CN218983540U - 一种微型激光装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微型激光装置，涉及激光加工技术领域。微型激光装置包括壳体、以及封装于壳体内的第一半导体激光器、第二半导体激光器、被动调Q谐振器和激光输出器；第一半导体激光器和第二半导体激光器并排设置；被动调Q谐振器设于第一半导体激光器的出光方向上；激光输出器具有至少两个反射镜片，至少部分反射镜片分别设于被动调Q谐振器和第二半导体激光器的出光方向上，反射镜片配合实现被动调Q谐振器的出光和第二半导体激光器的出光的同轴输出。本申请通过第一半导体激光器和被动调Q谐振器的配合输出第一加工激光，通过第二半导体激光器输出第二加工激光，在扩大激光装置的适用范围的同时，还减小了激光装置的体积。

Description

一种微型激光装置

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种微型激光装置。

背景技术

激光装置可通过射出激光实现加工，其适用范围和体积大小都与其具有的激光器直接相关。以激光打标机为例，微型的激光打标机通常只具有一个半导体激光器，因此适用范围较小，往往只能用于木材或塑料等软性材料的打标。一些激光打标机则还具有脉冲光纤激光器等可适用于金属等硬质材料打标的激光器，但这会导致激光打标机的体积较大而不便于操作和携带。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是如何扩大激光装置的适用范围，同时减小激光装置的体积。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种微型激光装置，包括壳体、以及容置于壳体内的第一半导体激光器、第二半导体激光器、被动调Q谐振器和激光输出器；

其中，第一半导体激光器和第二半导体激光器并排设置；被动调Q谐振器设于第一半导体激光器的出光方向上；

激光输出器包括第一反射镜片和第二反射镜片，第一反射镜片设于被动调Q谐振器的出光方向上，第二反射镜片设于第二半导体激光器的出光方向上，第一反射镜片和第二反射镜片配合实现被动调Q谐振器的出光和第二半导体激光器的出光的同轴输出。

在一些实施例中，激光输出器还包括第一固定支架和第二固定支架，第一反射镜片固定于第一固定支架上，并与被动调Q谐振器间隔设置；第二反射镜片固定于第二固定支架上，并与第二半导体激光器间隔设置。

在一些实施例中，被动调Q谐振器包括沿第一半导体激光器的出光方向依次设置的入光件、增益件、可饱和吸收件以及出光件。

在一些实施例中，增益件和可饱和吸收件一体键合。

在一些实施例中，入光件设置在增益件正对第一半导体激光器的一侧上，出光件与可饱和吸收件间隔设置；

或者，入光件与增益件间隔设置，出光件设置在可饱和吸收件背离增益件的一侧上；

或者，入光件与增益件间隔设置，出光件与可饱和吸收件间隔设置。

在一些实施例中，入光件设置在增益件正对第一半导体激光器的一侧上，出光件设置在可饱和吸收件背离增益件的一侧上。

在一些实施例中，微型激光装置包括导热板，第一半导体激光器、增益件以及可饱和吸收件间隔设置在导热板上。

在一些实施例中，微型激光装置还包括温度传感器，温度传感器连接于导热板。

在一些实施例中，微型激光装置还包括第一散热器，第一散热器连接于导热板。

在一些实施例中，微型激光装置还包括第二散热器，第二散热器设置在壳体上。

在一些实施例中，微型激光装置还包括温控模块，温控模块与温度传感器、第一散热器和第二散热器耦接。

区别于现有技术，本申请提供的微型激光装置的有益效果是：

本申请通过第一半导体激光器和被动调Q谐振器配合输出第一加工激光，并通过第二半导体激光器输出第二加工激光，还通过激光输出器实现第一加工激光和第二加工激光的同轴输出，在扩大激光装置的适用范围的同时，还减小了激光装置的体积，同时第一半导体激光器、第二半导体激光器、被动调Q谐振器以及激光输出器均容置于壳体内，提高了微型激光装置的便携性和安全性。

附图说明

图1是本申请一些实施例提供的微型激光装置的立体结构示意图；

图2是图1实施例中的微型激光装置的透视结构示意图；

图3是图1实施例中的微型激光装置的部分平面结构示意图；

图4是本申请一些实施例提供的微型激光装置的信号交互示意图；

图5是图1实施例中的微型激光装置在运作状态下的部分立体结构示意图；

图6是本申请一些实施例提供的激光输出器在运作状态下的平面结构示意图；

图7是图1实施例提供的第一激光模块在运作状态下的平面结构示意图；

图8是图1实施例提供的第二激光模块在运作状态下的平面结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

还应当理解，在此本申请说明书和所附权利要求书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。例如，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。又如本申请的描述中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。还如本申请的描述中“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确限定。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提出一种微型激光装置。请参阅图1和图2，图1是本申请一些实施例提供的微型激光装置的立体结构示意图，图2是图1实施例中微型激光装置的透视结构示意图。

在本实施例中，微型激光装置10包括第一激光模块100、第二激光模块200和激光输出器300。第一激光模块100和第二激光模块200分别用于输出两种不同的激光，以扩大微型激光装置10的适用范围。第一激光模块100和第二激光模块200并排设置，以输出两束不同的激光。为便于描述，下文将第一激光模块100输出的激光命名为第一加工激光，将第二激光模块200输出的激光命名为第二加工激光。激光输出器300设置在第一激光模块100和第二激光模块200的出光侧，用于将第一加工激光和第二加工激光调整至同轴输出。

微型激光装置10还包括壳体400，壳体400可以是便于散热的铝制外壳。第一激光模块100、第二激光模块200和激光输出器300均容置于壳体400内。壳体400形成一个封装结构。壳体400上形成有激光出口401，激光输出器300调整后的激光可通过激光出口401输出。

本实施例通过将各个构件集合封装于壳体400内，以便于微型激光装置10的携带和操作，避免用户误触内部器件，提高了微型激光装置10的便携性和安全性。在一些实施例中，微型激光装置10的各个构件也可以开放设置，例如安装在基板或基座上，亦可实现类似的激光加工效果。微型激光装置10的各个构件还可以部分封装设置，例如部分构件可以贴设、嵌设、插设或穿设于外壳壁。

在一些应用场景中，微型激光装置10具有三种工作模式，分别对应第一加工激光单独输出、第二加工激光单独输出、以及第一加工激光和第二加工激光合束输出。

微型激光装置10还包括电路板500。电路板500设置在壳体400上，并与第一激光模块100和第二激光模块200电性连接，以控制第一激光模块100和第二激光模块200的运作状态，其具体电路结构在此不作展开。

请结合参阅图3，图3是图1实施例中的微型激光装置的部分平面结构示意图。

在本实施例中，微型激光装置10还包括导热板610。导热板610可以由紫铜等导热系数高的金属制成。第一激光模块100的部分发热元件间隔设置在导热板610上，以使得这些发热元件的热量能够快速传导出去。

在其他实施例中，导热结构也可设计为凹槽、基座等形状，并不限于导热板610。

微型激光装置10还包括温度传感器620，例如热敏电阻。温度传感器620连接于导热板610，用于实时检测发热元件的温度，以便于微型激光装置10的运作调整。温度传感器620可以嵌设于导热板610内，以提高检测效率，同时减小对安装空间的占用。

在本实施例中，微型激光装置10还包括第一散热器630。第一散热器630可以为半导体制冷器等可实现散热的元器件。第一散热器630连接于导热板610，以通过控制导热板610的温度调整上述发热元件的温度。其中，第一散热器630的尺寸可以为15mm*30mm，其最大温差电压是7.5V，最大温差电流3.9A。

请继续参阅图1，微型激光装置10还包括设置在壳体400上的第二散热器640。第二散热器640可以为轴流风机等散热器，用于提高散热效率。导热板610与壳体400直接接触，从而导热板610上的热量可以传导至壳体400，进而第二散热器640可以将壳体400的热量散发到空气中。

其中，温度传感器620、第一散热器630和第二散热器640可以配合将第一激光模块100、第二激光模块200所处环境的温度调整在最适温度，如让导热板610维持在环境温度变化前的设定温度，以避免微型激光装置10因温度过高而无法正常运作。

可选地，壳体400与导热板610之间的连接、以及导热板610、温度传感器620和第一散热器630之间的连接都可以通过导热胶实现。第二散热件640可以通过螺钉旋接、铆接、粘接或其他常规的连接方式固定在壳体400上。

请结合参阅图4，图4是本申请一些实施例提供的微型激光装置的信号交互示意图。

在一些实施例中，微型激光装置10还包括由处理器710、控制开关720、接口730、第一激光控制模块740、第二激光控制模块750和温控模块760组成的控制电路。

其中，处理器710、控制开关720分别通过接口730接收指令，接口730包括但不限于RS232串行接口。处理器710可以通过控制开关720控制第一激光控制模块740和第二激光控制模块750其中一者或两者运行，从而控制第一激光模块100运行和/或第二激光模块200运行。其中，第一激光控制模块740与第一激光模块100耦接，第二激光控制模块750与第二激光模块200耦接，第一激光控制模块740和第二激光控制模块750采用恒流源驱动。

其中，处理器710通常采用微处理器，例如STM32微处理器。控制开关720可以是模拟开关组成的电子器件，例如采用2片MAX4544组成。第一激光控制模块740、第二激光控制模块750可以是分别控制第一激光模块100、第二激光模块200的驱动电路。

可选地，控制开关720通过外部控制，可以在微型激光装置10进行扫描工作时，瞬时地改变激光波长和功率，以实现两种不同吸收或不同硬度的组合材料激光加工。以微型激光装置10应用于激光打标为例，当微型激光装置10的激光扫描通过不同材料的界面时，通过瞬时改变波长或功率，可以在两种材料打上同一个图形或标记。

处理器710还与温控模块760耦接。温控模块760与温度传感器620、第一散热器630和第二散热器640耦接。其中，温控模块760为温控驱动电路，可利用温度传感器620的温度负反馈控制第一散热器630、第二散热器640的运作状态，进而控制微型激光装置10的发热元件所处环境的温度。具体地，温度传感器620可以把温度信号反馈到处理器710或温控模块760，进而处理器710或温控模块760通过温度负反馈控制环境温度。

通过上述控制电路设计，第一激光模块100和/或第二激光模块200可以稳定输出激光进行加工。

请结合参阅图2和图5，图5是图1实施例中的微型激光装置在运作状态下的部分立体结构示意图。

在本实施例中，激光输出器300包括设于第一激光模块100的出光方向上的第一反射镜片310和第一固定支架301。第一反射镜片310固定在第一固定支架301上，并与第一激光模块100间隔设置。

激光输出器300还包括设于第二激光模块200的出光方向上的第二反射镜片320和第二固定支架302。第二反射镜片320固定于第二固定支架302上，并与第二激光模块200间隔设置。

其中，第一反射镜片310和第二反射镜片320可以借助第一固定支架301和第二固定支架302调整设置位置。第一反射镜片310和第二反射镜片320配合实现第一激光模块100输出的第一加工激光和第二激光模块200输出的第二加工激光的同轴输出。

在本实施例中，第一激光模块100和第二激光模块200的激光出射口处于同一高度。第一加工激光与第二加工激光平行出射。第一反射镜片310与第一加工激光呈45度设置，第二反射镜片320与第二加工激光呈45度设置。第一反射镜片310与第二反射镜片320相平行。

其中，第一反射镜片310朝向第一激光模块100的表面上镀设有对应第一加工激光增透膜，如1064nm增透膜；第一反射镜片310远离第一激光模块100的表面上镀设有第二加工激光反射且第一加工激光增透的多层介质膜，如450nm反射、1064nm增透的多层介质膜。第二反射镜片320朝向第二激光模块200的表面上镀设有对应第二加工激光反射膜，如450nm反射膜。

通过上述设计，第一激光模块100输出的第一加工激光可以透过第一反射镜片310射出，第二激光模块200输出的第二加工激光可以在到达第二反射镜片320后反射到第一反射镜片310，进而第二加工激光可以进一步反射，并与第一加工激光同向输出。通过调整第一固定支架301、第二固定支架302的相对位置，可以使得第二加工激光反射到第一反射镜片310上的位置恰好与第一加工激光透过第一反射镜片310射出的位置相同，从而实现第一加工激光和第二加工激光的同轴输出。

可以理解的是，本实施例只是提供了一种实现第一加工激光和第二加工激光同轴输出的结构设置，本申请其他实施例还可以通过调整第一激光模块100、第二激光模块200、第一反射镜片310和第二反射镜片320的相对位置、角度、间距等参数实现同样的效果，并不限于本实施例。此外，第一反射镜片310、第二反射镜片320也可以直接固定在第一激光模块100、第二激光模块200上。

可选地，第一反射镜片310和第二反射镜片320还可以互换，即第一加工激光通过第一反射镜片310反射到第二反射镜片320上，然后再次反射输出，第二加工激光直接透过第二反射镜片320输出，具体结构在此不作展开。

请参阅图6，图6是本申请一些实施例提供的激光输出器在运作状态下的平面结构示意图。

在一些实施例中，激光输出器300还可以具有两个以上的反射镜片。具体地，激光输出器300包括第一反射镜片310、第二反射镜片320、第三反射镜片330和第四反射镜片340。第一反射镜片310设于第一激光模块100的出光方向上。第二反射镜片320设于第二激光模块200的出光方向上。第三反射镜片330与第一反射镜片310平行设置，第四反射镜片340与第二反射镜片320平行设置。第四反射镜片340位于第三反射镜片330远离第一激光模块100的一侧。

通过上述设计，第一加工激光依次经过第一反射镜片310、第三反射镜片330的反射后透过第四反射镜片340射出，第二加工激光依次经过第二反射镜片320、第四反射镜片340的反射后与第一加工激光同轴输出。

同理，激光输出器300还可以为其他多个反射镜片组合的结构，在此不作具体限定。

此外，本实施例中通过将反射镜片与第一、第二加工激光的入射角、出射角均设置为45度实现激光反射，以便于整体设置。在其他实施例中，反射镜片与待反射的激光的入射角、出射角也可以设为其他角度。

本申请实施例通过第一激光模块100、第二激光模块200和激光输出器300的配合结构，可实现450nm蓝光和1064nm红外光的双波长输出，同时微型激光装置10的总体尺寸可缩小到140.4mm(长)*69.3mm(宽)*63.5mm(高)，其出光高度可以为22mm。其中，波长为450nm蓝光的输出功率5W，波长为1064nm的红外光的输出平均功率为2W，脉冲峰值功率高于2万瓦，可高效实现不同硬度材料的激光加工。

请结合参阅图7，图7是图1实施例提供的第一激光模块在运作状态下的平面结构示意图。

在一些实施例中，第一激光模块100包括第一半导体激光器110和被动调Q谐振器120。第一半导体激光器110作为泵浦源，用于输出泵浦激光。被动调Q谐振器120设置在第一半导体激光器110的出光方向上，用于吸收泵浦激光后输出第一加工激光。

其中，第一半导体激光器110可以是采用c-mount、F-mount或COS封装的单管半导体激光器。第一半导体激光器110输出激光的波长范围介于805nm-811nm之间，例如806nm、807nm、808nm、809nm、810nm等。

被动调Q谐振器120包括沿第一半导体激光器110的出光方向依次设置的入光件1201、增益件1202、可饱和吸收件1203以及出光件1204。

其中，增益件1202由用于实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质构成，用于增益激光，放大光功率。例如，增益件1202可以为Nd：YAG晶体，也可以为Nd：YVO₄晶体、Nd：GdVO₄晶体、Nd：YLF晶体、Yb：YAG晶体、Nd：YAG陶瓷等增益介质。

可饱和吸收件1203是一种具有确定损耗的光学器件，当入射光强超过可饱和吸收件1203的阈值时，光学损耗变小，透过率增大。可饱和吸收件1203可以为饱和吸收晶体或半导体，例如Cr⁴⁺：YAG晶体。

入光件1201和出光件1204是用于实现部分光透射和部分光反射的光学元件，例如光学镜片、光学介质膜等。其中，入光件1201用于透过泵浦激光并反射第一加工激光。出光件1204用于部分反射第一加工激光。

具体地，以第一半导体激光器110输出激光波长为808nm、被动调Q谐振器120输出激光波长为1064nm为例，入光件1201可以为光学镜片，其上制备有1064nm高反射和808nm增透的多层介质膜。出光件1204可以为另一光学镜片，其正对可饱和吸收件1203的表面上制备有1064nm部分反射的多层介质膜，其背对可饱和吸收件1203的表面上制备有1064nm增透膜。其中，1064nm部分反射的多层介质膜的反射率低于70％。

在一些实施例中，入光件1201、出光件1204也可以为单独的光学膜结构。例如，入光件1201可以是制备于增益件1202背离可饱和吸收件1203的表面上的光学膜；出光件1204可以是制备于可饱和吸收件1203背离增益件1202的表面上的光学膜，以减小被动调Q谐振器120的体积。

其中，入光件1201、增益件1202、可饱和吸收件1203和出光件1204配合组成一个激光谐振腔。第一半导体激光器110输出激光通过入光件1201进入激光谐振腔后，射入增益件1202。

增益件1202吸收第一半导体激光器110输出的808nm连续激光后，由于能级跃迁和受激发射产生1064nm激光。1064nm激光通过可饱和吸收件1203后，到达出光件1204并反射回入光件1201，进而再次返折，形成在激光谐振腔内的传播振荡。

在激光传播振荡过程中，反转粒子数不断积累，激光谐振腔内光强持续增大，直至可饱和吸收件1203达到饱和值时被“漂白”而输出激光脉冲，而后腔内光场减弱，可饱和吸收件1203恢复吸收特性，然后再重复以上过程以此得到脉冲光输出。也即是说，被动调Q谐振器120可以利用其饱和吸收效应周期性地控制激光谐振腔损耗来获得脉冲光输出。

相比于常见的主动调Q激光器，本申请通过第一半导体激光器110和被动调Q谐振器120配合实现第一加工激光的输出，省去了主动调Q所需的附加偏振光学元件、外部驱动装置，显著地减小了第一激光模块100的体积，同时可获得1064nm的高峰值功率脉冲激光，即第一加工激光，以实现对金属等硬质材料的加工。

可选地，第一半导体激光器110和被动调Q谐振器120之间设有沿第一半导体激光器110的出光方向依次光耦合的第一准直件130和聚焦件140。其中，第一准直件130用于压缩第一半导体激光器110输出激光的发散角，包括但不限于准直透镜、压缩光纤等。聚焦件140用于将准直后的激光聚焦到增益件1202内，包括但不限于球面镜、非球面镜、自聚焦透镜等。

可选地，被动调Q谐振器120的出光侧，即其背离第一半导体激光器110的一侧还设有扩束件150和第二准直件160。扩束件150、第二准直件160沿被动调Q谐振器120的出光方向依次光耦合。其中，扩束件150可以是用于扩大光束直径的光学元件，第二准直件160可以是用于准直扩束后的光束的光学元件。被动调Q谐振器120输出的1064nm高峰值功率脉冲激光经扩束、准直后可用于硬质材料的加工。

在本实施例中，第一半导体激光器110、被动调Q谐振器120、第一准直件130、聚焦件140、扩束件150和第二准直件160均通过固定件固定在壳体400内。其中，第一半导体激光器110、第一准直件130和聚焦件140封装组成泵浦模块101。扩束件150和第二准直件160封装组成准直模块102。增益件1202、可饱和吸收件1203以及出光件1204分别通过螺钉连接的板件夹设固定，且彼此间隔设置。入光件1201设置在增益件1202背离可饱和吸收件1203的一侧上。

其中，第一半导体激光器110采用COS封装的最大输出功率为10W的808nm半导体激光器。第一半导体激光器110发光区的尺寸在快轴方向为1微米，在慢轴方向为200微米。

第一准直件130采用快轴压缩光纤。第一准直件130的轴向与第一半导体激光器110的慢轴方向平行，用于压缩第一半导体激光器110输出激光在快轴方向的发散角，其光纤直径介于100mm-300mm之间，例如150mm、200mm、250mm等。第一准直件130贴设于第一半导体激光器110上，以减小泵浦模块101的体积。聚焦件140采用非球面透镜，其焦距介于1mm-6mm之间，例如3mm、4mm、5mm等。聚焦件140与第一准直件130光耦合，用于将准直后的激光聚焦到增益件1202内。

在一些实施例中，泵浦模块101也可以去除聚焦件140。第一准直件130与入光件1201近贴设置，从而经第一准直件130准直后的激光可以直接射入增益件1202。其中，入光件1201设置在增益件1202正对泵浦模块101的一侧上。

在本实施例中，增益件1202为Nd：YAG晶体。入光件1201为设置在Nd：YAG晶体上的1064nm高反射和808nm增透的多层介质膜，其可以通过在Nd：YAG晶体上层层镀制形成。增益件1202的透光区形状可以呈方形或圆形。增益件1202的长度介于3mm-20mm之间。例如，增益件1202的通光面积为3mm*3mm，长度为10mm，掺杂浓度为1.1％。

可饱和吸收件1203为Cr⁴⁺：YAG晶体。可饱和吸收件1203可以为方形结构，其1064nm波长的小信号透过率可以介于30％-70％。例如，可饱和吸收件1203的通光面积为3mm*3mm，小信号透过率为50％。增益件1202靠近可饱和吸收件1203的表面上、以及可饱和吸收件1203的相对两侧上均设有1064nm增透膜。增益件1202、可饱和吸收件1203沿出光方向间隔设置。

在一些实施例中，增益件1202与可饱和吸收件1203采用掺杂基底相同的晶体材料，例如Nd：YAG晶体和Cr⁴⁺：YAG晶体，此时两者可通过高温键合为一块晶体，以形成更为紧凑的激光谐振腔结构，此时键合晶体的键合面不设增透膜。

出光件1204为光学透镜，例如双平镜，设于可饱和吸收件1203的出光方向上，且与可饱和吸收件1203间隔设置。通过该设计，被动调Q谐振器120可以通过调整出光件1204的位置、角度等参数实现对激光谐振腔的调整，以提高激光输出精度。其中，出光件1204的两个相对表面上分别设有1064nm波长部分反射的多层介质膜和1064nm增透膜，其中多层介质膜的1064nm波长的反射率低于70％，例如50％。当然，出光件1204为光学透镜时也可以制备于可饱和吸收件1203的表面上。

在一些实施例中，被动调Q谐振器120的入光件1201也可以为间隔设置于增益件1202的光学透镜，出光件1204可以为设置在可饱和吸收件1203上的多层介质膜，以使得被动调Q谐振器120结构紧凑的同时还可方便地微调参数。当然，入光件1201为光学透镜时也可以贴合于增益件1202。

在一些实施例中，被动调Q谐振器120还可以将入光件1201、出光件1204均设置为多层介质膜，此时入光件1201设置在增益件1202上，出光件1204设置在可饱和吸收件1203上，进一步缩小被动调Q谐振器120的体积。

此外，入光件1201和出光件1204也可以一并设置为光学透镜，亦可实现类似的功能，此时增益件1202与可饱和吸收件1203可以间隔设置，也可以一体键合。在入光件1201、出光件1204的至少一者为多层介质膜的实施例中，增益件1202与可饱和吸收件1203同样可以间隔设置，也可以一体键合。

通过上述设计，被动调Q谐振器120形成一个1064nm固体脉冲激光谐振腔，其总长度介于10mm-25mm之间，有利于实现第一激光模块100的微型化。

在本实施例中，扩束件150为双凹镜，即其正对、背对被动调Q谐振器120的两个表面均为凹面，从而可以将被动调Q谐振器120输出的1064nm红外脉冲光的直径放大。扩束件150的焦距介于-2mm至-6mm之间，例如-3mm、-4mm、-5mm等。

第二准直件160为平凸镜，即其正对被动调Q谐振器120的表面为平面，相对的另一表面为凸面，从而可以将扩束后的激光准直为平行光。第二准直件160的焦距介于25mm-100mm之间，例如30mm、50mm、70mm等。

扩束件150的两个相对面、以及第二准直件160的两个相对面上均设有1064nm增透膜，以增加被动调Q谐振器120输出激光的透过率。

可选地，扩束件150的焦距为-2mm，第二准直件160的焦距为30mm，被动调Q谐振器120输出的1064nm红外脉冲光通过准直模块102后，其光束直径由0.25mm-0.3mm放大到4mm以上，光束发散角压缩15倍以上，形成平行光射入激光输出器300。

需要注意的是，本实施例中的被动调Q谐振器120的输出光束直径较小，因此设置了扩束件150，在一些实施例中，扩束件150也可以根据实际情况更换为缩小光束尺寸的光学元件，或不在此设置调整光束直径的光学元件。

通过上述设计，第一激光模块100在减小了体积的同时，还能够输出功率达到数万瓦或以上的1064nm脉冲激光，提高对金属等硬质材料的加工效果。

其中，泵浦模块101、增益件1202以及可饱和吸收件1203是第一激光模块100中主要的发热元件，泵浦模块101、增益件1202以及可饱和吸收件1203间隔设置在导热板610上。

激光输出器300的第一反射镜片310和第一固定支架301设于被动调Q谐振器120的出光方向上。也即是说，被动调Q谐振器120的出光方向即为第一激光模块100的出光方向。其中，第一反射镜片310与被动调Q谐振器120间隔设置。

请结合参阅图2和图8，图8是图1实施例提供的第二激光模块在运作状态下的结构示意图。

在本实施例中，第二激光模块200包括第二半导体激光器210、以及沿第二半导体激光器210的出光方向依次光耦合的第三准直件220、第一柱面镜230和第二柱面镜240。第二半导体激光器210、第三准直件220、第一柱面镜230以及第二柱面镜240一体封装。

其中，第二半导体激光器210在壳体400内与第一半导体激光器110并排设置，以分别输出两束不同的激光。可以理解的是，第一半导体激光器110与第二半导体激光器210的排列不分先后，且出射激光角度不具体限定，例如两者输出的两束激光可以相互平行，也可成一定倾斜角度，只要两者不互相干涉即可。

第二半导体激光器210包括至少一个半导体单芯片，和/或，第二半导体激光器210包括至少一个半导体单管。例如，第二半导体激光器210可以为蓝光波段半导体单芯片，该单芯片包括但不限于氮化镓基；第二半导体激光器210也可以为单管封装的半导体激光器，还可以为多个单芯片和多个单管封装的组合件，如两个单芯片的半导体激光器偏振耦合件、两个单管封装的半导体激光器偏振耦合件等。其中，单芯片或单管的输出功率大于或等于5W，多个单芯片、多个单管封装的耦合件的输出功率大于或等于10W。

本实施例中的第二半导体激光器210采用450nm的5W的TO封装器件，其快轴方向的发散角介于35度-45度之间，例如38度、40度、42度等，慢轴方向的发散角介于7度-12度之间，例如8度、10度、11度等。

第三准直件220用于压缩第二半导体激光器210输出激光的发散角，其可以为光纤、透镜等光学元件。本实施例中的第三准直件220为快轴压缩光线，其结构与第一准直件130相类似，只是光纤直径有所区别，且第三准直件220的光纤柱面设有450nm增透膜，以提高第二半导体激光器210的输出激光的透过率。第三准直件220的直径介于100微米-300微米之间，例如150微米、200微米、250微米等。

第一柱面镜230和第二柱面镜240包括但不限于平凸柱面透镜、平凹柱面透镜、双凸柱面透镜和双凹柱面透镜。第一柱面镜230用于准直慢轴方向的光，第二柱面镜240用于准直快轴方向的光。第一柱面镜230的两个相对面上、和第二柱面镜240的两个相对面上均设有蓝光波段的增透膜，如450nm增透膜。

其中，第一柱面镜230、第二柱面镜240的形状、尺寸、焦距等参数可以根据其他元件对应调整。例如，第一柱面镜230可以为方形，其尺寸可以为10mm*10mm，其焦距可以为23mm；第二柱面镜240也可以为10mm*10mm的方形，其焦距可以为28mm。

其中，第一柱面镜230与第二半导体激光器210的间距介于22mm-24mm之间，如23mm；第二柱面镜240与第二半导体激光器210的间距介于27mm-29mm之间，如28mm。在一些实施例中，第一柱面镜230和第二柱面镜240的位置可互换。

需要注意的是，第二半导体激光器210输出激光的波长可以为440nm-455nm之间的任一波长，相关的光学元件，如第三准直件220、第一柱面镜230、第二柱面镜240上的增透膜，也对应调整。

本实施例中的第二半导体激光器210发出的蓝激光通过第三准直件220后，其快轴方向光被压缩至发散角的大小小于慢轴方向光的发散角的大小，具体地，其快轴方向的发散角压缩介于5度-10度之间，如7度、8度、9度等；进一步地，蓝激光通过第一柱面镜230、第二柱面镜240后，蓝激光慢轴方向的发散光通过第一柱面镜230准直成沿慢轴方向平行的光，然后蓝激光的快轴方向的光再次通过第二柱面镜240准直成沿快轴方向平行的光，最终使得第二激光模块200的输出光呈现为方形的平行光，该平行光在快慢两个轴方向的光斑尺寸均大于或等于4mm，例如4mm、5mm、6mm等。

其中，第二半导体激光器210的输出激光经过第三准直件220、第一柱面镜230和第二柱面镜240后形成第二激光模块200的第二加工激光输出。第二半导体激光器210的出光方向即为第二激光模块200的出光方向。激光输出器300的第二反射镜片320和第二固定支架302设于第二半导体激光器210的出光方向上。第二反射镜片320与第二半导体激光器210间隔设置。第一反射镜片310和第二反射镜片320配合实现被动调Q谐振器120的出光和第二半导体激光器210的出光的同轴输出。

需要注意的是，本申请实施例中的激光模块并不限于本实施例中的第一激光模块100和第二激光模块200，其数量、波长等均可调整。例如，微型激光装置10可以具有3个或3个以上的激光模块，每个激光模块输出的激光不同，以适用于多种材料打标。再如，微型激光装置10可以具有355nm固体脉冲微型激光模块和1064nm固体脉冲微型激光模块，以同时适用于金属和玻璃的激光打标。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置包括壳体、以及容置于所述壳体内的第一半导体激光器、第二半导体激光器、被动调Q谐振器和激光输出器；

其中，所述第一半导体激光器和所述第二半导体激光器并排设置；所述被动调Q谐振器设于所述第一半导体激光器的出光方向上；

所述激光输出器包括第一反射镜片和第二反射镜片，所述第一反射镜片设于所述被动调Q谐振器的出光方向上，所述第二反射镜片设于所述第二半导体激光器的出光方向上，所述第一反射镜片和所述第二反射镜片配合实现所述被动调Q谐振器的出光和所述第二半导体激光器的出光的同轴输出。

2.根据权利要求1所述的微型激光装置，其特征在于，所述激光输出器还包括第一固定支架和第二固定支架，所述第一反射镜片固定于所述第一固定支架上，并与所述被动调Q谐振器间隔设置；所述第二反射镜片固定于所述第二固定支架上，并与所述第二半导体激光器间隔设置。

3.根据权利要求1所述的微型激光装置，其特征在于，所述被动调Q谐振器包括沿所述第一半导体激光器的出光方向依次设置的入光件、增益件、可饱和吸收件以及出光件。

4.根据权利要求3所述的微型激光装置，其特征在于，所述增益件和所述可饱和吸收件一体键合。

5.根据权利要求3所述的微型激光装置，其特征在于，所述入光件设置在所述增益件正对所述第一半导体激光器的一侧上，所述出光件与所述可饱和吸收件间隔设置；

或者，所述入光件与所述增益件间隔设置，所述出光件设置在所述可饱和吸收件背离所述增益件的一侧上；

或者，所述入光件与所述增益件间隔设置，所述出光件与所述可饱和吸收件间隔设置。

6.根据权利要求4所述的微型激光装置，其特征在于，所述入光件设置在所述增益件正对所述第一半导体激光器的一侧上，所述出光件设置在所述可饱和吸收件背离所述增益件的一侧上。

7.根据权利要求3所述的微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置包括导热板，所述第一半导体激光器、所述增益件以及所述可饱和吸收件间隔设置在所述导热板上。

8.根据权利要求7所述的微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置还包括温度传感器，所述温度传感器连接于所述导热板。

9.根据权利要求8所述的微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置还包括第一散热器，所述第一散热器连接于所述导热板。

10.根据权利要求9所述的微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置还包括第二散热器，所述第二散热器设置在所述壳体上。

11.根据权利要求10所述的微型激光装置，其特征在于，所述微型激光装置还包括温控模块，所述温控模块与所述温度传感器、所述第一散热器和所述第二散热器耦接。

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