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Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计

张健 张庆茂 吴锐欢 陈国 李泽曦 刘颂豪

张健, 张庆茂, 吴锐欢, 陈国, 李泽曦, 刘颂豪. Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计[J]. 中国光学, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
引用本文: 张健, 张庆茂, 吴锐欢, 陈国, 李泽曦, 刘颂豪. Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计[J]. 中国光学, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
ZHANG Jian, ZHANG Qing-mao, WU Rui-huan, CHEN Guo, LI Ze-xi, LIU Song-hao. Design of Nd: YAG pulsed laser double-pass output time-sharing control system[J]. Chinese Optics, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
Citation: ZHANG Jian, ZHANG Qing-mao, WU Rui-huan, CHEN Guo, LI Ze-xi, LIU Song-hao. Design of Nd: YAG pulsed laser double-pass output time-sharing control system[J]. Chinese Optics, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529

Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计

doi: 10.3788/CO.20130604.0529
基金项目: 

中央财政支持地方高校专项资金资助项目(激光先进制造创新培养基地)(No.510-C10293);广东省教育部产学研结合重点资助项目(No.2010A090200048);广东省教育厅学科建设专项资助项目(No.CXZD1139)

详细信息
    作者简介:

    张健(1982-),男,山东济宁人,博士研究生,主要从事激光技术及其应用方面的研究。E-mail:zhangjian200623@sina.com;张庆茂(1966-),男,河北昌黎人,教授,1995年于吉林工业大学获得硕士学位,2000年于中国科学院长春光学精密机械与物理所获得博士学位,主要从事激光先进制造技术方面的研究。E-mail:zhangqm@scnu.edu.cn

    张健(1982-),男,山东济宁人,博士研究生,主要从事激光技术及其应用方面的研究。E-mail:zhangjian200623@sina.com;张庆茂(1966-),男,河北昌黎人,教授,1995年于吉林工业大学获得硕士学位,2000年于中国科学院长春光学精密机械与物理所获得博士学位,主要从事激光先进制造技术方面的研究。E-mail:zhangqm@scnu.edu.cn

    通讯作者: 张庆茂
  • 中图分类号: TN248.1

Design of Nd: YAG pulsed laser double-pass output time-sharing control system

  • 摘要: 针对现有激光器多光路加工特点,采用Nd: YAG脉冲激光器为光源,研制出激光器双光路输出分时控制系统。提出了具体的分时分光技术方案,设计出能够实现分时分光的分光装置,以及对装置的工作状态进行实时控制的分时控制电路,并确定了系统的程序流程。在不降低输出功率的前提下,实现了激光在不同时间、不同输出端口的输出,完成了分时分光。为避免因分光装置抖动而造成的光纤损坏,利用黑色相纸对光斑进行采样。结果表明:在全反镜改变位置后至激光输出,延时300 ms为最佳时间。该系统能实现激光的时分复用、动态分光,满足了多光路输出需求;而且系统的扩展能力强,能够根据实际激光加工状况,为激光加工设备的改进和升级提供思路。
  • [1] 张岩,宁永强,秦莉,等. 小发散角垂直腔面发射激光器的设计与制作[J]. 发光学报,2011,32(1):47-52. ZHANG Y,NING Y Q,QIN L,et al.. Design and fabrication of vertical-cavity surface-emitting laser with small divergence[J]. Chin. J. Lumin.,2011,32(1):47-52.(in Chinese) [2] 徐斌,伍晓宇,罗烽,等. 0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀[J]. 光学 精密工程,2012,20(1):1811-1823. XU B,WU X Y,LUO F,et al.. Ablation of 0Cr18Ni9 stainless steel films by femtosecond laser[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(1):1811-1823.(in Chinese) [3] 刘杰,杨永强,苏旭彬,等. 多零件选区激光熔化成型效率的优化[J]. 光学 精密工程,2012,20(4):699-705. LIU J,YANG Y Q,SU X B,et al.. Efficiency optimization of selective laser melting for multi-parts[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(4):699-705.(in Chinese) [4] 钟如涛,王玉涛,黄冶军. 高功率激光器的发展现状及应用[J]. 激光杂志,2011,32(2):4-7. ZHONG R T,WANG Y T,HUANG Y J. The developing status and application of high power laser[J]. Laser J.,2011,32(2):4-7.(in Chinese). [5] 吴东,尹波,周秋菊,等. 用Nd: YAG激光焊接殷钢薄板材料[J]. 光学 精密工程,2009,17(3):557-562. WU D,YIN B,ZHOU Q J,et al.. Nd: YAG Laser beam welding invar36 alloy sheet[J]. Opt. Precision Eng.,2009,17(3):557-562.(in Chinese) [6] 邓家科,王中,朱付金,等. 数控激光切割技术发展趋势与市场分析[J]. 激光与光电子学进展,2009(5):59-63. DENG J,WANG ZH,ZHU F J,et al.. Developing tendency and market analysis for CNC laser cutting technology[J]. Laser Optoelectronics Progress,2009(5):59-63.(in Chinese) [7] 张兴亮,郭立红,张传胜,等. CO2激光器高压脉冲触发系统的设计[J]. 中国光学,2012,5(4):416-422. ZHANG X L,GUO L H,ZHANG CH SH,et al. Design of high-voltage pulse trigger system for CO2 laser[J]. Chinese Optics,2012,5(4):416-422.(in Chinese) [8] DUBEY A K,YADAVA V. Laser beam machining:a review[J]. International J. Machine Tools & Manufacture,2008(48):609-628. [9] 刘娟,唐霞辉,彭浩,等. 高效率3工位激光焊接系统的控制优化[J]. 激光技术,2010,34 (1):56-59. LIU J,TANG X H,PENG H,et al.. Optimization of control system for three-working-position high efficiency laser welding[J]. Laser Technology,2010,34(1):56-59.(in Chinese) [10] 刘霄海,葛宏宇,侯国忠. 一种多路激光光源设备的结构设计[J]. 中国新技术新产品,2010(14):148. LIU X H,GE H Y,HOU G ZH. A structure design of multiple laser source device[J]. China New Technologies and Products,2010(14):148.(in Chinese) [11] 蓝劾,叶健,覃海,等. 多级等能量分光系统:中国,201110337015.3 [P],2011-10-31. LAN H,YE J,QIN H,et al.. Multilevel homenergic beam splitting system,CHN:201110337015.3 [P],2011-10-31.(in Chinese) [12] 罗曦,陈培锋,王英,等. 新型高功率激光加工用激光光束展宽方法的探索性研究[J]. 中国激光,2011,38(4):93-99. LUO X,CHEN P F,WANG Y,et al.. An exploratory investigation of wide-band beam shaping for high power laser processing[J]. Chinese J. Lasers,2011,38(4):93-99.(in Chinese) [13] 姜梦华,李强,雷訇,等. 高峰值功率自准直脉冲Nd: YAG激光加工无锥度直孔研究[J]. 中国激光,2011,38(10):60-66. JIANG M H,LI Q,LEI H,et al. Study on producing non-tapered holes with adaptively collimating high peak power pulsed Nd: YAG laser[J]. Chinese J. Laser,2011,38(10):60-66.(in Chinese) [14] 刘永刚,王宝华,侯玮,等. 86 W准基膜激光二极管侧面抽运Nd: YAG激光器[J]. 激光与光电子学进展,2011,48(7):113-116. LIU Y G,WANG B H,HOU W,et al.. Side-pumped Nd: YAG laser of 86 W quasi-fundamental mode diode-lasers[J]. Laser Optoelectronics Progress,2011,48(7):113-116.(in Chinese) [15] 姜梦华,李强,雷訇,等. 平均功率3000 W的MOPA脉冲Nd: YAG激光器[J]. 中国激光,2011,38(11):39-44. JIANG M H,LI Q,LEI H,et al.. A pulsed master-oscillator power-amplifier Nd: YAG laser with average power of 3000 W[J]. Chinese J. Lasers,2011,38(11):39-44.(in Chinese) [16] 肖崇溧,万春明,凌铭. 传导冷却侧面抽运Nd: YAG脉冲激光器[J]. 光学学报,2011,31(4):179-182. XIAO CH L,WAN CH M,LING M. Side-pumped Nd: YAG pulsed laser with conduction cooling[J]. Acta Optica Sinica,2011,31(4):179-182.(in Chinese) [17] 王鹏程,邓永丽,郝明明,等. 高亮度半导体激光阵列光纤耦合模块[J]. 发光学报,2012,33(12):1335-1341. WANG P CH,DENG Y L,HAO M M,et al.. High brightness fiber coupled diode laser module[J]. Chin. J. Lumin.,2012,33(12):1335-1341.(in Chinese) [18] 王鹤淇,孟范江,郭立红,等. DSP的高功率TEACO2激光器控制系统的高精度数据采集[J]. 中国光学,2011,4(4):411-417. WANG H Q,MENG F J,GUO L H,et al.. High precision data acquisition of control system for high-power TEA CO2 laser based on DSP[J]. Chinese Optics,2011,4(4):411-417.(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-17
  • 修回日期:  2013-06-23
  • 刊出日期:  2013-08-10

Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计

doi: 10.3788/CO.20130604.0529
    基金项目:

    中央财政支持地方高校专项资金资助项目(激光先进制造创新培养基地)(No.510-C10293);广东省教育部产学研结合重点资助项目(No.2010A090200048);广东省教育厅学科建设专项资助项目(No.CXZD1139)

    作者简介:

    张健(1982-),男,山东济宁人,博士研究生,主要从事激光技术及其应用方面的研究。E-mail:zhangjian200623@sina.com;张庆茂(1966-),男,河北昌黎人,教授,1995年于吉林工业大学获得硕士学位,2000年于中国科学院长春光学精密机械与物理所获得博士学位,主要从事激光先进制造技术方面的研究。E-mail:zhangqm@scnu.edu.cn

    张健(1982-),男,山东济宁人,博士研究生,主要从事激光技术及其应用方面的研究。E-mail:zhangjian200623@sina.com;张庆茂(1966-),男,河北昌黎人,教授,1995年于吉林工业大学获得硕士学位,2000年于中国科学院长春光学精密机械与物理所获得博士学位,主要从事激光先进制造技术方面的研究。E-mail:zhangqm@scnu.edu.cn

    通讯作者: 张庆茂
  • 中图分类号: TN248.1

摘要: 针对现有激光器多光路加工特点,采用Nd: YAG脉冲激光器为光源,研制出激光器双光路输出分时控制系统。提出了具体的分时分光技术方案,设计出能够实现分时分光的分光装置,以及对装置的工作状态进行实时控制的分时控制电路,并确定了系统的程序流程。在不降低输出功率的前提下,实现了激光在不同时间、不同输出端口的输出,完成了分时分光。为避免因分光装置抖动而造成的光纤损坏,利用黑色相纸对光斑进行采样。结果表明:在全反镜改变位置后至激光输出,延时300 ms为最佳时间。该系统能实现激光的时分复用、动态分光,满足了多光路输出需求;而且系统的扩展能力强,能够根据实际激光加工状况,为激光加工设备的改进和升级提供思路。

English Abstract

张健, 张庆茂, 吴锐欢, 陈国, 李泽曦, 刘颂豪. Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计[J]. 中国光学, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
引用本文: 张健, 张庆茂, 吴锐欢, 陈国, 李泽曦, 刘颂豪. Nd: YAG脉冲激光器双光路输出分时控制系统的设计[J]. 中国光学, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
ZHANG Jian, ZHANG Qing-mao, WU Rui-huan, CHEN Guo, LI Ze-xi, LIU Song-hao. Design of Nd: YAG pulsed laser double-pass output time-sharing control system[J]. Chinese Optics, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
Citation: ZHANG Jian, ZHANG Qing-mao, WU Rui-huan, CHEN Guo, LI Ze-xi, LIU Song-hao. Design of Nd: YAG pulsed laser double-pass output time-sharing control system[J]. Chinese Optics, 2013, 6(4): 529-535. doi: 10.3788/CO.20130604.0529
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