專利名稱：桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體激光器，進(jìn)一步是指準(zhǔn)封離型大功率二氧化碳激光器。
背景技術(shù)：
第94226255.7號(hào)實(shí)用新型專利公開(kāi)了本發(fā)明人早先研制成功的一種“桁架式石英管折疊氣體激光器”，該激光器提供了一種有效的折疊結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、可以獲得高質(zhì)量和較高功率激光輸出的特點(diǎn)。但是，由于這種激光器系采用十根石英放電管，且每五根放電管經(jīng)反射鏡連接成一個(gè)五折平面石英放電管系，二管系經(jīng)兩個(gè)45°反射鏡將光路連通而成，因此存在的問(wèn)題有(1)每根管子單獨(dú)激勵(lì)，10根管不是三的整數(shù)倍而使三相電網(wǎng)不平衡，在電路參數(shù)相同的情況下，激勵(lì)電流不同，負(fù)荷小的相電流大；(2)二面45°入射角的反射鏡鏡片有起偏作用，得到鉛垂方向的線偏振光，不便于切割；切割時(shí)沿不同方向效果不同，需轉(zhuǎn)換成向下的圓偏振光，為此需采用三片鏡子轉(zhuǎn)換，很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器，它除了具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、可以獲得高質(zhì)量激光輸出的優(yōu)點(diǎn)之外，還可在高度不變的條件下得到更高功率的激光輸出，且采用十二根激光管而有利于三相電網(wǎng)的平衡，還能得到有利于輸出要求的偏振光。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器包括左支架和右支架，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是(1)該兩支架兩側(cè)各有六根石英放電管依次用反射鏡2首尾相接，其中第一側(cè)的第一根石英放電管的首端為輸出窗口而另一側(cè)的第一根石英放電管的首端裝有諧振腔反射鏡，所述第一側(cè)的第五根石英放電管的末端同第六根石英放電的一端用反射鏡連接，另一側(cè)的第五根石英放電管的末端同第六根石英放電管的一端用反射鏡連接，相互折疊設(shè)置的所述兩根石英放電管的另一端亦用反射鏡連接，由此構(gòu)成一個(gè)由十二根石英放電管組成的桁架式立體折疊結(jié)構(gòu)，且每相鄰兩根石英放電管之間的夾角為9°-12°；(2)所述兩支架上裝有儲(chǔ)氣管，該儲(chǔ)氣管的一端分別同位于所述兩支架兩側(cè)的第一根石英放電管的首端連通而其末端裝有閘板閥；(3)每根石英放電管單獨(dú)激勵(lì)，采用的鎳電極一半長(zhǎng)度與水冷石英放電管端配合而另一半懸空；(4)在所述左支架和右支架上部分別設(shè)置伸向兩側(cè)的水平拉桿，兩拉桿的兩端分別設(shè)有用以將所述支架吊起的彈簧，在一個(gè)支架頂端及另一支架的拉桿兩端分別設(shè)有豎立且頂端為球頭的球頭定位桿。
以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括左支架14和右支架15，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是(1)該兩支架兩側(cè)各有六根石英放電管31、32、33、34、35、36及31′、32′、33′、34′、35′、36′依次用反射鏡2首尾相接，其中第一側(cè)的第一根石英放電管31的首端為輸出窗口5而另一側(cè)的第一根石英放電管31′的首端6裝有諧振腔反射鏡，所述第一側(cè)的第五根石英放電管35的末端同第六根石英放電36的一端用反射鏡連接，另一側(cè)的第五根石英放電管35′的末端同第六根石英放電管36′的一端用反射鏡連接，相互折疊設(shè)置的所述兩根石英放電管36、36′的另一端亦用反射鏡連接，由此構(gòu)成一個(gè)由十二根石英放電管組成的桁架式立體折疊結(jié)構(gòu)，且每相鄰兩根石英放電管之間的夾角為9°-12°；(2)所述兩支架14、15上裝有儲(chǔ)氣管3，該儲(chǔ)氣管3的一端分別同位于所述兩支架14、15兩側(cè)的第一根石英放電管31、31′的首端連通而其末端裝有閘板閥4；(3)每根石英放電管單獨(dú)激勵(lì)，采用的鎳電極一半長(zhǎng)度與水冷石英放電管端配合而另一半懸空(參見(jiàn)圖4)；(4)在所述左支架14和右支架15上部分別設(shè)置伸向兩側(cè)的水平拉桿7、29(參見(jiàn)圖1)，兩拉桿7、29的兩端分別設(shè)有用以將所述支架吊起的彈簧8(因此共有四只彈簧8)，在一個(gè)支架(如左支架14)頂端及另一支架(如右支架15)的拉桿(如拉桿29)兩端分別設(shè)有豎立且頂端為球頭的球頭定位桿10(因此共有三根球頭定位桿10)。
本發(fā)明的技術(shù)原理是(1)在裝置整體高度尺寸不變的情況下，增加了二根放電管，使激光功率增加；如在采用鍍金銅鏡且每放電管長(zhǎng)2m，每折長(zhǎng)2.5m時(shí)，輸出功率由1000W上升至1200W；(2)每根管子單獨(dú)激勵(lì)，12根管子為三的整數(shù)倍，有利于三相電網(wǎng)的平衡；
(3)有利于輸出要求的偏振光，各反射鏡的入射角都很小，S光與P光的反射率基本相同而不會(huì)產(chǎn)生線偏振光，得到的隨機(jī)偏振光就可以用于焊接、模切板切割；增加一面大入射角的反射鏡就可以在空間任何方向得到線偏振光。如圖2得到與鉛垂方向成45°的線偏振光，只需一面圓偏振鏡便可轉(zhuǎn)換成向下方向的圓偏振光；(4)激光管定位用四根彈簧8從機(jī)殼向上拉緊兩拉桿7、29，將激光器上拉至三根球頭定位桿10分別與錐孔定位板13、平面定位板12、V形槽定位板11接觸定位；接觸壓力控制在10KG以下，防止因金屬機(jī)殼熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于石英管的熱膨脹系數(shù)，而在石英管上加上一個(gè)過(guò)大的摩擦力會(huì)使諧振腔不穩(wěn)定；(5)準(zhǔn)封離型結(jié)構(gòu)在儲(chǔ)氣管3的端部粘貼金屬高真空閘板閥4，可以通過(guò)它將激光管接通真空排氣系統(tǒng)，以抽空激光管，并且從混合工作氣體的鋼瓶往激光器中充氣；充氣完畢，關(guān)閉真空閥，實(shí)現(xiàn)激光器的封離運(yùn)行；一次充氣激光器可以運(yùn)行一周以上，一個(gè)8升鋼瓶的氣體可以充氣500次以上，可以使用5年以上；(6)諧振腔分段將長(zhǎng)的諧振腔分成若干相同的分段，各段之間用球面鏡耦合，各段內(nèi)放電管間用平面鏡將光路連成直線(見(jiàn)圖3)，各段內(nèi)的諧振腔參數(shù)的確定可按照基模光束直徑略小于2/3管徑進(jìn)行，基模光束直徑的計(jì)算需要考慮放電管類透鏡效應(yīng)，長(zhǎng)度為l的管子的光線變換矩陣元ABCD=coshα-1sinhαlαsinhαlcoshαl]]>在所述情況下，α＝0.07l/m，按此法設(shè)計(jì)，可得高光束質(zhì)量激光(TEM00+TEM01)。
(7)熱電極冷處理鎳電極筒外部點(diǎn)焊住，內(nèi)部可以伸縮，一半長(zhǎng)度和水冷石英配合，一半懸空(如圖4)；處于高溫狀態(tài)時(shí)，熱鎳電極對(duì)工作氣體有再生作用，又不至于加熱石英管使之變形；(8)輸出窗口在所述情況下計(jì)算得到的窗口最佳反射率為30％，考慮到GaAs的折射率為3.2766，單面反射率為28％，故可直接采用GaAs窗口僅外表面鍍?cè)鐾改ぃ瑑?nèi)表面沒(méi)有膜層損失，使用壽命長(zhǎng)。
由以上可知，本發(fā)明為一種桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器，它除了具有穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊、可以獲得高質(zhì)量激光輸出的優(yōu)點(diǎn)之外，還可在高度不變的條件下得到更高功率的激光輸出，且采用十二根激光管而有利于三相電網(wǎng)的平衡，還能得到有利于輸出要求的偏振光。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中B向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是所述折疊石英放電管的耦合反射鏡及平面鏡作用原理圖(圖中虛線為激光束路徑，其中耦合反射鏡2均為R＝30mm球面鏡)；圖4是電極安裝的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
在附圖中1-平面鏡， 2-反射鏡， 3-儲(chǔ)氣管，4-閘板閥， 5-輸出窗口，6-首端，7、28、29、30-拉桿， 8、9-彈簧，10-球頭定位桿，11-V型槽定位板，12-平面定位板，
13-錐孔定位板， 14-左支架，15-右支架，31、32、33、34、35、36-石英放電管，31′、32′、33′、34′、35′、36′-石英放電管，37-鎳電極。
具體實(shí)施例方式
按照附圖及上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明激光器，左支架14和右支架15為微膨脹合金支架，放電管分四段(如圖3)，每段長(zhǎng)7.5m，包含三節(jié)2.5m長(zhǎng)放電管，兩端的反射鏡2采用球面鏡，中間采用兩個(gè)平面鏡1，所述球面鏡為R30m鍍金銅鏡，計(jì)算得到的球面鏡上的基模光束直徑為15mm，放電管的內(nèi)徑為26mm。計(jì)算得到的窗口最佳反射率為30％，考慮到GaAs的折射率為3.2766，單面反射率為28％，故直接采用GaAs窗口僅外表面鍍?cè)鐾改?，?nèi)表面沒(méi)有膜層損失，使用壽命長(zhǎng)。
儲(chǔ)氣管3設(shè)計(jì)為圖1所示的兩個(gè)(相互連通)，對(duì)稱分布在左、右支架的兩側(cè)，其一個(gè)儲(chǔ)氣管端部安裝閘板閥4；每根放電管長(zhǎng)2m，每折長(zhǎng)2.5m，每相鄰兩根石英放電管之間的夾角為12°，輸出功率為1200W；所得到的隨機(jī)偏振光可以直接用于焊接、模切板切割等。
權(quán)利要求
1.一種桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器，包括左支架(14)和右支架(15)，其特征是，(1)該兩支架兩側(cè)各有六根石英放電管(31、32、33、34、35、36及31′、32′、33′、34′、35′、36′)依次用反射鏡(2)首尾相接，其中第一側(cè)的第一根石英放電管(31)的首端為輸出窗口(5)而另一側(cè)的第一根石英放電管(31′)的首端(6)裝有諧振腔反射鏡，所述第一側(cè)的第五根石英放電管(35)的末端同第六根石英放電(36)的一端用反射鏡連接，另一側(cè)的第五根石英放電管(35′)的末端同第六根石英放電管(36′)的一端用反射鏡連接，相互折疊設(shè)置的所述兩根石英放電管(36、36′)的另一端亦用反射鏡連接，由此構(gòu)成一個(gè)由十二根石英放電管組成的桁架式立體折疊結(jié)構(gòu)，且每相鄰兩根石英放電管之間的夾角為9°-12°；(2)所述兩支架(14、15)上裝有儲(chǔ)氣管(3)，該儲(chǔ)氣管(3)的一端分別與位于所述兩支架(14、15)兩側(cè)的第一根石英放電管(31、31′)的首端連通而其末端裝有閘板閥(4)；(3)每根石英放電管單獨(dú)激勵(lì)，采用的鎳電極一半長(zhǎng)度與水冷石英放電管端配合而另一半懸空；(4)在所述左支架(14)和右支架(15)上部分別設(shè)置伸向兩側(cè)的水平拉桿(7、29)，兩拉桿(7、29)的兩端分別設(shè)有用以將所述支架吊起的彈簧(8)，在一個(gè)支架頂端及另一支架的拉桿兩端分別設(shè)有豎立且頂端為球頭的球頭定位桿(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器，其特征是，所述球面鏡為R30m鍍金銅鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO2激光器，其特征是，所述每根石英放電管的長(zhǎng)為2m，每折長(zhǎng)2.5m。
全文摘要
一種桁架式折疊準(zhǔn)封離型千瓦級(jí)CO
文檔編號(hào)H01S3/223GK1967952SQ200610031489
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者李力鈞 申請(qǐng)人:李力鈞