一種多工作模式激光清洗用光纖激光器的制作方法
1.本發明涉及激光清洗加工技術領域，特別是涉及一種多工作模式激光清洗用光纖激光器。
背景技術：
2.在全球碳排放量激增、全球變暖加劇的大背景下，我國將發展綠低碳經濟列為國家戰略。激光清洗技術具有適用對象廣、清潔度高、綠環保等優點已成為目前最理想的綠清洗技術。
3.目前市面上的激光清洗方式按激光器工作模式分主要有三類，第一類為連續光清洗，使用連續激光器作為光源加上連續光清洗頭進行激光清洗，這類設備的優勢為連續激光器成本較低，缺點為連續光熱輸入大易造成基材微熔從而損傷基材，目前主要用于沒有太高基材損傷沒要求的除銹、除污垢等領域。第二類為脈沖光清洗，使用脈沖激光器加上脈沖光清洗頭進行激光清洗，這類設備的優勢為脈沖光熱輸入小不易損傷基材，缺點為脈沖激光器價格較高，目前廣泛應用于各類除漆、除銹、除污垢、除氧化層等領域。第三類為復合激光清洗，同時使用連續激光器和脈沖激光器兩臺激光器加上雙路清洗頭進行激光清洗，連續光使待清洗附著物吸收能量產生氣化云，在金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力，降低兩者間的結合力，再通過脈沖光的高峰值功率產生的振動沖擊波使結合力不強的附著物直接脫離金屬表面，從而直接實現激光快速清洗。這類設備清洗效率高，但是兩臺激光器的同時使用，成本極高，不具有市場效益，復合清洗目前僅應用于涂層厚、結合力較強的附著物清洗。
技術實現要素：
4.(1)要解決的技術問題
5.本發明實施例提供了一種多工作模式激光清洗用光纖激光器，解決了單一激光清洗方式連續光清洗熱效應強易傷基材、脈沖光清洗激光器成本高、常規復合清洗雙路清洗頭成本高的技術問題。
6.(2)技術方案
7.本發明的實施例提出了一種多工作模式激光清洗用光纖激光器，包括：種子光模組、預放大模組、主放大模組和輸出模組；所述種子光模組與所述預放大模組連接，所述預放大模組與所述主放大模組連接，所述主放大模組與所述輸出模組連接，所述預放大模組設置有一組或多組，所述種子光模組具有連續光和脈沖光的切換功能以實現連續光清洗、脈沖光清洗和復合清洗三種工作模式。
8.進一步地，所述種子光模組包括依次連接的高反光纖光柵、聲光調制器、第一模式剝除器、第一增益光纖、第一合束器、第一泵浦激光器、低反光纖光柵以及第一濾波隔離器，所述聲光調制器與聲光開關控制電路連接。
9.進一步地，所述種子光模組包括依次連接的高反光纖光柵、聲光調制器、第一泵浦
激光器、第一合束器、第一增益光纖、第一模式剝除器、低反光纖光柵以及第一濾波隔離器，所述聲光調制器與聲光開關控制電路連接。
10.進一步地，所述種子光模組包括依次連接的半導體激光器和第一濾波隔離器，所述半導體激光器與調制驅動電路連接。
11.進一步地，所述預放大模組包括依次連接的第二泵浦激光器、第二合束器、第二增益光纖、第二模式剝除器以及第二濾波隔離器。
12.進一步地，所述預放大模組包括依次連接的第二模式剝除器、第二增益光纖、第二合束器、第二泵浦激光器以及第二濾波隔離器。
13.進一步地，所述主放大模組包括依次連接的第三泵浦激光器、第三合束器、第三增益光纖以及第三模式剝除器。
14.進一步地，所述主放大模組包括依次連接的第三模式剝除器、第三增益光纖、第三合束器以及第三泵浦激光器。
15.進一步地，所述主放大模組包括依次連接的正向合束器、第三增益光纖、反向合束器、第三模式剝除器，所述正向合束器包括依次連接的第三泵浦激光器和第三合束器，所述反向合束器包括依次連接的第三合束器和第三泵浦激光器。
16.進一步地，所述輸出模組包括依次連接的激光器輸出頭和激光清洗頭。
17.(3)有益效果
18.綜上，本發明通過種子光模組實現連續光和脈沖光的切換，從而改變所述激光器的出光方式，可以根據具體的除漆、除銹、除污垢、除氧化層需求及現場工況進行調整，實現全連續出光，全脈沖出光，以及連續脈沖交叉出光的多種工作模式進行激光清洗。調節靈活可滿足各類基材損傷程度要求，進而適用于各類應用領域，在同等工作效率情況下脈沖模式功率大幅下降，激光器成本低，適用范圍廣。
附圖說明
19.為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
20.圖1是一種多工作模式激光清洗用光纖激光器的總體結構光路圖；
21.圖2是種子模組正向泵浦結構光路圖；
22.圖3是種子模組電調制結構光路圖；
23.圖4是預放大模組反向泵浦結構光路圖；
24.圖5是主放大模組反向泵浦結構光路圖；
25.圖6是主放大雙向泵浦結構光路圖；
26.圖中：1、種子光模組；2、預放大模組；3、主放大模組；4、輸出模組；5、高反光纖光柵；6、聲光調制器；7、第一模式剝除器；8、第一增益光纖；9、第一合束器；10、第一泵浦激光器；11、低反光纖光柵；12、第一濾波隔離器；13、第二泵浦激光器；14、第二合束器；15、第二增益光纖；16、第二模式剝除器；17、第二濾波隔離器；18、第三泵浦激光器；19、第三合束器；20、第三增益光纖；21、第三模式剝除器；22、激光器輸出頭；23、激光清洗頭；24、聲光開關控
制電路；25、調制驅動電路；26、半導體激光器。
具體實施方式
27.下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例的詳細描述和附圖用于示例性地說明本發明的原理，但不能用來限制本發明的范圍，即本發明不限于所描述的實施例，在不脫離本發明的精神的前提下覆蓋了零件、部件和連接方式的任何修改、替換和改進。
28.需要說明的是，在不沖突的情況下，本技術中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參照附圖并結合實施例來詳細說明本技術。
29.請參考圖1，本發明的實施例提出了一種多工作模式激光清洗用光纖激光器，包括：種子光模組1、預放大模組2、主放大模組3和輸出模組4；所述種子光模組1與所述預放大模組2連接，所述預放大模組2與所述主放大模組3連接，所述主放大模組3與所述輸出模組4連接，所述預放大模組2設置有一組或多組，所述種子光模組1具有連續光和脈沖光的切換功能，用于改變所述激光器的出光方式，可以根據具體的除漆、除銹、除污垢、除氧化層需求及現場工況進行調整，實現全連續出光，全脈沖出光，以及連續脈沖交叉出光的多種工作模式進行激光清洗。調節靈活可滿足各類基材損傷程度要求，進而適用于各類應用領域，在同等工作效率情況下脈沖模式功率大幅下降，激光器成本低，適用范圍廣。
30.請參考圖1，在一些實施例中，所述種子光模組1采用反向泵浦方式，其包括依次連接的高反光纖光柵5、聲光調制器6、第一模式剝除器7、第一增益光纖8、第一合束器9、第一泵浦激光器10、低反光纖光柵11以及第一濾波隔離器12，所述聲光調制器6與聲光開關控制電路24連接。工作時，所述第一泵浦激光器10先輸出連續泵浦光，泵浦光經過第一合束器9進入第一增益光纖8使增益光纖內翻轉粒子數增加完成光纖儲能過程，此時聲光調制器6處于關閉狀態，諧振腔內q值小損耗高還未達到激光輸出閾值，當聲光開關控制電路24給出信號將聲光調制器6調節至開啟狀態時，諧振腔內q值變大損耗降低出快速輸出激光，通過聲光調制器6的快速開關形成納秒脈沖激光輸出。當聲光開關控制電路24控制聲光調制器6持續開啟，則激光器輸出連續激光。其中高反光纖光柵5和低反光纖光柵11作用為選出需要的激光波長，第一模式剝除器7作用為濾除殘余的泵浦激光，第一濾波隔離器12作用為保證信號光正向通過傳輸到預放大模組2，同時防止回反光傳輸到種子光模組1中影響激光器的正常工作。
31.請參考圖2，在一些實施例中，所述種子光模組1采用正向泵浦方式，其包括依次連接的高反光纖光柵5、聲光調制器6、第一泵浦激光器10、第一合束器9、第一增益光纖8、第一模式剝除器7、低反光纖光柵11以及第一濾波隔離器12，所述聲光調制器6與聲光開關控制電路24連接。
32.請參考圖3，在一些實施例中，區別于上述正向泵浦方式和反向泵浦方式，另一種實現方式的所述種子光模組1包括依次連接的半導體激光器26和第一濾波隔離器12，所述半導體激光器26與調制驅動電路25連接。具體為所述調制驅動電路25輸出連續信號時，所述半導體激光器26輸出連續光，再通過第一濾波隔離器12傳輸到預放大模組2，激光器輸出為連續光；所述調制驅動電路25輸出脈沖信號時，所述半導體激光器26輸出脈沖光，再通過第一濾波隔離器12傳輸到預放大模組2，激光器輸出為脈沖光；所述調整驅動電路輸出連續
信號后再輸出脈沖信號時，所述半導體激光器26輸出連續光后再輸出脈沖光，再通過第一濾波隔離器12傳輸到預放大模組2，激光器輸出光為連續光和脈沖光。
33.在一些實施例中，所述預放大模組2采用正向泵浦方式，其包括依次連接的第二泵浦激光器13、第二合束器14、第二增益光纖15、第二模式剝除器16以及第二濾波隔離器17。所述第二泵浦激光器13輸出泵浦激光，經過第二合束器14進入第二增益光纖15，所述增益光纖吸收泵浦光反轉粒子數增加發生受激輻射效應，對所述種子光模組1傳輸過來的信號光進行放大，所述第二模式剝除器16將所述第二增益光纖15未吸收的泵浦光濾除，放大后的信號光通過所述第二濾波隔離器17傳輸到后面的所述預放大模組2或所述主放大模組3。根據要達到的不同功率水平光路中可能存在多個預放大模組2，即所述預放大模組2的個數為n+1(n≥0)。
34.請參考圖4，在一些實施例中，所述預放大模組2采用反向泵浦方式，其包括依次連接的第二模式剝除器16、第二增益光纖15、第二合束器14、第二泵浦激光器13以及第二濾波隔離器17。
35.在一些實施例中，所述主放大模組3采用正向泵浦方式，其包括依次連接的第三泵浦激光器18、第三合束器19、第三增益光纖20以及第三模式剝除器21。所述第三泵浦激光器18輸出泵浦激光，經過所述第三合束器19進入所述第三增益光纖20，增益光纖吸收泵浦光反轉粒子數增加發生受激輻射效應，對所述預放大模組2傳輸過來的信號光進行放大，所述第三模式剝除器21將所述第三增益光纖20未吸收的泵浦光濾除，放大后的信號光傳輸到所述輸出模組4。
36.請參考圖5，在一些實施例中，所述主放大模組3采用反向泵浦方式，其包括依次連接的第三模式剝除器21、第三增益光纖20、第三合束器19以及第三泵浦激光器18。
37.請參考圖6，在一些實施例中，所述主放大模組3采用雙向泵浦方式，其包括依次連接的正向合束器、第三增益光纖20、反向合束器、第三模式剝除器21，所述正向合束器包括依次連接的第三泵浦激光器18和第三合束器19，所述反向合束器包括依次連接的第三合束器19和第三泵浦激光器18。
38.在一些實施例中，所述輸出模組4包括依次連接的激光器輸出頭22和激光清洗頭23。
39.實施例：
40.按照圖1所述，搭建了一臺多工作模式光纖激光器，脈沖光模式下最高平均功率300w最大單脈沖能量6mj，連續光模式下最高平均功率1000w。高反光纖光柵5及低反光纖光柵11的中心波長為1064nm，聲光調制器6頻率為100mhz，第一泵浦激光器10波長915nm功率10w數量2只，第一增益光纖纖芯直徑10μm，第一濾波隔離器120最高承受平均功率10w濾波帶寬10nm0.5db。種子光模組1脈沖光模式下輸出信號光波長1064nm，平均功率3w，脈寬70ns，重頻50-100khz可調。種子光模組1連續光模式下輸出信號光波長1064nm，平均功率5w。
41.此激光器只有一個預放大模組2，其中第二泵浦激光器13波長915nm功率50w數量2只，第二增益光纖纖芯直徑20μm，第二濾波隔離器17最高承受平均功率50w濾波帶寬10nm0.5db。預放大模組2脈沖光模式下輸出信號光波長1064nm，平均功率20w，脈寬80ns，重頻50-100khz可調。預放大模組2連續光模式下輸出信號光波長1064nm，平均功率40w。
42.此激光器主放大模組3，其中第三泵浦激光器18波長915nm功率250w數量6只，第三增益光纖纖芯直徑50μm。主放大模組3脈沖光模式下輸出信號光波長1064nm，平均功率300w，脈寬105ns，重頻50-100khz可調。主放大模組3連續光模式下輸出信號光波長1064ns，平均功率1000w。
43.輸出模組4中激光器輸出頭22光纖纖芯直徑50μm，激光清洗頭23為常規單路清洗頭。
44.需要明確的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。本發明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定步驟和結構。并且，為了簡明起見，這里省略對已知方法技術的詳細描述。
45.以上所述僅為本技術的實施例而已，并不限制于本技術。在不脫離本發明的范圍的情況下對于本領域技術人員來說，本技術可以有各種更改和變化。凡在本技術的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的權利要求范圍內。
