CN107845942B - 一种二氧化碳激光器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种二氧化碳激光器，涉及激光器技术领域。所述二氧化碳激光器包括：用于产生激光的激光器谐振腔、用于调整激光器谐振腔安装位置的第一支撑和用于辅助激光器谐振腔实现伸长和收缩的第二支撑；所述激光器谐振腔的一端安装在所述第一支撑上，所述激光器谐振腔的另一端安装在所述第二支撑上，所述第一支撑和所述第二支撑安装在所述机箱内。本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔能随温度的变化伸长和收缩，避免激光器谐振腔因发热量大，变形大而产生的永久变形，提高了二氧化碳激光器工作的稳定性。

Description

一种二氧化碳激光器

技术领域

本发明实施例涉及激光器技术领域，特别是一种二氧化碳激光器。

背景技术

二氧化碳激光器的机箱是一个完全密封的防尘空间，激光器内部的热交换器对激光器内部空间进行冷却。激光器中安装有激光器谐振腔，混合工作气体在涡轮风机的驱动下在一闭环循环系统中通过放电管和换热器高速流动。伴随着气体的有效冷却，这样的循环系统具有很高的效率。在加工间隙，当不需要激光束时，可用一水冷机械光闸将其吸收。

其中，激光器谐振腔是二氧化碳激光器的重要部件，具有体积大，重量大，发热量大，变形大的特点。激光器谐振腔体积大，重量大，安装不合理，就会造成激光器机箱和激光器谐振腔的变形，机箱的变形和激光器谐振腔的变形会导致二氧化碳激光器工作不稳定，功率降低，严重时高压激光器不能输出激光。现有的二氧化碳激光器谐振腔通常有两种安装方式：吊装在激光器机箱顶部；激光器机箱分上下两层，安装在机箱的上层。而这些安装方式对机箱的负荷比较大，容易造成机箱的变形。

二氧化碳激光器工作过程中会产生巨大的能量，并释放大量热能，而激光器谐振腔发热量大容易导致激光器谐振腔变形大，产生永久变形，造成激光器功率降低，严重时激光器不能输出激光。

发明内容

本发明要解决的问题是，如何减小二氧化碳激光器的变形。

为了解决上述技术问题，本发明实施例所述的一种二氧化碳激光器采用了如下所述的技术方案：

一种二氧化碳激光器，包括：用于产生激光的激光器谐振腔、用于调整激光器谐振腔安装位置的第一支撑、用于辅助激光器谐振腔实现伸长和收缩的第二支撑和用于安装所述激光器谐振腔机箱；

所述激光器谐振腔的一端安装在所述第一支撑上，所述激光器谐振腔的另一端安装在所述第二支撑上，所述第一支撑和所述第二支撑安装在所述机箱内。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述激光器谐振腔包括：放电管、前镜、尾镜、配气管、腔结构管、前端板和后端板；

所述放电管、前镜、尾镜、配气管和腔结构管位于所述前端板和所述后端板之间；所述放电管套接在所述配气管上；所述尾镜安装在所述后端板上，用于反射激光；

所述前镜安装在所述前端板上；所述腔结构管连接所述前端板和所述后端板，用于固定所述激光器谐振腔的所述前端板和所述后端板的位置。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第一支撑包括：第一安装架和第一高度调节装置；

所述第一高度调节装置安装在所述第一安装架上，用于调节所述前端板的高度。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第一高度调节装置包括：螺钉、锁紧螺母、内螺纹头、置物孔、支撑球和前垫板；

所述前端板与所述内螺纹头之间安装有所述前垫板；所述螺钉的上端有一所述置物孔，所述置物孔内放置所述支撑球；通过旋转所述螺钉调节所述前端板的高度，进而调节所述激光器谐振腔的高度；所述锁紧螺母的作用是固定所述激光器谐振腔的高度。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第二高度调节装置的构造与所述第一高度调节装置的构造一致，安装在所述第一安装架上；

所述第一高度调节装置和所述第二高度调节装置配合，调节所述激光器谐振腔的高度。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第一支撑还包括：定位座、定位轴、滚动轴承和轴承座；

所述定位座固定在所述第一安装架上，所述定位轴固定在所述定位座上，所述滚动轴承固定在所述定位轴和所述前端板上的所述轴承座之间；以所述定位轴为转动轴转动所述激光器谐振腔，调整所述激光器谐振腔的方向。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第二支撑包括：第一槽块、第二槽块、滚动球和第二安装架。

所述第一槽块上加工有所述第一凹槽，所述第一槽块固定在所述后端板上，所述第二槽块上加工有所述第二凹槽,所述第二槽块固定在所述第二支撑上，所述第一凹槽和所述第二凹槽之间装配有所述滚动球。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第一槽块与所述第二槽块凹槽两侧装配有所述第一限位片和所述第二限位片；

所述第一限位片和所述第二限位片配合，实现所述滚动球在所述第一凹槽与所述第二凹槽之间的滚动限位。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述置物孔的形状为倒圆锥形。

进一步，所述二氧化碳激光器，所述第一凹槽和所述第二凹槽为V形槽。

与现有技术相比，本发明实施例主要有以下有益效果：

本发明实施例所述二氧化碳激光器包括：用于产生激光的激光器谐振腔、用于调整激光器谐振腔安装位置的第一支撑、用于辅助激光器谐振腔实现伸长和收缩的第二支撑和用于安装所述激光器谐振腔的机箱；所述激光器谐振腔的一端安装在所述第一支撑上，所述激光器谐振腔的另一端安装在所述第二支撑上，所述第一支撑和所述第二支撑安装在所述机箱内。因此，本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔能随温度的变化伸长和收缩，避免激光器谐振腔因发热量大，变形大而产生的永久变形，提高了二氧化碳激光器工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的整体构造示意图。

图2为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的内部构造示意图。

图3为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔的构造示意图。

图4为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔的安装示意图。

图5为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔安装的正视图。

图6为本发明实施例沿图5中A-A线的剖视图。

图7为本发明实施例沿图5中B-B线的剖视图。

附图标记说明：

1-激光器谐振腔、2-第一支撑、3-第二支撑、4-机箱、5-风机、6-换热器、7-电源、11-前端板、12-后端板、21-支撑球、22-螺钉、23-锁紧螺母、24-内螺纹头、25-定位座、26-定位轴、27-滚动轴承、28-置物孔、31-第一槽块、32-第二槽块、33-滚动球、34-第一凹槽、35-第二凹槽、101-放电管、102-尾镜、103-前镜、104-配气管、105-腔结构管、111-轴承座、112-前垫板、121-第一限位片、122-第二限位片、201-第一安装架、202-第一高度调节装置、203-第二高度调节装置、301-第二安装架。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参考图1,为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的整体构造示意图。所述二氧化碳激光器包括：用于产生激光的激光器谐振腔1、用于调整激光器谐振腔安装位置的第一支撑2、用于辅助激光器谐振腔实现伸长和收缩的第二支撑3、用于安装所述激光器谐振腔机箱4、用于驱动混合工作气体的风机5和用于冷却的换热器6。

所述二氧化碳激光器，其机箱4底部安有风机5，风机5可以对激光器的工作气体进行压缩，并提供能量驱动激光器的工作气体在激光器谐振腔1中流动。风机5两侧连有换热器6，换热器6通过连接管与激光器谐振腔1相连，换热器6的作用是对激光器的工作气体进行冷却。

参考图2，为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的内部构造示意图。所述机箱4底部还安装有电源7，所述电源7为高压开关电源，能为设备提供稳定的工作电流。

参考图3，为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔1的构造示意图。激光器谐振腔1还包括：放电管101、尾镜102、前镜103、配气管104和腔结构管105。放电管101套接在传输工作气体的配气管104上，放电管101的数目可以为12根或16根。尾镜102安装在后端板12上，能够反射激光。前镜103安装在前端板11上，其安装位置是激光器激光的输出位置。腔结构管105的作用是固定激光器谐振腔1两端的相对位置。

所述二氧化碳激光器，二氧化碳激光器的工作气体在风机5的驱动下高速通过分别由阳极和阴极组成的放电管101路并循环流动，放电后的高温气体通过换热器6进行冷却。在工作过程中，不断地由激光工作气体气源向激光器谐振腔1中充入微量的新鲜工作气体，同时抽除等量的废气。在给定的新鲜工作气体补充下，通过抽取激光器运作时产生的废气，使激光器谐振腔1中的气压保持不变。在加工间隙，当不需要激光束时，控制激光吸收装置将其吸收。所述二氧化碳激光器的激光通过前镜103对外进行输出。

参考图4，为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔1的安装示意图。

所述二氧化碳激光器，前端板11安装在第一支撑2上，后端板12安装在第二支撑3上，第一支撑2和第二支撑3安装在机箱4的底部，前端板11和后端板12之间安装有多根腔结构管105，用于固定前端板11和后端板12的位置。

本发明实施例所述的二氧化碳激光器，其第一支撑2和第二支撑3通过固紧装置安装在机箱4的底部。所述激光器的这种安装方式，通过保证第一支撑2、第二支撑3的和机箱4底部的强度就能很好地控制因激光器谐振腔1重量大对机箱4造成的形变程度，由此减小机箱4的变形。

参考图5，为本发明实施例所述的二氧化碳激光器的激光器谐振腔1安装的正视图。激光器谐振腔1的前端板11与第一支撑2连接，后端板12与第二支撑3连接，后端板12与第二支撑3连接处留有凹槽，凹槽两端装有第一限位片121和第二限位片122，第一限位片121和第二限位片122挡住凹槽的两端，防止凹槽内滚动球33的脱落。

参考图6，为本发明实施例沿图5中A-A线的剖视图，图6示出所述二氧化碳激光器的激光器谐振腔1的前端板11和所述第一支撑2的剖面结构。

所述第一支撑2包括：定位座25、定位轴26、滚动轴承27、置物孔28、轴承座111、第一安装架201、第一高度调节装置202和第二高度调节装置203。

前定座25通过固紧装置固定在第一安装架201中间，定位轴26通过固紧装置固定在定位座25中间，滚动轴承27的内圈固定在定位轴26上，滚动轴承27的外圈固定在激光器谐振腔1的前端板11上的轴承座111内。

第一高度调节装置202安装在第一安装架201上，所述第一高度调节装置202包括：螺钉22、锁紧螺母23、内螺纹头24、置物孔28、支撑球21和前垫板112。内螺纹头24上套有锁紧螺母23，内螺纹头24中间装配螺钉22，螺钉22的上端为一置物的置物孔28，置物孔28内置入支撑球21，置物孔28的形状可以为倒圆锥形，倒圆锥形的置物孔28能使支撑球21在水平面方向位置固定。前垫板112安装在内螺纹头24和前端板11之间，通过固紧装置固定在前端板11下方，前端板11通过前垫板112与支撑球21接触。在第一安装架201上相对于第一高度调节装置202位置的另一端安装有与第一高度调节装置202构造一致的第二高度调节装置203。通过旋转螺钉22，可以调节支撑球21的高度来控制前端板11的高度，进而控制激光器谐振腔1的高度和水平，旋紧锁紧螺母23可以固定激光器谐振腔1的高度。

图7中所示的第二槽块32的安装孔是长条孔，可以小幅度移动，在激光器安装、调试时，可以以定位轴26为转动轴，转动激光器谐振腔1来调节激光器谐振腔1的方向，转动时，第一支撑2和第二支撑3保持不动。

参考图7，为本发明实施例沿图5中B-B线的剖视图，图7示出所述二氧化碳激光器的激光器谐振腔1的后端板12和所述第二支撑3的剖面结构。

所述第二支撑3包括：第一槽块31、第二槽块32、滚动球33、第一限位片121(同时参阅图5)、第二限位片122(同时参阅图5)和第二安装架301。

第一槽块31通过固紧装置固定在激光器谐振腔1的后端板12上，第一槽块31的下端加工有第一凹槽34，第二槽块32通过固紧装置固定在第二安装架301中间，第二槽块32上端加工有第二凹槽35，第一槽块31和第二槽块32上的凹槽形状可以为V形。第一槽块31和第二槽块32之间的V形槽内装配有滚动球33，保证滚动球33能沿V形槽运动。

结合图5和图7，第一限位片121和第二限位片122通过固紧装置安装在第一槽块31两侧，自第一槽块31向第二槽块32方向延伸，没有超出第二槽块32的V形槽上端平面的高度，挡住V形槽的两端，可以防止滚动球33滑落。

本发明实施例所述的二氧化碳激光器，其激光器谐振腔1主要靠前端的支撑球21和后端的滚动球33支撑，滚动摩擦力小。这些球的材料可以是金属材料，只需强度、硬度和性能稳定性满足要求即可。激光器谐振腔1工作时，激光器谐振腔1受热，温度上升，沿第一槽块31和第二槽块32的V形槽方向自由伸长。激光器谐振腔1温度降低，沿第一槽块31和第二槽块32的V形槽方向自由缩短。这种结构能够帮助避免激光器谐振腔1因发热量大，变形大而产生永久变形，提高二氧化碳激光器工作时的稳定性。

本发明不限于上述实施方式，以上所述是本发明的优选实施方式，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些等价形式的改进和修饰也应视为包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种二氧化碳激光器，其特征在于，包括：用于产生激光的激光器谐振腔(1)、用于调整激光器谐振腔(1)安装位置的第一支撑(2)、用于辅助激光器谐振腔(1)实现伸长和收缩的第二支撑(3)和用于安装所述激光器谐振腔(1)的机箱⑷；

所述激光器谐振腔(1)的一端安装在所述第一支撑(2)上，所述激光器谐振腔(1)的另一端安装在所述第二支撑(3)上，所述第一支撑(2)和所述第二支撑(3)安装在所述机箱(4)内；

所述激光器谐振腔(1)包括后端板(12)；

所述第二支撑(3)包括固定在所述后端板(12)上的第一槽块(31)，通过第二支撑(3)的竖直部分与所述机箱(4)固定的第二槽块(32)，以及滚动球(33)，所述第一槽块(31)和第二槽块(32)通过所述滚动球(33)滑动配合。

2.如权利要求1所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述激光器谐振腔还包括：放电管(101)、尾镜(102)、前镜(103)、配气管(104)、腔结构管(105)、前端板(11)和后端板(12)；

所述放电管(101)、尾镜(102)、前镜(103)、配气管(104)和腔结构管(105)位于所述前端板(11)和所述后端板(12)之间；所述放电管(101)套接在所述配气管(104)上；所述尾镜(102)安装在所述后端板(12)上，用于反射激光；

所述前镜(103)安装在所述前端板(11)上；所述腔结构管(105)连接所述前端板(11)和所述后端板(12)，用于固定所述激光器谐振腔(1)的所述前端板(11)和所述后端板(12)的位置。

3.如权利要求2所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一支撑包括：第一安装架(201)和第一高度调节装置(202)；所述第一高度调节装置(202)安装在所述第一安装架(201)上，用于调节所述前端板(11)的高度。

4.如权利要求3所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一高度调节装置(202)包括：螺钉(22)、锁紧螺母(23)、内螺纹头(24)、置物孔(28)、支撑球(21)和前垫板(112)；所述前端板(11)与所述内螺纹头(24)之间安装有所述前垫板(112)；所述螺钉(22)的上端有所述置物孔(28)，所述置物孔(28)内放置所述支撑球(21)；通过旋转所述螺钉(22)调节所述前端板(11)的高度，进而调整所述激光器谐振腔(1)的高度；所述锁紧螺母(23)的作用是固定所述激光器谐振腔(1)的高度。

5.如权利要求4所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一支撑还包括第二高度调节装置(203)，所述第二高度调节装置(203)的构造与所述第一高度调节装置(202)的构造一致，安装在所述第一安装架(201)上；

所述第一高度调节装置(202)和所述第二高度调节装置(203)配合，调节所述激光器谐振腔(1)的高度。

6.如权利要求5所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一支撑还包括：定位座(25)、定位轴(26)、滚动轴承(27)和轴承座(111)；

所述定位座(25)固定在所述第一安装架(201)上，所述定位轴(26)固定在所述定位座(25)上，所述滚动轴承(27)固定在所述定位轴(26)和所述轴承座(111)之间；以所述定位轴(26)为转动轴转动激光器谐振腔(1)，调整所述激光器谐振腔(1)的方向。

7.如权利要求6所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一槽块(31)与所述第二槽块(32)凹槽两侧装配有第一限位片(121)和第二限位片(122)；第一槽块(31)的下端加工有第一凹槽(34)，第二槽块(32)上端加工有第二凹槽(35)；所述第一限位片(121)和所述第二限位片(122)配合，实现所述滚动球在所述第一凹槽(34)与所述第二凹槽(35)之间的滚动限位。

8.如权利要求4所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述置物孔(28)的形状为倒圆锥形。

9.如权利要求7所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽(35)为V形槽。

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