身可以置于外光路中作為光閘使用，但 是Q開關(guān)本身存在一些缺點Q開關(guān)可能本身能夠使激光模式變差；對于大功
率激光器(例如1000瓦固體激光器)或者高峰值功率大脈沖能量激光器，Q
開關(guān)不能夠關(guān)斷激光，起不到光閘的作用；另Q開關(guān)與驅(qū)動本身很貴，也限制
了它的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)機械式光閘主要缺點在于響應(yīng)速度不高，而能夠高速響應(yīng)的Q開關(guān)當(dāng)
作光閘使用，存在成本高，且對于高峰值功率大脈沖能量激光器或者大功率激
光器，Q開關(guān)很可能關(guān)不斷所產(chǎn)生的激光。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種高速響應(yīng)激光光閘，應(yīng)用于激光器需要工作在
持續(xù)出光狀態(tài)(連續(xù)或者調(diào)Q)的激光加工系統(tǒng)，避免激光熱馳豫產(chǎn)生的不良 影響。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的光閘擋光片由與激光相對應(yīng)的反光片構(gòu)成 (其好處是大部分激光能量被反射掉而不是吸收)，擋光片裝在電機的轉(zhuǎn)子上 (一般是主軸上)，在外接驅(qū)動信號下，電機主軸或者轉(zhuǎn)子按照特定規(guī)律轉(zhuǎn)動， 擋光片因而脫離或者切入激光光路，使得激光通過或者被擋住。
本發(fā)明， 一種高速響應(yīng)激光光閘，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn) 有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果
1. 本發(fā)明將擋光片裝在電機轉(zhuǎn)子(一般是主軸)上面，能夠?qū)崿F(xiàn)擋光片 快速旋轉(zhuǎn)，使得擋光片快速擋住激光或者快速讓激光通過；
2. 本發(fā)明由于使用反光鏡片作為擋光片，有效防止擋光片發(fā)熱，大大擴 大擋光片承受的激光功率范圍和激光脈沖峰值功率范圍，延長反光片的使用壽 命。
3. 本發(fā)明使用步進電機或者其他高速電機，很容易高速控制擋光片的位 置或者角度狀態(tài)。
4. 本發(fā)明所采用的方案，可以實現(xiàn)快速、遠行程、大光斑的擋光功能，這 是目前各種機械式光開關(guān)不能比擬的。


通過以下對本發(fā)明一種高速響應(yīng)激光光閘若干實施例結(jié)合其附圖的描述， 可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為
圖1實施例一是擋光片反射面平行于電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡 擋光示意圖；(b)是激光通過情形，(c)是激光被擋住的情形。
圖2實施例二是擋光片反射面垂直于電機主軸的實施例子；其中(a)是振鏡 擋光示意圖；(b)是激光通過情形，(c)是激光被擋住的情形。
具體實施例方式
請參見圖1所示，這是本發(fā)明一種高速響應(yīng)激光光閘的一種實施例。見圖
1 (a)，其中1是伺服電機，主軸2與伺服電機1主軸相連，3是中心波長為 355nm介質(zhì)膜反射鏡，固定在主軸2上面，波長為355nm的紫外入射光束4經(jīng) 反射鏡3擋住并反射形成反射光束5，如果沒有反射鏡擋住并反射，入射光束 4便直射形成光束6。進一步的說明請見圖1 (b) ， 7是反射鏡片3的轉(zhuǎn)軸， 當(dāng)反射鏡片3與激光束4平行時，入射光束4便直射形成光束6，其中光束直 徑2mm，光束中心線與反射鏡3表面距離1.5mm。請見圖1 (c)，反射鏡片3 繞轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)30度角度，反射鏡片寬度12mm，其邊緣在豎直方向位移大約是 12mmX0.5Xsin (30° ) =3mm，反射鏡片3足以擋住并反射激光束4，形成反 射光束5。本實施例激光開關(guān)的響應(yīng)速度可小于4ms。
請參見圖2所示，這是本發(fā)明一種高速響應(yīng)激光光閘的另一種實施例。見 圖2(a)，其中l(wèi)是伺服電機，主軸2與伺服電機1主軸相連，3是中心波長 為532nm介質(zhì)膜反射鏡，固定在主軸2上面并垂直于2，波長為532nm的紫外 入射光束4經(jīng)反射鏡3擋住并反射形成反射光束5，如果沒有反射鏡擋住并反 射，入射光束4便直射形成光束6。進一步的說明請見圖2 (b) ， 7是反射鏡 片3的轉(zhuǎn)軸，4是垂直于紙面的激光束，且平行于反射鏡片3，其中光束直徑 2mm，光束4中心線與反射鏡3表面距離1.5mm。請見圖2 (c)，控制伺服電 機1主軸轉(zhuǎn)動，反射鏡片3繞轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)45度角度，反射鏡片長24mm，寬 4mm，足以擋住并反射激光束4，形成反射光束5。本實施例激光開關(guān)的響應(yīng) 速度可小于lms。
上述實施例只是本發(fā)明的兩個具體應(yīng)用。實際上其原理應(yīng)用不限于上面所 述情形。
總之，本發(fā)明提出一種高速響應(yīng)激光光閘，其重要特點是電機控制反射鏡 的旋轉(zhuǎn)或者偏轉(zhuǎn)，反射鏡高速地切入光路擋住激光或者高速脫離光路使激光通 過，高速、長壽命地關(guān)斷和打開激光，其用途非常廣泛。
權(quán)利要求
1. 一種高速響應(yīng)激光光閘，其特征在于光閘擋光片采用與激光對應(yīng)的反光片，反光片固定于高速電機的轉(zhuǎn)子上，通過控制電機轉(zhuǎn)動使得光閘擋光片處于特定位置或者角度。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種部件，其特征在于高速電機是步進電機或者伺服電機。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種部件，其特征在于反光片是介質(zhì)膜反光片。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種部件，其特征在于反光片是金屬膜反光片。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的一種設(shè)備，其特征在反光片隨著電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動或者 偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線與反光片的反光面位置關(guān)系可以是平行或者相交。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，是一種高速響應(yīng)激光光閘。本發(fā)明的重要特點是激光光閘擋光片采用與激光對應(yīng)的反射鏡，固定于高速大力矩電機轉(zhuǎn)子上，控制電機高速轉(zhuǎn)動及其轉(zhuǎn)角，驅(qū)動擋光片處于特定位置或者角度，使得激光通過或者被擋住，實現(xiàn)高速、遠行程、大光斑的擋光功能，這是目前各種機械式光開關(guān)不能比擬的。
文檔編號G02B26/00GK101387749SQ20071005321
公開日2009年3月18日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
發(fā)明者張立國 申請人:張立國