首页 / 专利库 / 表面处理和涂层 / 激光打孔 / 一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法及装置

一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法及装置

阅读:153发布:2021-09-02

专利汇可以提供一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 为一种两镜腔高功率阵列气体 激光器 的构建方法及装置,涉及光学工程和激光应用领域。主要是由 放电管 配置和激励并在两镜腔作用下获得高功率二 氧 化 碳 激光或 一氧化碳 激光的方法及装置。本发明提供的两镜腔高功率阵列气体激光器,其振荡光束在激光器 谐振腔 内交于一点,在输出镜镜面上呈对称分布,有效地避免了输出镜局部功率 密度 过大引起的非线性效应和 温度 过高引起的热透镜效应。其特征在于将多支放电管按照对称的方式放置在激光器上,利用直流电源激励并在两镜腔作用下输出高功率 激光束 的构建方法及装置。器件具有功率大、光束 质量 好、结构紧凑、体积小的优点,是光学工程和激光应用领域的主要器件之一。,下面是一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法,是使用石英管或玻璃管作为放电管,多根放电管呈对称分布,放电管轴线相交于谐振腔内一点,使用由凹面全反射镜和输出镜组成的两镜腔,放电管内气体介质经放电激励后并在两镜腔作用下,从输出镜输出激光;
当放电管内的混合气体为二、氮气、氦气且各个谐振腔镜的反射和透射是针对波长为10.6 的,则输出二氧化碳激光,当放电管内的混合气体为一氧化碳、氮气、氦气且各个谐振腔镜的反射和透射是针对波长为5.3 的,则输出一氧化碳激光;二维两镜腔高功率阵列气体激光器是由多根放电管对称放置在同一平面内,各个放电管的轴线关于激光器对称轴对称,且相交于同一公共交点,各个放电管的轴线及末端连线构成等腰三形,公共交点为等腰三角形的顶点,放电管轴线为等腰三角形的腰,放电管末端连线为等腰三角形的底;三维两镜腔高功率阵列气体激光器是由多根放电管对称放置在同一圆锥面上,各个放电管的轴线交于同一公共交点,即为圆锥顶点,各个放电管的末端在同一平面内,即为圆锥底面,各个放电管的轴线即为圆锥母线位于同一圆锥面上;其特征在于各个凹面全反射镜的轴线与凹面全反射镜所对应的放电管的轴线重合并交于公共交点;输出镜的第一反射面为球面,其特征在于该球面的曲率中心与各个放电管的轴线或各个凹面全反射镜的轴线重合于同一公共交点,振荡光束在凹面全反射镜和输出镜的第一反射面之间振荡,从输出镜输出的激光束为会聚的阵列激光束,利用会聚透镜可获得平行的或会聚的阵列高功率二氧化碳或一氧化碳激光束。
2.按照权利要求1的方法,所述的二维两镜腔高功率阵列气体激光器的放电管关于激光器对称轴对称,按照放电管与激光器对称轴的夹角由小到大可分为第一等腰三角形、第二等腰三角形、第三等腰三角形等等,激光器对称轴为各个等腰三角形的高;所述的三维两镜腔高功率阵列气体激光器的放电管位于圆锥面上且关于激光器对称轴对称,按照圆锥顶角由小到大可分为第一圆锥面、第二圆锥面、第三圆锥面等等,激光器对称轴为各个圆锥面的高,在这些圆锥面上可对称地放置较多的放电管。
3.按照权利1、2的要求,所述的二维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、放电阳极(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、组合镜(22)、放电管第一支架(23)、放电管第二支架(24)、输出镜(25)、第一会聚镜(26)、第二会聚镜(27)、放电总阴极(28)、储气室(29)、公共交点(30);
1) 所述的凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)的中心位于同一球面上,构成组合镜(22),各个凹面全反射镜分别与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)左端面的距离均为5cm,凹面全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为2m;
2) 所述的放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)长1.2m,直径12mm,被放电管第一支架(23)和放电管第二支架(24)固定在系统对称轴上,各个放电管左端密封,右端与放电管第二支架(24)密封连接;
3) 所述的放电阳极(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)分别固定在放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)上,且到放电管左端距离均为5cm;
4) 所述的输出镜(25)的第一反射面为球面,其曲率中心与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)的轴线的交点或凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)的轴线的交点重合,即为所述的公共交点(30),公共交点(30)到放电管第二支架(24)的平距离为40cm,输出镜(25)的第一反射面的曲率半径为0.6m;
5) 所述的储气室(29)将放电管第二支架(24)与输出镜(25)密封连接,放电总阴极(28)密封连接在储气室(29)上;
6) 所述的第一会聚镜(26)位于系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm、所述的第二会聚镜(27) 位于系统对称轴上,到输出镜的距离为140cm;
7) 按照权利1、2的要求,所述的二维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征在于凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)与输出镜(25)分别构成第一两镜腔、第二两镜腔、第三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔,放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)的轴线分别与上述七个两镜腔的轴线重合;利用电源激励放电管内由二氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放电管内由一氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,则从输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳激光,其特征在于从各个谐振腔输出的激光束相交于公共交点(30),在输出镜面上对称地分布在同一直线上,有效地减小了输出镜镜面上局部功率密度过大引起的非线性效应和温度过高引起的热透镜效应;从输出镜(25)输出的阵列激光束经第一会聚镜(26)后变成平行阵列激光束,再经第二会聚镜(27)后变成会聚的阵列激光束;高功率二维阵列激光束可用于激光工业加工,如平面切割、表面处理等。
4.按照权利1、2的要求,所述的三维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、放电阳极(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)、凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)、组合镜(25)、放电管第一支架(26)、放电管第二支架(27)、放电总阴极(28)、储气室(29)、输出镜(30)、会聚镜(31)、激光器第一支架(32)、激光器第二支架(33)、激光器第三支架(34)、激光器第四支架(35)、激光器第五支架(36)、激光器第六支架(37);
1) 所述的凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)的中心位于同一球面上,构成组合镜(25),各个凹面全反射镜分别与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)左端面的距离均为5cm,凹面全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为
2m;
2) 所述的放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)长1.2m,直径12mm,被放电管第一支架(26)和放电管第二支架(27)固定在系统对称轴上,各个放电管左端密封,右端与放电管第二支架(27)密封连接;
3) 所述的放电阳极(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)分别固定在放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)上,且到放电管左端距离均为5cm;
4) 所述的输出镜(30)的第一反射面为球面,其曲率中心与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的轴线的交点或凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)的轴线的交点重合,即为所述的公共交点,公共交点到放电管第二支架(27)的水平距离为40cm,输出镜(30)的第一反射面的曲率半径为0.6m;
5) 所述的储气室(29)将放电管第二支架(27)与输出镜(30)密封连接,放电总阴极(28)密封连接在储气室(29)上;所述的会聚镜(31)位于系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm;所述的组合镜(25)放置在所述的激光器第一支架(32)上、所述的放电管第一支架(26)放置在所述的激光器第二支架(33)上、所述的放电管第二支架(27)放置在所述的激光器第三支架(34)上、所述的输出镜(30)放置在所述的激光器第四支架(35)上、所述的会聚镜(31)放置在所述的激光器第五支架(36)上、激光器支架(32)- (36)放置在所述的激光器第六支架(37)上;
6) 按照权利1、2的要求,所述的三维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征在于凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)与输出镜(30)分别构成第一两镜腔、第二两镜腔、第三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔、第八两镜腔,放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的轴线分别与上述八个两镜腔的轴线重合;利用电源激励放电管内由二氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放电管内由一氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,则从输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳激光,其特征在于从各个谐振腔输出的激光束相交于公共交点,在输出镜面上对称地分布在同一圆周上,有效地减小了输出镜镜面上局部功率密度过大引起的非线性效应和温度过高引起的热透镜效应;从输出镜(30)输出的阵列激光束经会聚镜(31)后变成平行阵列激光束;高功率三维阵列激光束可用于激光工业加工,如激光切割激光焊接激光打孔、激光表面处理等。

说明书全文

一种两镜腔高功率阵列气体激光器的构建方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及光学工程和激光应用领域,尤其涉及一种两镜腔高功率阵列气体激光器,主要是利用直流电源放电激励二维或三维阵列放电管并在两镜腔作用下获得高功率阵
列二激光束一氧化碳激光束的装置及构建方法。

背景技术

[0002] 二氧化碳激光器是世界上最早的分子激光器,放电采用直流放电,放电管需要采取冷却措施,1.2m长放电管输出功率约为50瓦;一氧化碳激光器是又一重要的分子激光
器,其量子转换效率是二氧化碳激光器的量子转换效率的两倍多,是研究激光化学和分子
光谱最有价值的红外激光器之一。近十年来,国际上激光加工系统主要采用二氧化碳激光
器和Nd:YAG激光器,其产值已达到50亿美元,其中二氧化碳激光器系统产值超过30亿美
元。波导型、横流型、轴快流型二氧化碳激光器是激光加工系统中最主要的激光器,波导型
二氧化碳激光器由于重量轻、体积小而直接被架于机床加工,横流型二氧化碳激光器增益
体积大,可输出上万瓦的激光,但激光模式相对较差,因此,主要用于金属材料的焊接、热处
理和表面处理,轴快流型二氧化碳激光器是利用气体对流方式来排出工作气体的废热,从
而提高电光转换效率和输出功率,输出的激光束通常为基模高斯光束,主要用于金属、非金
属材料的焊接、打孔、切割等。以上激光器虽然具有各自的优点,但也存在不足之处,流动型
二氧化碳激光器虽然输出功率高,但激光器的体积庞大,因此加工机机头和激光器只能是
分离的,因此激光的直线传输和光路控制都是依靠光学元件和相应的控制措施来实现;相
比之下,平板波导型二氧化碳激光器体积小可直接架于加工机机床,但该激光器的输出功
率由于结构限制,从而难以提高。在已有的专利中,虽然已提出了高功率二氧化碳激光器装
置(发明专利名称:大功率气体激光器的构建方法及装置,申请号:CN200310104017;发明
专利名称:相位定轴对称折迭组合二氧化碳激光器,申请号:CN200810044294;发明专利
名称:一种行波腔高功率二氧化碳激光器的构建方法及装置,申请号:CN201410470437),
上述三类发明的各个放电管相交于输出镜镜面中心,即来自各个谐振腔的振荡光束具有公
共输出点。对于放电管较多的高功率激光器,对称的阵列激光束相交于输出镜镜面上一点,
必然导致输出镜局部功率密度过大,从而引起非线性效应,导致输出镜温度过高,从而引起
热透镜效应,进而导致输出光束质量变差,影响激光加工效果。
[0003] 本发明就是为了克服此类问题提出来的,所述的两镜腔高功率阵列气体激光器,各个振荡光束相交于谐振腔内一点,因此,在输出镜镜面上,阵列光束呈对称分布,有效地
减小了输出镜局部承受的功率密度和降低了输出镜温度,提高了激光光束质量和激光加工
效率,因此,现有技术存在缺陷,需要改进。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题就是针对现有技术存在的不足,提供了一种两镜腔高功率阵列气体激光器。本发明的技术方案如下:
一种二维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管(1)、
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、放电阳极(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、凹面全反射
镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、组合镜(22)、放电管第一支架(23)、放电管
第二支架(24)、输出镜(25)、第一会聚镜(26)、第二会聚镜(27)、放电总阴极(28)、储气室
(29)、公共交点(30),其技术方案为:
1)、凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)的中心位于同一球面上,
构成组合镜(22),各个凹面全反射镜分别与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)左端
面的距离均为5cm,凹面全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为2m。
[0005] 2)、放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)长1.2m,直径12mm,被放电管第一支架(23)和放电管第二支架(24)固定在系统对称轴上,各个放电管左端密封,右端与放电管
第二支架(24)密封连接。
[0006] 3)、放电阳极(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)分别固定在放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)上,且到放电管左端距离均为5cm。
[0007] 4)、输出镜(25)的第一反射面为球面,其曲率中心与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)的轴线的交点或凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)的
轴线的交点重合,即为公共交点(30),公共交点(30)到放电管第二支架(24)的平距离为
40cm,输出镜(25)的第一反射面的曲率半径为0.6m。
[0008] 5)、储气室(29)将放电管第二支架(24)与输出镜(25)密封连接,放电总阴极(28)密封连接在储气室(29)上。
[0009] 6)、第一会聚镜(26)位于系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm、所述的第二会聚镜(27) 位于系统对称轴上,到输出镜的距离为140cm。
[0010] 7)、所述的二维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征在于凹面全反射镜(15)、(16)、(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)与输出镜(25)分别构成第一两镜腔、第二两镜腔、第
三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔,放电管(1)、(2)、(3)、(4)、
(5)、(6)、(7)的轴线分别与上述七个两镜腔的轴线重合;利用电源激励放电管内由二氧化
碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放电管内由一氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,则从
输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳激光;其特征在于从各个谐振腔输出的激光束相交于
公共交点(30),在输出镜面上对称地分布在同一直线上,有效地减小了输出镜镜面上局部
功率密度过大引起的非线性效应和温度过高引起的热透镜效应;从输出镜(25)输出的阵
列激光束经第一会聚镜(26)后变成平行阵列激光束,再经第二会聚镜(27)后变成会聚的
阵列激光束。
[0011] 一种三维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、放电阳极(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、
(16)、凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)、组合镜(25)、放电管
第一支架(26)、放电管第二支架(27)、放电总阴极(28)、储气室(29)、输出镜(30)、会聚镜
(31)、激光器第一支架(32)、激光器第二支架(33)、激光器第三支架(34)、激光器第四支架
(35)、激光器第五支架(36)、激光器第六支架(37)。
[0012] 1)、凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)的中心位于同一球面上,构成组合镜(25),各个凹面全反射镜分别与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、
(7)、(8)左端面的距离均为5cm,凹面全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为2m。
[0013] 2)、放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)长1.2m,直径12mm,被放电管第一支架(26)和放电管第二支架(27)固定在系统对称轴上,各个放电管左端密封,右端与放
电管第二支架(27)密封连接。
[0014] 3)、放电阳极(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)分别固定在放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)上,且到放电管左端距离均为5cm。
[0015] 4)、输出镜(30)的第一反射面为球面,其曲率中心与放电管(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的轴线的交点或凹面全反射镜(17)、 (18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、
(23)、(24)的轴线的交点重合,即为公共交点,公共交点到放电管第二支架(27)的水平距
离为40cm,输出镜(30)的第一反射面的曲率半径为0.6m。
[0016] 5)、储气室(29)将放电管第二支架(27)与输出镜(30)密封连接,放电总阴极(28)密封连接在储气室(29)上;会聚镜(31)位于系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm;
组合镜(25)放置在激光器第一支架(32)上、放电管第一支架(26)放置在激光器第二支架
(33)上、放电管第二支架(27)放置在激光器第三支架(34)上、输出镜(30)放置在激光器
第四支架(35)上、会聚镜(31)放置在激光器第五支架(36)上、激光器支架(32)- (36)放
置在激光器第六支架(37)上。
[0017] 6)、所述的三维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征在于凹面全反射镜(17)、(18)、(19)、 (20)、(21)、(22)、(23)、(24)与输出镜(30)分别构成第一两镜腔、第二两镜
腔、第三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔、第八两镜腔,放电管
(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的轴线分别与上述八个两镜腔的轴线重合;利用电源
激励放电管内由二氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放电管内由一氧化碳、氮气、氦气
组成的混合气体,则从输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳激光,其特征在于从各个谐振
腔输出的激光束相交于公共交点,在输出镜面上对称地分布在同一圆周上,有效地减小了
输出镜镜面上局部功率密度过大引起的非线性效应和温度过高引起的热透镜效应;从输出
镜(30)输出的阵列激光束经会聚镜(31)后变成平行阵列激光束。
附图说明
[0018] 图1为二维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置图。
[0019] 图2为三维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置图。
[0020] 图3为三维两镜腔高功率阵列气体激光器第一圆锥面底面(1),第一圆锥面上的放电管的左端面对称分布在第一圆锥底面上。
[0021] 图4为三维两镜腔高功率阵列气体激光器第一圆锥面底面(1)、第二圆锥面底面(2),第一圆锥面上的放电管的左端面对称分布在第一圆锥底面上、第二圆锥面上的放电管
的左端面对称分布在第二圆锥面底面上。
[0022] 图5为三维两镜腔高功率阵列气体激光器第一圆锥面底面(1)、第二圆锥面底面(2)、第三圆锥面底面(3),第一圆锥面上的放电管的左端面对称分布在第一圆锥底面上、第
二圆锥面上的放电管的左端面对称分布在第二圆锥面底面上、第三圆锥面上的放电管的左
端面对称分布在第三圆锥面底面上。
[0023] 图1中,1、2、3、4、5、6、7石英放电管或玻璃放电管、8、9、10、11、12、13、14放电阳极、15、16、17、18、19、20、21凹面全反射镜、22组合镜、23放电管第一支架、24放电管第二支
架、25输出镜、26第一会聚镜、27第二会聚镜、28放电总阴极、29储气室、30公共交点。
[0024] 图2中,1、2、3、4、5、6、7、8石英放电管或玻璃放电管、9、10、11、12、13、14、15、16放电阳极、17、18、19、20、21、22、23、24凹面全反射镜、25组合镜、26放电管第一支架、27放电
管第二支架、28放电总阴极、29储气室、30输出镜、31会聚镜、32激光器第一支架、33激光
器第二支架、34激光器第三支架、35激光器第四支架、36激光器第五支架、37激光器第六支
架。

具体实施方式

[0025] 以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0026] 一种二维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管1、2、3、4、5、6、7、放电阳极8、9、10、11、12、13、14、凹面全反射镜15、16、17、18、19、20、21、组合
镜22、放电管第一支架23、放电管第二支架24、输出镜25、第一会聚镜26、第二会聚镜27、
放电总阴极28、储气室29、公共交点30,其技术方案为:
如图1所示:1)、凹面全反射镜15、16、17、18、19、20、21的中心位于同一球面上,构成
组合镜22,各个凹面全反射镜分别与放电管1、2、3、4、5、6、7左端面的距离均为5cm,凹面
全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为2m;2)、放电管1、2、3、4、5、6、7长1.2m,直径
12mm,被放电管第一支架23和放电管第二支架24固定在系统对称轴上,各个放电管左端
密封,右端与放电管第二支架24密封连接;3)、放电阳极8、9、10、11、12、13、14、分别固定在
放电管1、2、3、4、5、6、7上,且到放电管左端距离均为5cm;4)、输出镜25的第一反射面为球
面,其曲率中心与放电管1、2、3、4、5、6、7的轴线的交点或凹面全反射镜15、16、17、18、19、
20、21的轴线的交点重合,即为公共交点30,公共交点30到放电管第二支架24的水平距离
为40cm,输出镜25的第一反射面的曲率半径为0.6m;5)、储气室29将放电管第二支架24
与输出镜25密封连接,放电总阴极28密封连接在储气室29上;6)、第一会聚镜26位于系
统对称轴上,到输出镜的距离为80cm、所述的第二会聚镜27 位于系统对称轴上,到输出镜
的距离为140cm;所述的二维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征在于凹面全反射镜15、
16、17、18、19、20、21与输出镜25分别构成第一两镜腔、第二两镜腔、第三两镜腔、第四两镜
腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔,放电管1、2、3、4、5、6、7的轴线分别与上述七个
两镜腔的轴线重合;利用电源激励放电管内由二氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放
电管内由一氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,则从输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳
激光;其特征在于从各个谐振腔输出的激光束相交于公共交点30,在输出镜面上对称地分
布在同一直线上,有效地减小了输出镜镜面上局部功率密度过大引起的非线性效应和温度
过高引起的热透镜效应;从输出镜25输出的阵列激光束经第一会聚镜26后变成平行阵列
激光束,再经第二会聚镜27后变成会聚的阵列激光束;高功率二维阵列激光束可用于激光
工业加工,如平面切割、表面处理等。
[0027] 一种三维两镜腔高功率阵列气体激光器的装置包括石英放电管或玻璃放电管1、2、3、4、5、6、7、8、放电阳极9、10、11、12、13、14、15、16、凹面全反射镜17、18、19、20、21、22、
23、24、组合镜25、放电管第一支架26、放电管第二支架27、放电总阴极28、储气室29、输出
镜30、会聚镜31、激光器第一支架32、激光器第二支架33、激光器第三支架34、激光器第四
支架35、激光器第五支架36、激光器第六支架37,其技术方案为:
如图2所示:1)、凹面全反射镜17、18、19、20、21、22、23、24的中心位于同一球面上,构
成组合镜25,各个凹面全反射镜分别与放电管1、2、3、4、5、6、7、8左端面的距离均为5cm,凹
面全反射镜的横向尺寸均为20mm,曲率半径均为2m;2)、放电管1、2、3、4、5、6、7、8长1.2m,
直径12mm,被放电管第一支架26和放电管第二支架27固定在系统对称轴上,各个放电管
左端密封,右端与放电管第二支架27密封连接。3)、放电阳极9、10、11、12、13、14、15、16分
别固定在放电管1、2、3、4、5、6、7、8上,且到放电管左端距离均为5cm;4)、输出镜30的第一
反射面为球面,其曲率中心与放电管1、2、3、4、5、6、7、8的轴线的交点或凹面全反射镜17、
18、19、20、21、22、23、24的轴线的交点重合,即为公共交点,公共交点到放电管第二支架27
的水平距离为40cm,输出镜30的第一反射面的曲率半径为0.6m;5)、储气室29将放电管第
二支架27与输出镜30密封连接,放电总阴极28密封连接在储气室29上;会聚镜31位于
系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm;组合镜25放置在激光器第一支架32上、放电管第
一支架26放置在激光器第二支架33上、放电管第二支架27放置在激光器第三支架34上、
输出镜30放置在激光器第四支架35上、会聚镜31放置在激光器第五支架36上、激光器支
架32- 36放置在激光器第六支架37上;所述的三维两镜腔高功率阵列气体激光器,其特征
在于凹面全反射镜17、18、19、20、21、22、23、24与输出镜30分别构成第一两镜腔、第二两镜
腔、第三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔、第八两镜腔,放电管1、
2、3、4、5、6、7、8的轴线分别与上述八个两镜腔的轴线重合;利用电源激励放电管内由二氧
化碳、氮气、氦气组成的混合气体,或放电管内由一氧化碳、氮气、氦气组成的混合气体,则
从输出镜输出二氧化碳激光或一氧化碳激光,其特征在于从各个谐振腔输出的激光束相交
于公共交点,在输出镜面上对称地分布在同一圆周上,有效地减小了输出镜镜面上局部功
率密度过大引起的非线性效应和温度过高引起的热透镜效应;从输出镜30输出的阵列激
光束经会聚镜31后变成平行阵列激光束;高功率三维阵列激光束可用于激光工业加工,如
激光切割激光焊接激光打孔、激光表面处理等。
[0028] 实施例1参照附图1,取7根放电管1、2、3、4、5、6、7,放置在同一平面内,放电管的轴线及末
端连线构成三个具有公共顶点的等腰三形,即为所述的二维高功率阵列气体激光器,
每根放电管长度均为1.2m,内径10mm,外径12mm,凹面全反射镜15、16、17、18、19、20、
21分别与放电管1、2、3、4、5、6、7左端面的距离均为5cm,凹面全反射镜的横向尺寸均为
20mm,曲率半径均为2m;放电管1、2、3、4、5、6、7被放电管第一支架23和放电管第二支
架24固定在系统对称轴上,各个放电管左端密封,右端与放电管第二支架24密封连接;
放电阳极8、9、10、11、12、13、14到放电管放电管1、2、3、4、5、6、7左端距离均为5cm;输出
镜25的第一反射面的曲率中心与放电管1、2、3、4、5、6、7的轴线的交点重合,即为公共交
点30,公共交点30到放电管第二支架24的水平距离为40cm,输出镜25的第一反射面
的曲率半径为0.6m;第一会聚镜26位于系统对称轴上,到输出镜的距离为80cm、所述的
第二会聚镜27 位于系统对称 轴上,到输出镜的距离为140cm;放电管内达到真空133.3 -3
10 Pa后按照CO2:N2:He=2:3:5或近似比例充均匀混合气体10-20 133.3Pa。对波长
10.6 全反射镜反射率为98%以上,输出镜反射率为80%,透射率为20%。在直流电源激
励下可从输出镜获得二维高功率阵列二氧化碳激光输出。
[0029] 实施例2参照附图1,激光器除全反射镜、输出镜的透射和反射、真空度、混合气体外,其它参数
-5
与例1完全一致,放电管内达到真空133.3 10 Pa后按照CO:N2:He=1:2:17或近似比例充
均匀混合气体10-20 133.3Pa。对波长5.3 全反射镜反射率为99%以上,输出镜反射
率为90%,透射率为10%。在直流电源激励下可从输出镜获得二维高功率阵列一氧化碳激光
输出。
[0030] 实施例3参照附图2,取8根放电管1、2、3、4、5、6、7、8,每根放电管的轴线位于同一圆锥面上,即
为所述的三维高功率阵列气体激光器,激光器除放电管放置的位置外,其它参数与例1完
-3
全一致,放电管内达到真空133.3 10 Pa后按照CO2:N2:He=2:3:5或近似比例充均匀混合
气体10-20 133.3Pa。对波长10.6 全反射镜反射率为98%以上,输出镜反射率为80%,
透射率为20%。在直流电源激励下可从输出镜获得三维高功率阵列二氧化碳激光输出。
[0031] 实施例4参照附图2,激光器除全反射镜、输出镜的透射和反射、真空度、混合气体外,其它参数
-5
与例3完全一致,放电管内达到真空133.3 10 Pa后按照CO:N2:He=1:2:17或近似比例充
均匀混合气体10-20 133.3Pa。对波长5.3 全反射镜反射率为99%以上,输出镜反射
率为90%,透射率为10%。在直流电源激励下可从输出镜获得三维高功率阵列一氧化碳激光
输出。
[0032] 应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
激光打孔方法 2020-05-11 180
一种激光打孔方法 2020-05-14 534
实验用药片激光打孔机 2020-05-15 327
激光打孔方法及装置 2020-05-12 838
实验用药片激光打孔机 2020-05-12 888
同步式自动激光打孔机 2020-05-14 615
激光打孔装钉机 2020-05-11 388
喷水带带片激光打孔器 2020-05-14 625
高速渗透泵激光打孔机 2020-05-13 149
一种激光打孔加工头 2020-05-13 580
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈