[发明专利]一种用于材料处理的新型多波段光源及其实现方法

说明书

本发明公开了一种用于材料处理的新型多波段光源及其实现方法，450nm附近的蓝色光源和其它波段的光源，其它波段的光源800‑1100nm红外或近红外光光源，蓝色光源和其它波段的光源耦合含有多波段的输出光，产生的光源包含有450nm附近蓝光和其它波段如1064nm红外波段光，所有波段的光源均可根据需要独立进行调制，以连续或脉冲模式运行，可以大幅提高对铜，铝，金等材料的焊接和处理能力，提高红外光对材料的作用效率，蓝光可将材料局部加热到近熔化状态，此时材料局部对红外光吸收效率增加，而红外则以更大功率进一步将熔化局部加大加热，完成所需材料处理任务。

技术领域

本发明涉及到一种新型多波段光源及其实现方法，特别涉及一种用于材料处理的新型多波段光源及其实现方法。

背景技术

目前红外激光器，尤其是光纤激光，在材料处理上有很广泛的应用，但是，红外激光器最大的问题，在于金属铜的焊接，由于金属铜在微电子工业，汽车工业和其它方面的广泛应用，对这类材料的加工处理，其重要性是不言而喻的，红外激光器一直以来很难处理铜的焊接，主要原因，在于低吸收率，如图1所示，铜在常用的1um红外波段附近只有约5％的吸收，这意味着用红外激光处理铜材料就需要更高的峰值功率，这会导致很多问题，比如表面氧化，粗糙度变化，焊接重复性较差，焊点飞溅等等，对异种金属，如铜/铝，铜/不锈钢，焊接难度也非常大。

解决以上问题的方案之一，是采用蓝光光光源，如图1所示，铜在蓝光波段(450nm)附近，吸收率达65％，是红外波段的12倍多，对其它金属，蓝光的吸收效率比起红外光也都有不同程度的提升，如对铝提高约3倍，对镍和不锈钢分别提高约2倍，对金提高约50倍，高吸收效率可以用来显著改善工艺窗口，实现高质量无飞溅焊接等红外光无法实现或低效率的焊接模式。

目前的蓝光光源，已知最先进的系统，是由美国Nuburu公司制造的500瓦/400um纤芯输出的450nm激光器，由于各方面技术的原因，蓝光系统的输出功率很难达到千瓦或万瓦级，输出功率密度也很有限，因此在实际应用中，蓝光系统仍然不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于材料处理的新型多波段光源及其实现方法，具有耦合的蓝光和多波段光，提高红外光对材料的作用效率，蓝光可将材料局部加热到近熔化状态，此时材料局部对红外光吸收效率增加，而红外则以更大功率进一步将熔化局部加大加热，完成所需材料处理任务的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于材料处理的新型多波段光源，450nm附近的蓝色光源和其它波段的光源，其它波段的光源800-1100nm红外或近红外光光源，蓝色光源和其它波段的光源耦合含有多波段的输出光；

所述多波段的输出光以及通过合束器的输入子光源，一个输入子光源为450nm蓝光，另一个输入子光源为450nm的蓝光和其它波段光源通过滤波片耦合产生；多波段的输出光以及通过偏振合束器的输入子光源，输入子光源由450nm蓝光和1064nm红外光通过偏振合束器耦合产生；

所述光源产生450nm蓝色和1064nm红外的混合多波段光，光纤线将激光从主机接到工件加工处，石英接口与聚焦透镜模块将激光聚焦到工件的表面。

所述连续或脉冲模式运行的激光脉冲由预脉冲和主脉冲组成，预脉冲为450nm的蓝光能量，而主脉冲为1064nm红外光能量。

本发明提供另一技术方案，一种用于材料处理的新型多波段光源的实现方法，包括以下步骤：

步骤一：由二极管激光产生制取输入光为450nm的蓝色光源；

步骤二：由二极管激光产生或由光纤激光产生制取输入光为其它波段光源，其它波段光源为800-1100nm红外或近红外光；

步骤三：输入光由常用的透镜耦合方法耦合，分别进入对应的光纤；

步骤四：光纤由光纤合束器融接到输出光纤内，输入光也经由合束器在输出光纤内合并成为输出光。