专利名称：脉冲振荡型固体激光器装置和激光加工装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种有利于解决加工中不稳定性问题的脉冲振荡型固体激光器装置和一种不会由于激光输出的涨落而产生加工缺陷的激光加工装置。
背景技术：
在激光二极管(以下称作LD)激励的其输出和亮度得到很大提高的固体激光器装置方面新近取得的进步使得激光器装置可以以高速度和高精度地进行精密的焊接加工或精细的切割加工，而这对于常规的加工装置是不可能办到的。另外还可以将该激光器装置用于电气/电子元件的点焊或缝焊，或是应用到表面标记或刻划加工，或是金属、半导体或陶瓷的钻孔或切割加工。
做为常规固体激光器装置的一个代表性实例，图9展示了一种固体激光器装置的配置，其主要包括LD激励的脉冲式Nd:YAG激光器装置的主体，其中激光器激励介质是一个棒状Nd:YAG晶体，平均输出在300W量级。
棒直径为5mm、长度为116mm的Nd:YAG晶体1由LD激励装置2辐射出的LD光3激励，而其中的LD激励装置2配备有60条平均光输出为20W/条、以808nm为中心波长振荡的LD，从Nd:YAG晶体1辐射出的1.06μm的光在全反射镜5和输出耦合反射镜6之间被选择放大，从而成为Nd:YAG激光7并再从输出耦合反射镜6辐射，其中输出耦合反射镜6的反射系数为70％，反射镜5、6构成一个谐振腔长度为400mm的激光谐振腔4。另外，由直流稳压电源8对LD激励装置2提供电力，并且直接或通过由纯净水冷却系统9提供的纯净水控制Nd:YAG晶体1和LD激励装置2的温度以保持其周围部分的温度恒定，以便维持Nd:YAG激光器的输出稳定。
另外，NdYAG激光7的一部分通过分束器10成为用于监视的激光11并穿过功率衰减器12再进入高速功率传感器13。其它的激光7由入射会聚光学系统14会聚，从而满足用于传输的纤芯直径为0.3mm、长度为10m的光纤的传输条件。从传输光纤15发出的激光由辐射会聚光学系统18形成或聚焦，以致于在光束形状上适于放置在CNC台16上的待加工物体17并再进行所需的激光加工。
在此配置中使激光7成为反馈控制来自直流稳压电源8的LD激励装置2的导通电流，从而使高速功率传感器13监视的激光输出值与指令的激光输出值一致。
但是，把PIN型Si光电二极管用作监视用的激光束的高速功率传感器的常规配置有下列缺点。
(1)因为对于功率传感器可接受的输入光水平是毫瓦(mW)水平，所以需要利用高精度功率划分装置与高衰减装置结合，将实际的Nd:YAG激光衰减到大约千分之一百的程度。但是，用作高精度功率划分装置和高衰减装置的光学元件的功率划分率和功率衰减率由于湿度变化或粘结到该光学元件的尘埃而易于改变其特性，这使得很难由监视用的激光输出精确地预测实际的Nd:YAG激光输出。
(2)因为探测高速功率传感器的灵敏度的温度依赖性很大，如0.2～1.0％/℃，所以探测灵敏度容易由于环境温度的变化而改变。因而很难以稳定的方式由监视用的测得的激光输出对放置在周围温度不恒定的环境中的激光装置主体精确地预测实际Nd:YAG激光输出。
这样的结果是由于高功率传感器的上述问题，Nd:YAG激光器装置不能获得稳定的绝对精度不大于2％的Nd:YAG激光输出，其中Nd:YAG激光器装置由高速功率传感器测得的用于监视的激光输出值控制成一个反馈信号。继而出现一个问题，即对于利用上述配置的激光器装置主体的激光加工，加工缺陷如精度缺陷或强度缺陷是不可避免的。
另外，对于利用此类脉冲振荡型固体激光器装置的激光加工，希望避免由于激光输出的涨落所致的加工缺陷。下面就是熟知的此类激光加工装置。
做为一个常规的实例，
图10展示了LD激励的脉冲式Nd:YAG激光加工装置的配置，其主要目的是进行激光焊接加工，其中的激光器激活介质是棒式Nd:YAG晶体101，平均输出在300W量级。
棒直径为5mm、长度为116mm的Nd:YAG晶体101由LD激励装置102辐射的LD光束103激励，其中LD激励装置102配置有60条20W/条的LD，LD以808nm为中心波长振荡，从Nd:YAG晶体101辐射的1.06μm的光束在全反射镜105和输出耦合反射镜106之间被选择放大，从而成为NdYAG激光107并再从输出耦合反射镜106辐射出去，其中输出耦合反射镜106的反射系数为70％，反射镜105、106构成谐振腔长度为400mm的激光谐振腔104。另外，对Nd:YAG晶体101和LD激励装置102直接或通过纯净水冷却系统109提供的纯净水进行温度控制，以保持其周围部分的温度恒定，从而维持稳定的Nd:YAG激光输出。
Nd:YAG激光107的一部分从分束器109反射，取做监视光110并进入热电转换型的监视光输出测量仪111，从而测量输出，并且穿过分束器109的其它Nd:YAG激光107进入光阀打开的入射光会聚系统113，并会聚到传输光纤114以被传输，其中光纤114的纤芯直径为0.3mm，长度为10m。在光阀112关闭的情形中Nd:YAG激光107进入热电转换型激光输出测量仪115以测量输出。
通过利用指令稳压电源116控制LD电流来进行Nd:YAG激光输出的开/关切换控制，并且由激光辐射到外部之前获得的激光输出特性决定的LD电流一般对应于理想的激光输出。另外，通过比较监视光110的输出值与监视光110的规定值来进行Nd:YAG激光107的输出监视。
由辐射会聚光学系统119将光纤114辐射的激光形成或聚焦成适于加工放置在CNC台117上的待加工物体118的光束形状，并再进行理想的激光加工。
因为配备常规配置的加工装置的热电转换型监视光输出测量仪111的响应速度较慢，如0.1～3s，所以通常要花与探测误差的响应速度相同的时间，即使可以高精度地进行测量也是如此。在不超过时间常数或脉冲振荡操作期间停止激光振荡操作的情况下，其中脉冲振荡操作中的脉冲重复频率不大于100Hz，不能以足够高的精度测量平均激光输出，如图11所示。继而在短脉冲振荡操作周期中或在不超过上述频率的低频脉冲振荡操作中不能监视辐射的激光输出，尽管测量到监视光束的输出。
结果是当激光输出由于构成激光谐振腔104的全反射镜105和输出耦合反射镜106因粘结到其上的尘埃或污物造成的损坏而急剧下降时，出现这样的问题，如因为误差状态如输出下降的检测被延迟或不能检测，在没有正常激光加工的情况下继续加工。
发明概述本申请的发明提供了一种脉冲振荡型LD激励的固体激光器装置，解决了由激光输出不稳定导致的加工不稳定的问题。
为了解决上述问题，本申请的发明提供了一项可以改变LD电流的闭路控制系统的技术，其中监视器的激光输出是对开路控制系统的反馈信号，其中对应于激光输出值的LD电流值以简单的方式导出。
基本的情况是，在激光束从激光装置主体中辐射出来之前，在激光装置主体内部进行激光振荡操作，并获得脉冲激光输出值和脉冲LD电流值之间的精确相关性。在激光束辐射到激光器装置之外的情形中，根据获得的脉冲激光输出值和脉冲LD电流值之间的关联性导出对应于理想脉冲激光输出值的脉冲LD电流值。
根据本配置，因为可以制定一个导出脉冲LD电流值以获得理想的脉冲激光输出值的方案，所以可以在所有的时间里获得稳定的激光输出值。结果，对于利用激光装置主体的激光加工装置，因为加工缺陷、如精度缺陷或源自于激光输出过度或不足的强度缺陷减少，加工的生产率提高并且成本降低。另外，可以节省加工材料资源并降低运行成本，由此提供一种更为环保的激光加工装置。
另外，本的发明提供了一种激光加工装置，其中从脉冲式LD激励的固体激光器装辐射出的脉冲激光束在所有的时间里受到监视，当探测到错误输出值时激光器装置暂停，从而不会产生由于激光输出的涨落导致的加工缺陷。
为了解决上述问题，本发明采用这种一种配置，其中监视光输出测量仪可以在所有时间里测量监视光输出。例如，测量仪是一种PIN型Si光电二极管，在固体激光器装置的振荡波段内具有足够的探测灵敏度和几秒的响应速度。
预先测量并记录监视器的激光输出值的正常值，将记录值设为比较的标准，并将比较的标准与普通操作时监视光输出的监视周期中测得的激光输出值比较。如果测得的值超过特定值，则出现了错误的加工。
因为在设置为比较标准的特定监视周期中以最大激光输出值监视激光输出值，所以用于比较的标准数量减为最小。然后将储存的存储量减为最小，并且也加速了比较计算的处理。
通过根据本发明采用了监视光输出的监视技术，本发明可以测量脉冲激光输出值并探测毫秒量级的错误激光输出，尽管短期振荡操作或甚至是脉冲重复频率不大于100Hz。
这样的结果是，对于利用激光加工装置的激光加工，因为大大减少了加工缺陷如精度缺陷或源自于激光输出过度或不足的强度缺陷，所以提高了加工的生产率并降低了加工成本。另外，可以节省加工材料资源和降低运行成本，由此提供了更为环保的激光加工装置。
附图简述图1是表示本发明一个实施例的模型简图；图2是根据所述实施例设置的激光输出校准数据简图；图3是根据所述实施例的控制装置功能框图；图4是表示控制装置过程梗概的流程图；图5是表示本发明另一实施例的模型简图；图6是根据上述实施例的监视激光输出的简图；
图7是上述实施例的功能框图；图8是上述实施例的过程流程图；图9是表示常规实例的模型简图；图10是对应于图5的常规实例简图；图11是根据常规实例的监视光输出的简图。
实施本发明的最佳模式下面将参考附图所示的实施例对本发明做详细的描述。
做为本发明的一个实施例，图1表示固体激光器装置的一种配置，该激光器装置的主要目的是进行激光焊接加工，其主要包括LD激励的脉冲式Nd:YAG激光器装置主体A，其中的激光激活介质是棒状Nd:YAG晶体1，平均输出在300W量级。
棒直径为5mm、长度为116mm的Nd:YAG晶体1由LD激励装置2辐射出的LD光3激励，而LD激励装置2配置有60条振荡中心波长为808nm的20W/条LD，从Nd:YAG晶体1辐射出的1.06μm的光在全反射镜5和反射系数为70％的输出耦合反射镜6之间被选择放大，从而成为Nd:YAG激光7并再从输出耦合反射镜6辐射出去，其中反射镜5和6构成长度为400nm的谐振腔。另外，由直流稳压电源8对LD激励装置2提供电力，并且直接或通过纯净水冷却系统9提供的纯净水对Nd:YAG晶体1和LD激励装置2进行温度控制以保持其周围部分的温度恒定，以便维持Nd:YAG激光输出稳定。
在输出耦合反射镜6和入射光会聚系统14之间的光束传输通道中布置一个光闸10和激光输出测量仪13，并当光闸10打开时，Nd:YAG激光7进入入射光会聚系统14并聚焦到传输用光纤15中，光纤的纤芯直径为0.3mm，长度为10m。形成的由传输用光纤15射出的激光被入射光会聚系统聚焦，从而形成形状适合于加工防止在CNC台16上的带加工目标17的形状，并再进行所需的激光加工。
根据该配置，以在利用Nd:YAG激光7的激光加工之前对激光加工实施精确的激光输出值为目标进行激光输出值的校准。为此目的，本实施例的固体激光器装置设置有图3所示的控制装置20。控制装置20包括一个存储部分21、计算部分22和一个输出部分23，其中存储部分21储存先前规定的矩形脉冲电流值并对应于美工矩形脉冲电流值的脉冲激光输出值，计算部分22根据储存在存储部分21中的矩形脉冲电流值和脉冲激光输出值线性预测对应于必需的脉冲激光输出的脉冲电流值，输出部分23对激光二极管输出由计算部分22线性预测的脉冲电流值。在此实施例中，通过计算部分22提前计算必需的值，如储存在存储部分21中的脉冲激光输出值。控制装置20由存储部分21组成，计算部分22和输出部分23可以用普通的微型计算机设置，包括CPU、存储器和接口，当然，控制装置20也可以由单一用途的机器建立。
下面将展示利用上述控制装置20进行校准的过程。
在此将用于校准激光输出的抽样值设为5个，做为调节脉冲电流值以给出激光器振荡阈值的LD电流It设为25A。(参见图2)(1)关闭光闸10并改变光传输通道，使得Nd:YAG激光7的所有激光输出都进入热电转换型激光输出测量仪13中。
(2)在脉冲宽度为τ、脉冲重复频率为f的条件下以第一抽样LD电流值I1做为矩形脉冲电流值进行激光器振荡操作，通过电热转换型激光输出测量仪13测量平均激光输出Pa1，再由计算部分22从下列表达式(1)中算出脉冲激光输出值P1将其储存到存储部分21。
Pn＝Pan/(τ·f)表达式(1)当τ＝5ms，f＝200Hz以及I1＝30A时，Pa1＝20W，这导致P1＝20W。另外，Pa1的测量数据是指令LD电流进入3秒钟后的值。
(3)以I2、I2、I4、I5的顺序单独增大样品ID的电流值，其中这些电流具有相同的脉宽和相同的脉冲重复频率，由计算部分22计算每个样品LD的电流值中脉冲激光输出值P2、P3、P4、P5，将其储存到存储部分21中，使样品LD的电流值不超过LD电流It并暂停激光器振荡操作。
当I2＝50A，I3＝70A，I4＝90A以及I5＝110A时，P2＝530W，P3＝1260W，P4＝2050W以及P5＝3160W。
另外，每个激光器平均输出值Pan(n＝2～5)的每个测量数据是指令样品LD电流进入3秒钟之后的值。
(4)以下列线性表达式预测激光二极管导通脉冲电流值Ic，其中根据每个样品LD电流值和脉冲激光输出值的数据获得高达测得的最大脉冲激光输出值P5的任意脉冲激光输出值Pp。
在P1＜Pp≤P2的情况下Ic＝((I2-I1)/(P2-P1))·Pp+(P2I1-P1I2)/(P2-P1)表达式(2)-1在P2＜Pp≤P3的情况下Ic＝((I3-I2)/(P3-P2))·Pp+(P3I2-P2I3)/(P3-P2)表达式(2)-2在P3＜Pp≤P4的情况下Ic＝((I4-I3)/(P4-P3))·Pp+(P4I3-P3I4)/(P4-P3)表达式(2)-3在P4＜Pp≤P5的情况下Ic＝((I5-I4)/(P5-P4))·Pp+(P5I4-P4I5)/(P5-P4)表达式(2)-4在0＜Pp≤P1的情况下Ic＝((I1-It)/P1)·Pp+It 表达式(3)如果表达式(2)-1～表达式(2)-4由通式表示；则在Pn-1＜Pp≤Pn(n≥2)的情况下Ic＝((In-In-1)/(Pn-Pn-1))·Pp+(PnIn-1-Pn-1In)/(Pn-Pn-1)表达式(2)在校准脉冲激光输出值之后，计算部分22通过表达式(2)和(3)计算对应于所需脉冲激光输出的激光二极管导通脉冲电流值，并且经输出部分23对LD输入电力。上述程序储存在控制装置20的存储部分21中，并且计算部分22根据提出的需要运行程序并将结果储存到存储部分21中。图4是一幅流程图。
结果，在脉冲激光输出值的指令值为150W的情况下，导入28.75A的脉冲LD电流，其中实际脉冲激光输出值为152W，并以大约1.3％的绝对精度获得激光输出。另外，在脉冲激光输出值的指令值为2500W的情况下，导入98A的脉冲LD电流，其中实际脉冲激光输出值为2485W，并以大约0.6％的绝对精度获得激光输出。
在校准激光器装置主体A的脉冲激光输出值的情况下，为控制装置20提供一种以新获得的数据更新脉冲激光输出值的功能，只要在每个激光二极管导通脉冲电流值中获得的脉冲激光输出值与前面的校准中获得的同一电流值中的脉冲激光输出值相比的变化率不超过规定的变化率。
另外，在校准激光器装置主体A的脉冲激光输出值的情况下，当在每个激光二极管导通脉冲电流值中获得的脉冲激光输出值与前面的校准中获得的同一电流值中的脉冲激光输出值相比的变化率不超过规定的变化率时，为控制装置20提供一项显示关于激光器装置主体A的误差的误差内容并停止激光器装置主体A的校准的功能，无需以新获得的数据更新脉冲激光器的输出值。
以上所述是本发明的一个实施例，但每个组件的具体配置不必局限于常数实施例，在不脱离本发明实质的前提下可以有各种改型。
如上所述，因为此种配置通过在使用固体激光器装置之前校准激光器装置主体A而解决了由激光输出的不稳定性导致的加工不稳定性的问题，所以可以将此种配置用于激光加工装置。
另外，通过采用下列配置将进一步提高激光加工装置的可靠性。
做为本发明的另一实施例，图5表示激光加工装置的一种配置，该激光器装置的主要目的是进行激光焊接加工，其主要包括LD激励的脉冲式Nd:YAG激光器装置主体A，其中的激光激活介质是棒状Nd:YAG晶体1，平均输出在300W量级。
激光器谐振腔和光束传输系统的配置与常规实例的相同。常规实例与本实施例的最大不同之处在于监视光输出测量仪111变为PIN型Si光电二极管，监视激光110由一个对辐射的激光束反射系数约为1％的分束器109得到。
在对Nd:YAG激光107的输出的监视中，如果将PIN式S光电二极管用作探测器，则可以在激光器辐射的所有时间里检测可以从LD激励的脉冲式Nd:YAG激光器装置AA辐射出的脉冲激光输出。但在图6所示的激光加工的情形中，因为通常使用由依据于待加工部分的激光输出值组成的脉冲激光进行加工，所以必须结合脉冲激光以监视器参考值进行全时监视。在这种情况下，在图6所示的NO.1加工条件下，其中以100Hz的重复频率驱动脉宽为0.5ms的脉冲激光，至少需要0.05ms的监视器抽样间隔，并且如果在辐射激光的同时在整个2.5s的持续时间内进行监视，着大概需要5*104倍的比较计算处理，这需要包括处理速度很高且大存储容量的计算装置的控制装置，导致激光装置的昂贵价格。
在本发明的实施例中，作为抽样法，可以将监视器周期设置为限定在一个特定的短周期，并且只将该周期中的最大值设置为监视的目标。
在激光器装置AA的激光辐射部分和作为激光传输系统的传输光纤114的入射光引导部分之间，把由激光分束的分束器109反射的辐射激光输出设置为进入到作为测量仪的监视光输出测量仪111中的监视激光110，由监视光输出测量仪111直接或经散射反射板测量进入到高速光电传感器中的监视激光110的激光输出值，并且根据分束器109中辐射激光的反射系数推测进入到传输光纤114中的激光输出值。
作为图7中所示激光加工装置的具体配置，激光加工装置包括最大值判断装置120，在辐射激光的同时，获得实际最大激光输出值作为在特定的监视周期中测得的激光输出值的最大值；误差判断装置121，在预定的特定监视周期的一段时间之后，比较该最大值与作为监视水平的特定激光输出值并判断该最大值是否处于一个特定的水平；和故障拍摄装置122，当误差判断装置121判定最大值处于特定范围之外时显示报警内容并同时停止激光加工装置的操作。
可以通过一个包括CPU、存储器和接口的普通微计算机系统很容易地设置误差判断装置121和故障拍摄装置122。
图8是由CPU运行的储存在存储器中的程序的一般性描述的流程图，图8表示辐射激光时的具体监视周期。下面将参见图6和8进行描述。监视光输出测量仪111开始抽样，从而只要辐射激光，就监视监视光输出(S1，S2)并在开始抽样的100ms之后停止监视(S5)。在100ms内获得最大激光输出值(S3，S4)，作为在标准时间监视的代表值。这是因为在S/N值中该最大值最大。步骤S3、S4可以简单地用峰值保持电路代替。在上述步骤中把在标准时间的监视激光输出设置为监视基准，在与实际加工相同的条件下操作激光器装置的同时获得基准最大激光输出值。另外，作为监视基准范围，考虑道传感器灵敏度对于周围环境的变化(一般为0.5％/℃)以及激光加工的允许范围，把基准最大激光输出值的±3％的值设置为特定激光输出值的上限和下限。
在实际加工中，进行与上述获得基准最大激光输出值的步骤同样的步骤(S1～S5)以获得实际最大激光输出值，并在此步骤之外，进行比较步骤(S6)，比较实际最大激光输出值与监视基准范围的特定激光输出值的上限和下限。在实际最大激光输出值处于特定激光输出值的上下限范围之外的情况下，在一进行完故障拍摄过程、如停止激光器装置AA和加工装置的操作(S7)的监视周期结束之后，就在激光加工装置的指示器上显示“激光输出误差”作为警报。
在本实施例的配置中，可以用高精度的简单配置监视激光输出，使得在监视中总是获得激光输出的最大值，并且监视周期一结束就对监视基准值和最新的最大值进行比较。
另外，一出现误差，就可以停止激光加工装置的操作，因为在以低脉冲频率的短输入脉冲进行激光加工时可以监视误差激光输出，而这种低脉冲频率是不可能用于在常规技术中的。
每个部分的具体配置不限于上述实施例。
例如，在其它配置中，监视激光输出的监视周期是激光辐射之后100ms的周期，但也可以是任何将产生相同效果的周期，只要监视周期处于同时辐射激光的一个周期内。
另外，本实施例中的监视周期是激光辐射之后100ms的周期，但可以设置多个监视周期，只要该周期处于辐射激光的一个周期之内，这使得可以以更高的精度监视激光输出。
另外，在上述实施例中使用了一种具有几微秒的响应速度的光电二极管。因为通常用于激光加工的激光的脉宽超过100μs，所以可以预期该探测器10μs的响应速度产生令人满意的效果和功能。
另外，可以把从改变辐射激光的传输通道的反射镜透过的激光或从全反射镜透过的激光设置为上述测量仪的监视光，其中所述的反射镜和全反射镜构成激光谐振腔，直接或经测量仪进入高速光电传感器的监视光的激光输出值可以由测量仪测量，并且透过的激光可以根据透过激光与辐射激光的比例进入激光传输系统。
上述每个实施例可以单独的实施，也可以两实施例结合实施。
在不脱离本发明实质的前提下可以对其它的配置进行各种改型。
工业实用性如上所述，根据本发明的脉冲振荡型固体激光器装置，可以以不大于2％的绝对精度以稳定的方式辐射激光输出值。对于利用上述实施例中的激光加工装置的激光焊接过程，焊接缺陷如吹孔减少，并且焊接深度的变化减少，由此大大提高了焊接质量。
另外，根据本发明的激光加工装置，因为加工缺陷、如精度缺陷或源自于激光输出过度或不足的强度缺陷大大减少，所以加工的生产率提高，加工成本降低。另外，还可以节约加工材料资源并降低运行成本，由此提供了一种更环保的激光加工装置。
权利要求
1.一种脉冲振荡型固体激光器装置，具有一个激励源为激光二极管的激光器装置主体，其中激光二极管在固体激光器激活介质的主能量吸收谱中发射光束，其特征在于在向激光器装置主体之外辐射激光之前，作为脉冲激光输出值的校准操作，对脉冲振荡型固体激光器装置内的激光二极管传导规定的几个不同的矩形脉冲电流值，从而脉冲振荡激光器装置主体，并利用布置在激光器装置主体内的激光输出测量仪测量每个矩形脉冲电流值的平均激光输出值，从而获得输出值平均数据，并且在激光输出辐射到激光器装置主体之外的情况下，根据获得的输出值平均数据线性预测的脉冲电流值被传导至激光二极管，从而获得理想的脉冲激光输出值。
2.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于当校准脉冲激光输出时，利用电热转换型激光输出测量仪作为激光输出测量仪布置在激光器装置主体中，从激光器装置主体发射出的部分激光辐射到激光输出测量仪上，并测量激光输出的平均值。
3.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于在校准激光器装置主体的脉冲激光输出值时，以一超过激光器装置主体的振荡阈值的特定脉冲电流值启动传导至激光二极管的矩形脉冲电流值，利用布置在激光器装置主体内的激光输出测量仪，通过在相同脉冲频率和相同脉宽的条件下依次增大矩形脉冲电流值来测量每个矩形脉冲电流值中的激光平均输出值，并且把由表达式(1)给出的脉冲电流值数据和脉冲激光输出值数据储存在激光器装置主体的控制装置中。Pn＝Pan/(τ·f) 表达式(1)此处，Pn脉冲激光输出值(W)Pan测得的激光输出值(W)τ脉宽(s).f脉冲重复频率(Hz)
4.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于在线性预测的脉冲激光输出值Pp存在于脉冲激光输出值Pn-1和脉冲激光输出值Pn之间的一个中间范围时，其中脉冲激光输出值Pn-1是在校准激光输出值期间获得的数据组中在第(n-1)时刻传导至激光二极管的矩形脉冲电流值In-1中获得的，并且脉冲激光输出值Pn是在第n时刻导入的矩形脉冲电流值中获得，换言之，在Pn-1＜Pp≤Pn的情况下，从表达式(2)自动线性预测的脉冲电流值Ic导入激光二极管并获得理想的脉冲激光输出值。Ic＝((In-In-1)/(P1-Pn-1))·Pp+(PnIn-1-Pn-1In)/(Pn-Pn-1)(2)此处，n是大于2的整数。
5.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于在线性预测的脉冲激光输出值Pp不超过校准激光输出值期间由最小矩形脉冲电流值II获得的脉冲激光输出值P1的情况下，换言之，在0＜Pp≤P1的情况下，从表达式(3)自动线性预测的脉冲电流值Ic导入激光二极管并获得理想的脉冲激光输出值。Ic＝((I1-It)/P1)·Pp+It (3)此处，It是给出脉冲振荡型固体激光器装置的振荡阈值的激光二极管电流值。
6.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于在校准激光器装置主体的脉冲激光输出值的情况下，包括一项能够用新获得的数据更新脉冲激光输出值的功能，只要在每个激光二极管导通电流值中获得的脉冲激光输出值与在前一校准中获得的相同电流值中的脉冲激光输出值相比的变化率等于或小于特定的变化率。
7.如权利要求1所述的脉冲振荡型固体激光器装置，其特征在于在校准激光器装置主体的脉冲激光输出值的情况下，当每个激光二极管导通电流值中获得的脉冲激光输出值与前一校准中获得的相同电流值下的脉冲激光输出值相比的变化率大于某一特定的变化率时，包含一项考虑激光器装置主体的误差并显示误差的内容以及不用新获得的数据更新脉冲激光输出值而停止激光器装置主体的校准的功能。
8.一种激光加工装置，主要包括一个激励源为激光二极管的脉冲振荡型固体激光器装置，其中的激光二极管在固体激活介质的主能量吸收谱中发射光束，其特征在于包括一测量仪，全时测量辐射的激光输出；最大值判断装置，在辐射激光束的同时，获得特定监视周期内测得的激光输出值的最大值；误差判断装置，在预定的特定监视周期的一段时间之后，比较该最大值与作为监视水平的特定激光输出值并判断该最大值是否处于一个特定的范围之内；和故障拍摄装置，当误差判断装置判定最大值处于特定范围之外时显示报警内容并同时至少停止脉冲振荡型固体激光器装置的操作。
9.如权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于在脉冲振荡型固体激光器装置的激光辐射部分和激光辐射部分辐射的激光进入其中的激光传输系统的入射光进入部分之间布置一个对激光束分束的分束器，把从分束器反射的辐射激光输出设置为测量仪的监视光，由测量仪测量直接或经扩散反射板进入到高速光传感器的监视激光的激光输出值，并且根据分束器中辐射激光的反射系数预先测量进入到激光传输系统中的激光输出值。
10.如权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于把从改变辐射激光的传输通道的反射镜透过的激光或从全反射镜透过的激光设置为上述测量仪的监视光，其中所述的反射镜和全反射镜构成激光谐振器，直接或经扩散反射板进入高速光电传感器的监视光的激光输出值可以由测量仪测量，并且可以根据透过激光与辐射激光的比例预先测量引入激光传输系统的激光输出值。
11.如权利要求8、9或10所述的激光加工装置，其特征在于在与进行实际监视的操作条件相同的激光辐射条件下至少进行一次操作，由最大值判断装置自动获得监视周期内测得的激光输出的最大值，并将该最大值设置为实际操作期间故障拍摄装置的监视水平。
12.如权利要求8、9、10或11所述的激光加工装置，其特征在于误差判断装置中激光输出的特定监视周期可以设置为辐射激光的所有周期或是可以测量激光输出值的周期之外的任意周期。
13.如权利要求8、9、10、11或12所述的激光加工装置，其特征在于误差判断装置可以在辐射激光的一个周期中任意设置多个特定监视周期。
14.如权利要求8、9、10、11、12或13所述的激光加工装置，其特征在于激光加工装置配置有一个探测器作为测量激光输出的测量仪，该探测器在固体激光器装置的振荡波段中具有足够的探测灵敏度和几纳秒～几十微秒的响应速度。
全文摘要
一种脉冲振荡型固体激光器装置，具有一个激励源为激光二极管的激光器装置主体，其中激光二极管在固体激光器激活介质的主能量吸收谱中发射光束，其特征在于在向激光器装置主体之外辐射激光之前，作为脉冲激光输出值的校准操作，对脉冲振荡型固体激光器装置内的激光二极管传导规定的几个不同的矩形脉冲电流值，从而脉冲振荡激光器装置主体，并利用布置在激光器装置主体内的激光输出测量仪测量每个矩形脉冲电流值的平均激光输出值，从而获得输出值平均数据，并且在激光输出辐射到激光器装置主体之外的情况下，根据获得的输出值平均数据线性预测的脉冲电流值被传导至激光二极管，从而获得理想的脉冲激光输出值。
文档编号H01S3/131GK1572049SQ0282060
公开日2005年1月26日 申请日期2002年2月18日 优先权日2001年10月16日
发明者家久信明 申请人:株式会社片冈制作所