[实用新型]固体脉冲激光清洗装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于物体表面的污垢清洗以及钢铁除锈的 激光清洗装置，具体的说是一种固体脉冲激光清洗装置。

背景技术

在工业生产中，常需要用到清洗技术。如工业制品在电镀、磷化、 喷涂、焊接、包装以及集成线路的装配时，为保证工件质量，必须除 去产品表面附着的油脂、灰尘、锈垢或残留的溶剂、粘结剂等污物。 在轮胎制作过程中，多次成型使模具花纹内部残留部分橡胶，再成型 会降低轮胎成品率，需要定期对模具进行清洗，传统的清洗方法存在 各种问题，需要寻找一种更合适的清洗方法。

激光具有高能量密度、高单色性及高方向性等优点，使得它在工 业和农业等方面得到了广泛的应用，尤其是在制造业中，它被誉为“21 世纪的万能加工工具”。激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件 表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地 清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程，清 洗清洁度和清洗效率高，是一种“绿色”清洗技术。

我国激光清洗技术的研究和设备的开发起步晚，基本上是跟踪国 外的发展。虽然在较短时间内取得了一些成果，但是与国外相比存在 明显的差距。目前，国内自己开发的产品多是采用低功率激光声光调 Q获得高峰值功率的激光脉冲输出会聚成极小光斑以形成高能量密度 来达到清洗阈值，虽然脉冲重复率很高，且勉强达到清洗要求，但过 小的光斑却造成清洗的速度相当低下，要完成一个工件的清洗，其时 间往往数小时记。而且，这种激光清洗设备虽小而便携，但由于平均 输出功率低，清洗力底下，往往对于一些顽固清洗，难以派上用场。 若想要提高平均输出功率，鉴于声光调Q的限制，只能采用电光方法， 如201310424758.3公开的发明名称为“一种飞机蒙漆激光清洗设备” 的专利申请，其就是采用电光调Q的方法以提高激光输出功率，这又 带来另一个问题，那就是电光调Q重复率一般不会很高，这又使得激 光清洗效率不高。如何才能兼顾激光清洗设备的高清洗力和高清洗效 率是技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单，体 积小，性能稳定，具有高清洗力、高清洗效率、脉冲重复率范围大、 应用广泛的固体脉冲激光清洗装置。

技术方案包括沿激光传输路径布置的激光器系统和光束传输系 统，还包括有激光清洗头，其中，所述激光器系统包括全反镜、输出 镜及位于二者构成的谐振腔内的连续泵浦单元，所述连续泵浦单元与 全反镜之间还插入一对望远系统，所述一对望远系统之间设有电机驱 动的机械调制盘,所述机械调制盘上开有至少一个通光孔；所述激光 清洗头包括将来自光束传输系统的激光束聚焦成点状光斑的场镜和 通过扫描将场镜聚焦的点状光斑变为长条形激光能量线的一维振镜 系统。

所述光束传输系统包括沿激光传输路径布置的耦合系统、高能光 纤以及光束整形系统。

还包括有控制系统，所述控制系统的输出端分别与激光器系统中 的连续泵浦单元、电机以及激光清洗头中的一维振镜系统连接。

所述通光孔为带有锥度的圆孔、切口或其它几何形状的通孔。

所述激光器系统中采用一个高速旋转的机械调制盘以实现激光器 系统的Q调制，其主要的工作原理如下：机械调制盘旋转的过程中， 其上的非通光部位旋转到激光光轴上时，相当于在激光光轴上插入一 个不通光的物体，从而导致激光器无法振荡；如果此时通过连续泵浦 单元提供能量，那么将在激励介质中逐渐积累能量；随着机械调制盘 的旋转，当通光孔旋转到激光光轴上时，相当于将激光光轴上插入的 不通光物体快速移出，激光器在激励介质中所存储能量对应的增益作 用下快速形成振荡，并实现高峰值功率短脉冲输出。在机械调制盘旋 转的过程中，非通光部位与通光孔交替遮挡和通过激光光轴，因此激 光器被周期性的关断和开启；如果此时通过连续泵浦单元提供连续的 激光能量，那么激光器将输出高重复频率、高能量的激光脉冲。通过 控制电机驱动的机械调制盘高速旋转，如采用每分钟数千至数万转的 转速，其转速由控制系统控制；还可以根据需要在机械调制盘中设置 较多的通光孔，如开有5-100个，这样脉冲重复频率可在为 100Hz～100kHz的范围选择。