CN102545032B - 一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，包括阀体(1)、阀芯(2)。本发明采用设有矩形的光路通道、圆锥台形的锥形芯孔、水冷水道、水冷接口、连接法兰的阀体和圆锥台体的阀芯构成的光闸装置，用阀芯与锥形芯孔的锥面配合保证光路通道的密闭遮光性，用水冷水道实现水冷来改善装置整体的冷却效果，利用矩形的光路通道的加长纵深使光路通道具备光阑作用，以阻止外部漫射的光热逆向返回的技术方案，克服了现有技术存在密闭性、遮光性、阻逆性差，冷却效率低的问题与不足，通过锥面密闭、纵深光阑、水冷冷却，使大功率半导体激光器的光闸装置达到了提高密闭性、遮光性、阻逆性和冷却效率的目的。

Description

一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置

技术领域

本发明涉及一种光闸装置，具体是指用于开关大功率半导体激光器光路的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置。

背景技术

光闸为设置在功率半导体激光器的光路输出口处用于阻隔外部尘垢和光热逆向侵入损害激光器内部器件的开关装置；功率半导体激光器应用于工业加工，加工现场烟尘飞扬、高温光热漫射、工况恶劣，外部尘垢侵入激光器内部附着在微透镜表面，尘垢吸收激光能量产生的高温导致微透镜热损报废；外部光热逆向进入激光器内部，会使激光器内部温度激增，致使激光器受热损坏；

现有技术采用闸板式光闸，闸板式光闸由阀体和滑动闸板构成，类似于相机快门，激光发射时闸板抽开，激光由阀体的光路通道输出；激光停止时闸板复位关闭，将阀体的光路通道切断使激光器的内部器件与外部环境隔离；由于闸板式光闸的闸板密闭和遮光性不严，外部尘垢和光热极易侵入激光器内部；由于闸板式光闸阀体的光路通道缺乏必要的纵深，对加工产生的外部光热逆向返回现象无拦阻作用；此外，闸板式光闸依赖传导散热，工作时，闸板式光闸自身冷却效率低，因此，现有技术存在密闭性、遮光性、阻逆性差，冷却效率低的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用设有矩形的光路通道、圆锥台形的锥形芯孔、水冷水道、水冷接口、连接法兰的阀体和圆锥台体的阀芯构成的光闸装置，利用阀芯与锥形芯孔的锥面配合保证光路通道的密闭遮光性，利用水冷水道实现水冷来改善装置整体的冷却效果，利用矩形的光路通道的加长纵深使光路通道具备光阑作用，以阻止外部漫射的光热逆向返回的技术方案，提供一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，旨在通过锥面密闭、纵深光阑、水冷冷却使大功率半导体激光器的光闸装置，达到提高密闭性、遮光性、阻逆性和冷却效率的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，包括阀体、阀芯，其中：所述的阀体为圆柱形体的二端设有圆形凸缘的连接法兰的外观呈工字轮状的铜质构件；沿阀体的中心轴线设有贯穿阀体二端的矩形通孔，称为光路通道；位于阀体的柱面中心设有与阀体的中心轴线正交，贯穿阀体柱面且正交穿过所述光路通道的圆锥台形的通孔，称为锥形芯孔；阀体的柱面体中设有圆形封闭的孔道，称为水冷水道；与所述锥形芯孔的位置正交，阀体的柱面的上端设有二个竖直向上凸出的水冷接口，所述水冷接口与所述水冷水道相通；

所述的阀芯为圆锥台形的铜质构件；阀芯的圆锥角为2°58′31″，即莫氏四号锥度；阀芯的锥面与阀体的所述锥形芯孔的锥面密闭配合；阀芯的二端中心分别设有用于连接用途的螺纹盲孔，称为连接螺孔；阀芯的大头端的上下锥面处分别设有一个用于连接定位用途的条形凹槽，称为定位键槽；

阀芯密闭穿插在阀体的所述锥形芯孔中，阀芯将阀体的所述光路通道密闭阻塞，阀芯的所述定位键槽位于锥形芯孔之外。

工作原理及有益效果

应用时，阀体固定连接在激光器的屏蔽箱的激光输出口处，阀芯设有定位键槽的一端与气缸的活塞杆连接，阀体的水冷接口与冷却水管连接。

激光发射时，气缸拉动阀芯沿阀体的锥形芯孔抽出，阀体的光路通道开通，激光由光路通道输出；激光停止时，阀芯复位，将光路通道密闭阻塞，光路通道关闭；

阀芯与锥形芯孔的锥面配合保证了光路通道在关闭后的密闭及遮光性；由水冷接口、水冷水道实现水冷，改善了阀体、阀芯整体的冷却效果；纵深加长的光路通道具有光阑作用，外部漫射的光热被光路通道的侧壁吸收并由阀体的水冷冷却，从而阻止了外部漫射的光热大量逆向返回激光器的内部。

上述，本发明采用设有矩形的光路通道、圆锥台形的锥形芯孔、水冷水道、水冷接口、连接法兰的阀体和圆锥台体的阀芯构成的光闸装置，利用阀芯与锥形芯孔的锥面配合保证光路通道的密闭遮光性，利用水冷水道实现水冷来改善装置整体的冷却效果，利用矩形的光路通道的加长纵深使光路通道具备光阑作用，以阻止外部漫射的光热逆向返回的技术方案，克服了现有技术存在密闭性、遮光性、阻逆性差，冷却效率低的问题与不足，所提供的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，通过锥面密闭、纵深光阑、水冷冷却，使大功率半导体激光器的光闸装置达到了提高密闭性、遮光性、阻逆性和冷却效率的目的。

附图说明

图1是本发明的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置的外部结构示意图；

图2是本发明的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置的结构剖视示意图；

图3是本发明的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，处在阀芯抽出，光路通道开启状态的剖视示意图。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

图中：阀体1、光路通道11、锥形芯孔12、水冷接口13、水冷水道131、连接法兰14、阀芯2、定位键槽21、连接螺孔22。

具体实施方式

参阅图1～图3，本发明的一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，包括阀体1、阀芯2，其中：所述的阀体1为圆柱形体的二端设有圆形凸缘的连接法兰14的外观呈工字轮状的铜质构件；沿阀体1的中心轴线设有贯穿阀体1二端的矩形通孔，称为光路通道11；位于阀体1的柱面中心设有与阀体1的中心轴线正交，贯穿阀体1柱面且正交穿过所述光路通道11的圆锥台形的通孔，称为锥形芯孔12；阀体1的柱面体中设有圆形封闭的孔道，称为水冷水道131；与所述锥形芯孔12的位置正交，阀体1的柱面的上端设有二个竖直向上凸出的水冷接口13，所述水冷接口13与所述水冷水道131相通；

所述的阀芯2为圆锥台形的铜质构件；阀芯2的圆锥角为2°58′31″，即莫氏四号锥度；阀芯2的锥面与阀体1的所述锥形芯孔12的锥面密闭配合；阀芯2的二端中心分别设有用于连接用途的螺纹盲孔，称为连接螺孔22；阀芯2的大头端的上下锥面处分别设有一个用于连接定位用途的条形凹槽，称为定位键槽21；

阀芯2密闭穿插在阀体1的所述锥形芯孔12中，阀芯2将阀体1的所述光路通道11密闭阻塞，阀芯2的所述定位键槽21位于锥形芯孔12之外。

工作原理及有益效果

应用时，阀体1固定连接在激光器的屏蔽箱的激光输出口处，阀芯2设有定位键槽21的一端与气缸的活塞杆连接，阀体1的水冷接口13与冷却水管连接。

激光发射时，气缸拉动阀芯2沿阀体1的锥形芯孔12抽出，阀体1的光路通道11开通，激光由光路通道11输出；激光停止时，阀芯2复位，将光路通道11密闭阻塞，光路通道11关闭；

阀芯2与锥形芯孔12的锥面配合保证了光路通道11在关闭后的密闭及遮光性；由水冷接口13、水冷水道131实现水冷，改善了阀体1、阀芯2整体的冷却效果；纵深加长的光路通道11具有光阑作用，外部漫射的光热被光路通道11的侧壁吸收并由阀体1的水冷冷却，从而阻止了外部漫射的光热大量逆向返回激光器的内部。

Claims (1)

1.一种矩形光束的大功率半导体激光器的光闸装置，其特征在于：包括阀体(1)、阀芯(2)，所述的阀体(1)为圆柱形体的二端设有圆形凸缘的连接法兰(14)的外观呈工字轮状的铜质构件；沿阀体(1)的中心轴线设有贯穿阀体(1)二端的矩形通孔，称为光路通道(11)；位于阀体(1)的柱面中心设有与阀体(1)的中心轴线正交，贯穿阀体(1)柱面且正交穿过所述光路通道(11)的圆锥台形的通孔，称为锥形芯孔(12)；阀体(1)的柱面体中设有圆形封闭的孔道，称为水冷水道(131)；与所述锥形芯孔(12)的位置正交，阀体(1)的柱面的上端设有二个竖直向上凸出的水冷接口(13)，所述水冷接口(13)与所述水冷水道(131)相通；

所述的阀芯(2)为圆锥台形的铜质构件；阀芯(2)的圆锥角为2°58′31″，即莫氏四号锥度；阀芯(2)的锥面与阀体(1)的所述锥形芯孔(12)的锥面密闭配合；阀芯(2)的二端中心分别设有用于连接用途的螺纹盲孔，称为连接螺孔(22)；阀芯(2)的大头端的上下锥面处分别设有一个用于连接定位用途的条形凹槽，称为定位键槽(21)；

阀芯(2)密闭穿插在阀体(1)的所述锥形芯孔(12)中，阀芯(2)将阀体(1)的所述光路通道(11)密闭阻塞，阀芯(2)的所述定位键槽(21)位于锥形芯孔(12)之外。

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