CN101841121A - 一种激光器聚光腔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光器聚光腔，包括聚光腔体，YAG棒及两个灯；YAG棒位于聚光腔体的中心处，两个灯位于YAG棒两侧，且对称分布，聚光腔体，YAG棒及两个灯的轴线均平行，其特征在于，聚光腔体的形状由两个相交的圆柱面构成，二个相交的圆柱面对称布置，二个相交的圆柱面的横截面的半径相等，半径均为15～35mm。该克服了双椭圆柱面聚光腔YAG棒上、下两侧漏光的缺点，又没有普通相交圆柱面聚光腔效率不高的缺点，其形状为非椭圆，却具有椭圆的聚光特性，但其聚光效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及固体激光器技术，具体涉及一种激光器聚光腔。
背景技术
在目前市场上销售的300W-500W激光焊接与激光切割机中，以YAG固体激光器使用最多，约占市场份额的90％。而在固体YAG激光器中，采用的聚光腔约90％为双椭圆镀金聚光腔，其余10％为陶瓷紧包腔。
陶瓷紧包腔虽然有聚光效率高、寿命长、维修方便等优点，但由于它的热透镜效应大，激光输出光束质量不稳定，在激光加工过程中焦点会发生变化，故在300W以上的YAG激光器中不使用陶瓷紧包腔。
镀金椭圆聚光腔，采用将YAG棒和脉冲氙灯分别放在椭圆柱的两个焦轴上(如图1)，理论上，从一个焦点上发出的任意方向的光，在经过椭圆面反射后，必定要汇聚到椭圆的另一个焦点上。
由于椭圆拄面的这个特性，在各种形状的激光器聚光曲面中，以椭圆拄面的聚光效率为最高。
椭圆拄聚光面的缺点：
在单灯单棒组成的激光器中，椭圆拄面的优点是其它聚光面无法替代的，可是当激光器需要提高输出功率，例如300W，500W，700W时，单灯泵浦的功率不够了，必须采用双灯单棒的结构，如图2所示，称之为双椭圆聚光腔。灯a在左边椭圆的焦点上，b在右边椭圆的焦点上，棒在两个相交椭圆的公共焦点上
由于椭圆本身的特点，它不可能对灯、棒实现紧饱。这样，在采用双椭圆柱聚光腔结构时，两个椭圆柱面在棒的中垂线上交汇，即图2上的A，B两点。而对于灯而言，两个椭圆柱聚光面在YAG的上、下两部分都出现了一个很大的空缺，即图2上的AC和BD，从灯a和灯b发出的光，在通过AC和BD后，它们再也不可能被反射到YAG棒上了。这是双椭圆聚光腔的最大缺点，而且这个缺点是它自身改变不了的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光器聚光腔，是一种比双椭圆柱面聚光效率更高的聚光腔。
本发明提供的激光器聚光腔，包括聚光腔体，YAG棒及两个灯；YAG棒位于聚光腔体的中心处，两个灯位于YAG棒两侧，且对称分布，聚光腔体，YAG棒及两个灯的轴线均平行，其特征在于，聚光腔体的形状由两个相交的圆柱面构成，二个相交的圆柱面对称布置，二个相交的圆柱面的横截面的半径相等，半径均为15～35mm。
本发明人经过长期对激光器的聚光原理的研究，发明了一种比双椭圆柱面聚光效率更高的聚光腔，它是一种我们首次提出的聚光腔，它克服了双椭圆柱面聚光腔YAG棒上、下两侧漏光的缺点，又没有普通相交圆柱面聚光腔效率不高的缺点，因而称之为紧包相交圆聚光腔。具体而言，本发明的特点是：
1它们可以对两支灯和YAG棒(及它们的滤紫外套管)实行紧包，这就大大减小了双椭圆聚光腔的漏光缺陷。
2这四个相交圆弧又不是一般的圆弧面，它们是可以在相当一段范围内与灯及YAG棒的聚光椭圆弧线重合的。这样，它们的聚光性能又和聚光椭圆的聚光效率一样，这是一般的相交圆聚光效率所不能比的。
3、本发明有三个特点：1是相交圆。2是紧包的。3其形状为非椭圆，却具有椭圆的聚光特性，但其聚光效率更高。
理论计算和初步实验都表明：本发明的最佳紧包相交圆聚光腔，在同等条件下(采用相同的灯、YAG棒)，其聚光效率比现有双椭圆聚光腔提高了5％～8％。
附图说明
图1是椭圆腔的聚光原理示意图；
图2是双椭圆聚光腔的结构原理；
图3是本发明提供的非椭圆激光器聚光腔的结构示意图(横截面)。
具体实施方式
如图3所示，本发明提供的聚光腔包括聚光腔体1，YAG棒4及两个灯2、3；聚光腔体1的形状由两个相交的圆柱面构成，二个相交的圆柱面对称布置，并且其轴线平行，二个相交的圆柱面的截面半径相等，均为15～35mm；YAG棒4位于聚光腔体1的中心处，两个灯2、3位于YAG棒4两侧，且对称分布。聚光腔体1，YAG棒4及两个灯2、3的轴线均平行。两个灯2、3可以为氙灯或氦灯。
这种新型的聚光腔从根本上不同于双椭圆柱面聚光腔，也不同于一般的相交圆柱面聚光腔，它是一种带有椭圆性质的紧包的相交圆聚光腔。
实施例中相交圆的半径为25mm。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (1)
1.一种激光器聚光腔，包括聚光腔体(1)，YAG棒(4)及两个灯(2、3)；YAG棒(4)位于聚光腔体(1)的中心处，两个灯(2、3)位于YAG棒(4)两侧，且对称分布，聚光腔体(1)，YAG棒(4)及两个灯(2、3)的轴线均平行，其特征在于，聚光腔体(1)的形状由两个相交的圆柱面构成，二个相交的圆柱面对称布置，二个相交的圆柱面的横截面的半径相等，半径均为15～35mm。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201010164797A CN101841121A (zh) | 2010-05-07 | 2010-05-07 | 一种激光器聚光腔 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201010164797A CN101841121A (zh) | 2010-05-07 | 2010-05-07 | 一种激光器聚光腔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101841121A true CN101841121A (zh) | 2010-09-22 |
Family
ID=42744332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201010164797A Pending CN101841121A (zh) | 2010-05-07 | 2010-05-07 | 一种激光器聚光腔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101841121A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102354899A (zh) * | 2011-09-06 | 2012-02-15 | 湖北星业光电科技有限公司 | 双灯复合聚光腔 |
| CN103178435A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-26 | 湖北工业大学 | 一种高功率高重频脉冲激光器 |
| CN105322425A (zh) * | 2014-08-04 | 2016-02-10 | 株式会社天田米亚基 | 激光装置 |
| CN105552697A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-05-04 | 长春光机医疗仪器有限公司 | 一种和频激光器及激光治疗仪 |
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2010
- 2010-05-07 CN CN201010164797A patent/CN101841121A/zh active Pending
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