CN114122870A - 一种激光器及更换光源件的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光器及更换光源件的方法，激光发生设备的领域，其包括激光器箱体和位于激光器箱体内的激光发生组件；激光发生组件包括发出激光的晶体棒，激发晶体棒发出激光的光源件，引导光源件发出的光线激发晶体棒的聚光腔；光源件与激光器箱体可拆卸固定连接，当光源件与激光器箱体之间拆卸后能移动到激光器箱体外侧；激光器箱体上构造有更换通道，更换通道用于将从激光器箱体拆卸的光源件移出激光器箱体内。本申请具有便于用户于使用现场更换光源件的效果。

Description

一种激光器及更换光源件的方法

技术领域

本申请涉及激光发生设备的领域，尤其是涉及一种激光器及更换光源件的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，激光器凭借自身特有的相干性、单色性和高亮度在医疗、科研、通讯、化学、生物、工业等领域具有很重要的应用。与其他类型激光器相比，固体激光器的优势在于拥有窄脉冲宽度、多波长、输出能量大、峰值功率高等特点，并且能做到一般二氧化碳激光器和光纤激光器无法做到的精细微加工和特殊材料加工，已被广泛应用于各行业。

对于灯泵激光器，聚光腔是激光器中非常重要的部件，属于激光器的核心。其作用是将单个或多个灯发出的光，通过直射，一次反射及多次反射（或漫反射）汇聚到激光增益介质（激光晶体）上。聚光腔除了给泵浦光和激光增益介质提供良好的耦合之外，还决定激光增益介质上泵浦密度的分布，影响输出激光光束的均匀性、谐振腔模式匹配和光学畸变等。

传统的灯泵聚光腔是将泵浦源和激光增益介质组成一个固定的模块，冷却液进入该模块对泵浦灯和激光增益介质进行热传导散热。但对于灯泵激光器，激光器的寿命很大程度由灯的寿命决定，当聚光腔的泵浦灯达到寿命或者损坏后需要重新更换。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有传统的激光器更换灯需要在激光器光路中拆掉整个聚光腔模块，然后拆下旧灯换新的灯，更换完之后再将整个聚光腔模块放回激光器原光路中，这样拆装会导致换好模块的激光器光路发生变化，造成激光器光斑失调，需要重新优化光路。

发明内容

为了便于用户于使用现场更换光源件，本申请提供一种激光器及更换光源件的方法。

第一方面，本申请提供一种激光器，采用如下的技术方案：

一种激光器，包括激光器箱体和位于激光器箱体内的激光发生组件；

激光发生组件包括发出激光的晶体棒，激发晶体棒发出激光的光源件，引导光源件发出的光线激发晶体棒的聚光腔；

光源件与激光器箱体可拆卸固定连接，当光源件与激光器箱体之间拆卸后能移动到激光器箱体外侧；

激光器箱体上构造有更换通道，更换通道用于将从激光器箱体拆卸的光源件移出激光器箱体内。

通过采用上述技术方案，当光源件需要更换时，将光源件与激光器箱体上拆卸，将光源件移入并沿更换通道内移动，使光源件从激光器箱体上移出，再将新的光源件沿光源件移动进入聚光腔内，直至光源件移动到激光器箱体的设定位置，最后将新的光源件与激光器箱体进行固定，完成了激光器箱体内光源件的更换，光源件更换过程中，聚光腔始终位于激光器箱体内，仅对于光源件进行替换，激光器箱体所处使用环境中的杂质不易进入激光器箱体和聚光腔内腔中，光源件更换过程中晶体棒未发生移动，因此更换后的激光器不需要再次调整内部光路，因此该激光器更便于光源件的更换。

优选的，所述更换通道包括设置于激光器箱体上的第一腔室，以及设置于激光器箱体侧壁且与第一腔室连通的第一窗口；光源件的一端位于第一腔室内。

通过采用上述技术方案，通过第一窗口将光源件插入激光器箱体上的指定位置，此时光源件位于第一腔室，于第一腔室内对光源件进行与激光器箱体之间的安装。

优选的，所述激光器箱体上设置有第二腔室，第二腔室上构造有位于激光器箱体侧壁上的第二窗口；第二腔室用于对光源件远离第一腔室的一端进行操作。

通过采用上述技术方案，光源件远离第一腔室的一端位于第二腔室内，能对光源件的两端进行安装、固定、移出的操作。

优选的，所述第二窗口和第一窗口位于激光器箱体的同一侧壁。

通过采用上述技术方案，取出光源件时，光源件移动进入第二腔室后从第一窗口移出，第二窗口用于光源件位于第二腔室一端与激光器箱体之间的安装，于激光器箱体的同一侧进行光源件与激光器箱体之间的安装和更换工作，操作受到激光器箱体的安装位置的影响小。

优选的，所述第一窗口和第二窗口位于激光器箱体相邻的两个侧壁，且第一窗口与光源件沿光源件长度方向的位置对应。

通过采用上述技术方案，取出光源件时，光源件沿其长度方向移动时，通过第二腔室后从第一窗口移出，第二窗口用于光源件位于第二腔室一端与激光器箱体之间的安装。

优选的，所述激光器箱体上设置有安装窗口，安装窗口与第二窗口位于同一侧壁，穿过安装窗口对光源件位于第一腔室内的一端进行拆卸。

通过采用上述技术方案，使用安装窗口对光源件的一端进行安装，第一窗口用于抽取或放入光源件，能减小激光器箱体整体规格，激光器箱体结构更加紧凑。

优选的，所述激光器箱体上设置有容纳腔室，容纳腔室用于容纳聚光腔；

激光器箱体上设置有两个让位孔，两个让位孔设置于容纳腔室相对的侧壁，光源件的两端穿出让位孔。

通过采用上述技术方案，聚光腔放置于容纳腔室后，将聚光腔与激光器箱体固定，光源件的两端分别通过两个让位孔伸出容纳腔室与激光器箱体之间电连接。

优选的，所述激光器箱体上设置有固定光源件的压紧组件；压紧组件与让位孔和光源件外侧抵压，光源件与激光器箱体的固定，且让位孔与光源件之间密封连接。

通过采用上述技术方案，使用压紧组件实现光源件与激光器箱体之间的固定，同时保持让位孔与光源件的密封，阻挡容纳腔室通过让位孔与腔室外的空间连通，保持容纳腔室的封闭。

优选的，所述激光器箱体上设置有冷却组件，冷却组件包括与容纳腔室连通的进水管路和出水管路，激光器箱体上固设有位于容纳腔室内的导流板，导流板引导于容纳腔室内流动的冷却水。

通过采用上述技术方案，冷却水通过进水管路进入容纳腔室，导流板引导容纳腔室内的冷却水流动，冷却水流经光源件与晶体棒对光源件和晶体棒进行降温，冷却水继续流动从出水管路流出容纳腔室。

第二方面，本申请提供一种光路换取光源件的方法，采用如下的技术方案：

一种光路换光源件的方法，包括以下步骤：

将光源件与激光器箱体拆卸；

将所述光源件从聚光腔和激光器箱体内抽出；

向聚光腔内插入新的光源件，新的光源件与激光器箱体固定连接。

通过采用上述技术方案，将光源件从激光器箱体上卸下便能更换新的光源件，不需要对晶体棒进行移动，减少了现场调试晶体棒的工作。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.当光源件需要更换时，将光源件与激光器箱体上拆卸，将光源件移入并沿更换通道内移动，使光源件从激光器箱体上移出，再将新的光源件沿光源件移动进入聚光腔内，直至光源件移动到激光器箱体的设定位置，最后将新的光源件与激光器箱体进行固定，完成了激光器箱体内光源件的更换，光源件更换过程中，聚光腔始终位于激光器箱体内，仅对于光源件进行替换，激光器箱体所处使用环境中的杂质不易进入激光器箱体和聚光腔内腔中，光源件更换过程中晶体棒未发生移动，因此更换后的激光器不需要再次调整内部光路，因此该激光器更便于光源件的更换。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图；

图2是实施例中显示聚光腔与激光器箱体连接的结构示意图；

图3是实施例中显示聚光腔与光源件、晶体棒之间的结构示意图。

附图标记说明：1、灯正极连接座；2、激光器箱体；3、第一导流板；4、聚光腔；5、第二导流板；6、灯负极连接座；7、光源件；8、滤紫外玻璃片；9、晶体棒；10、不锈钢片；11、灯压板；12、棒压板；13、盖板；14、侧板；15、O型密封圈；16、让位孔；17、挡板。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种激光器及更换光源件的方法。

参照图1，一种激光器包括激光器箱体2和位于激光器箱体2内的激光发生组件。

参照图2和图3，激光发生组件包括固定于激光器箱体2内的聚光腔4，聚光腔4内穿设有晶体棒9和光源件7。晶体棒9为YAG晶体棒，光源件7为氙灯，氙灯两端可拆卸连接有灯正极连接座1和灯负极连接座6，灯正极连接座1和灯负极连接座6将氙灯与激光器箱体2电连接。氙灯发光后光线受到聚光腔4的反射汇聚照向YAG晶体棒，YAG晶体棒发出激光。为对氙灯和YAG晶体棒进行降温，激光器箱体2上设置有冷却组件。

氙灯为光源件7，氙灯发光一段时间后会损坏，光源件7包括氙灯，还可以是其他能发出光的元件。晶体棒9可以为其他发出不同波长的晶体棒9。聚光腔4在本实施例中为陶瓷腔，还可以是玻璃腔、金属腔。

参照图3，聚光腔4的端面上开设有贯穿其长度方向两端的腰形孔，腰形孔容纳YAG晶体棒和氙灯穿过。聚光腔4长度方向的两端均设置有凹槽，聚光腔4于凹槽内分别胶结固定有不锈钢片10，不锈钢片10厚度沿聚光腔4长度方向，不锈钢片10将聚光腔4的部分腰形孔遮盖，聚光腔4沿YAG晶体棒和氙灯的间隔方向为其宽度方向，不锈钢片10沿聚光腔4宽度方向的两端分别开设有半圆弧槽和直角凹槽，不锈钢片10开设有直角凹槽的一端用于与晶体棒9卡接，不锈钢片10开设有直接凹槽的一端胶结固定有滤紫外玻璃片8，滤紫外玻璃片8的两端分别与两个不锈钢片10固定连接，滤紫外玻璃片8位于氙灯与YAG晶体棒之间，将聚光腔4的腰形孔分成分别容纳氙灯与YAG晶体棒的两个腔室，氙灯与YAG晶体棒分别从两个腔室穿出聚光腔4长度方向的两端。

参照图1和图2，激光器箱体2内构造有容纳腔室和位于容纳腔室长度方向两端的第一腔室和第二腔室，容纳腔室的槽口、第一腔室的槽口和第二腔室的槽口位于激光器箱体2的同一侧。容纳腔室的长度方向为激光器箱体2的长度方向，容纳腔室内腔为长方形腔室，容纳腔室与激光器箱体2内腔相对封闭，容纳腔室上设置有侧板14，侧板14将容纳腔室的槽口遮盖。激光器箱体2上设置有两个分别将第一腔室和第二腔室槽口遮盖的挡板。为保证侧板14与容纳腔室之间的封闭效果，侧板14与激光器箱体2之间设置有处于压紧状态的环形密封圈，在附图中未显示。

参照图2，容纳腔室长度方向两端的侧壁上均开设有两个分别容纳晶体棒9和光源件7穿过的让位孔16，且晶体棒9和光源件7的两端穿过让位孔16后分别位于第一腔室、第二腔室内，让位孔16为圆孔。

参照图2和图3，激光器箱体2上设置有压紧组件，压紧组件与让位孔16和光源件7外侧抵压，实现光源件7与激光器箱体2的固定，且实现让位孔16与光源件7之间的密封。在本实施例中，压紧组件包括分别套设于光源件7外侧两端的O型密封圈15和将O型密封圈15压紧的灯压板11，O型密封圈15和灯压板11位于第一腔室或第二腔室内，灯压板11上穿设有螺钉与第一腔室和容纳腔室之间、第二腔室和容纳腔室之间的侧壁固定连接，灯压板11通过O型密封圈15将容纳腔室侧壁上的让位孔16与氙灯之间的缝隙封严的。YAG晶体棒的两端分别套设有O型密封圈15和棒压板12，O型密封圈15和棒压板12位于第一腔室或第二腔室内，使用棒压板12与O型密封圈15抵压，将容纳腔室侧壁上的让位孔16与氙灯之间的缝隙封严的。在其他实施例中，采用其他结构保证O型密封圈15与光源件7外侧面压紧或让位孔16压紧封严即可。

参照图1和图2，激光器箱体上构造有更换通道，更换通道用于将从光源件7移出后移入激光器箱体2内。更换通道包括设置于激光器箱体2上的第一腔室、第一窗口和第二腔室，第一窗口为第一腔室的槽口，第一窗口设置于激光器箱体2侧壁。本实施例的第一种可选的更换光源件7的方式为：将第一腔室上对应的挡板17从激光器箱体2上取下，移动光源件7进入第一腔室内，将光源件7从第一窗口移出，此时至少需要保证第一窗口对角线的长度大于光源件7的长度，且灯负极连接座6与光源件7之间采用类似插接实现电连接的方式保证灯负极连接座6于光源件7的可拆卸连接。在该更换光源件7的方式的情况下，位于第二腔室内O型密封圈15和灯压板11与光源件7的压紧作用能使光源件7可以抽出或插入，同时O型密封圈15能实现第二腔室与容纳腔室之间的相对隔绝密封。在其他一实施例中，当光源件7仅需一个电极连接座时，或光源件7远离第一腔室的一端可直接与激光器箱体2电连接时，可不需要设置第二腔室。

更换通道还包括设置于激光器箱体2上的第二窗口，第二窗口为第二腔室的槽口，第二窗口设置于激光器箱体2侧壁。本实施例中的第二种更换光源件7的方式为，将两个挡板17分别从激光器箱体2上取下，能将第一腔室和第二腔室内的O型密封圈15和灯压板11与光源件7分离后，在将光源件7移动到第一腔室内，从第一窗口取出激光器箱体2内。

上述描述中，第一窗口和第二窗口均位于激光器箱体2的同一侧壁，下述描述中第一窗口和第二窗口分别位于激光器箱体2相邻的侧壁。激光器箱体2上构造有与第一腔室连通的让位缺口和将让位缺口遮盖的盖板13，让位缺口设置于激光器箱体2长度方向两端的侧壁上，让位缺口所在侧壁与第一腔室的槽口所在侧壁相邻，让位缺口于激光线箱体侧壁上的位置与光源件7长度方向的位置对应，此时让位缺口为第一窗口，第二腔室的槽口仍为第二窗口，更换通道包括第一窗口、第一腔室、第二腔室、第二窗口，本实施例中的第三种更换光源件7的方式为，通过打开第二窗口上对应的挡板17，将第二腔室内的O型密封圈15和灯压板11与光源件7分离；打开第一窗口上的上对应的盖板13，将第一腔室内的O型密封圈15和灯压板11与光源件7分离，推动光源件7位于第二腔室内的一端朝向第一窗口移动一段距离后，从第一窗口取出光源件7。

更换通道还可以包括安装窗口，安装窗口为第一腔室的槽口，在第三种更换光源件7方式的基础上，本实施例中的第四种更换光源件7的方式为，通过将第一腔室的槽口上的挡板17取下后，将第一腔室内的O型密封圈15和灯压板11与光源件7分离，通过打开第二窗口上对应的挡板17，将第二腔室内的O型密封圈15和灯压板11与光源件7分离；推动光源件7位于第二腔室内的一端朝向第一窗口移动一段距离后，从第一窗口取出光源件7。

优选的，在本实施例中，让位缺口设置有两个，两个让位缺口分别构造与激光器箱体2长度方向的两个侧壁且分别与第一腔室或第二腔室连通。优选的，激光器箱体2长度方向两个侧壁上分别设置有两组让位缺口，其中一组让位缺口与光源件7沿光源件7长度方向对应，另一端让位缺口与晶体棒9沿晶体棒9长度方向对应，任一一组让位缺口均包括分别位于激光器箱体2长度方向两个侧板14上的一个让位缺口。

参照图2，冷却组件包括密封胶、进水管路和出水管路，密封胶位于聚光腔4侧面长度方向的中间位置，密封胶将聚光腔4外侧与容纳腔室之间的缝隙封闭。进水管路和出水管路分别与容纳腔室连通，且分别位于防水密封胶层的两侧，进水管路内的水进入容纳腔室后进入聚光腔4内流动对氙灯和YAG晶体棒进行降温，水继续流动进入容纳腔室内后从出水管路流出。密封胶实现聚光腔4与激光器箱体2之间的固定，且能阻挡水从聚光腔4外侧面与容纳腔室之间的缝隙流出。

参照图2，优选地，冷却组件还包括导流板，导流板为开口背向聚光腔4的L型板，导流板开口朝向容纳腔室与进水管路和出水管路连接的侧壁，导流板包括分别位于聚光腔4长度方向两端的第一导流板3和第二导流板5，激光器箱体2于容纳腔室与其槽口相对的侧壁上开设有两个分别容纳第一导流板3和第二导流板5滑动插入的凹槽，凹槽为L型，将导流板沿容纳腔室槽口向内移动插入凹槽内，实现导流板与激光器箱体2的安装。从进水管路进入容纳腔室内的水流冲击到导流板后沿背向聚光腔4方向移动，后再朝向聚光腔4方向移动。容纳腔室设置有进水管路的侧壁上一体成型有凸台，凸台沿聚光腔4长度方向的两端均开设有用于引导导流板滑动插入的滑动槽。导流板背向进水管路的表面均设置有台阶，聚光腔4位于两个导流板的台阶之间。

本申请实施例一种激光器安装步骤如下：

1、将不锈钢片10粘贴在聚光腔4长圆孔两侧，不锈钢片10一侧处为半圆弧，另一侧侧处为直角凹槽。将防水密封胶用牙签涂于聚光腔4侧面的凹槽处，使胶刚好微微充满缝隙，再将不锈钢片10放在聚光腔4表面，摆正好不锈钢片10的位置，观察不锈钢片10的位置，避免胶固化的应力改变不锈钢片10的位置。另一侧采用同样的方法固定，静待至完全固化。

2、两侧不锈钢片10固化完毕后，粘贴紫外玻璃片。用牙签蘸取少许胶涂于不锈钢片10的直角凹槽处，两侧均涂取完成，将擦拭干净的紫外玻璃片从聚光腔4一侧轻轻推入，两边长度居中后，手按压住紫外玻璃片将聚光腔4倒转，使得紫外玻璃片完好进入直角凹槽中，保证紫外玻璃片两端长度基本一致，静待至完全固化。

3、聚光腔4安装完成。

4、将第一导流板3和第二导流板5插入激光器箱体2的凹槽内，完成导流板安装；

5、取适量防水密封胶涂于激光器箱体2安装紫外玻璃片位置，防水密封胶位于聚光腔4长度方向的中间位置。

6、将防水密封胶涂于聚光腔4上下两侧，将其放入激光器箱体2的容纳腔室内，聚光腔4放置激光器箱体2居中位置，上、下两侧的防水密封胶适量刚好可以达到聚光腔4外与箱体充分填满。

7、为使内部水冷的水流更好的由聚光腔4内流过，需要聚光腔4外侧与激光器箱体2密封。

8、安装氙灯：先将一个氙灯O圈套在氙灯上，氙灯从聚光腔4的长圆孔位穿入，过程中保证除轴向以外不受其他力，保证氙灯不被损坏。放入后将另一个O圈套上，保证两侧露出氙灯长度基本一致，安装灯压板完成氙灯固定。

9、将灯正极连接座1和灯负极连接座6套在氙灯的正、负电极，固定于激光器箱体2的第一腔室或第二腔室内，此时氙灯装配完成；

10、装YAG晶体棒：先将YAG晶体棒一侧套好O圈，YAG晶体棒进入聚光腔4的长圆孔后，轻轻移动，保持YAG晶体棒水平的从另一端穿出，套上另一个O圈。调整YAG晶体长度一致，两侧放置上棒压板，氙灯安装完毕。

11、安装完的聚光腔4通水、试电，激光器的整个聚光腔4安装完毕，后期光学调试至激光器完成生产；

当需要更换氙灯时，步骤如下：

步骤一、激光器停机：

关闭激光器电源及制冷机，等待10分钟。

将激光器箱体2内的水排出。

步骤二、将光源件7与激光器箱体2拆卸：

a、打开激光器箱体2侧面氙灯正负极处两块挡板17。

b、将氙灯两端的灯正极连接座1和灯负极连接座6取下。

c、拆下灯压板。

步骤三、将氙灯从激光器箱体2的盖板13一端抽出，更换氙灯。

a、将激光器箱体2一端的盖板13卸下。

b、于第二腔室内朝向第一腔室推动氙灯，氙灯沿激光器箱体长度方向移动，从卸下的盖板13所在让位缺口抽出。

步骤四、向聚光腔4内插入新的光源件7，新的光源件7与激光器箱体2固定连接。

步骤五、安装侧面氙灯正负极处两块盖板13。

步骤六、试水，确保系统不漏水。

步骤七、氙灯放电工作，确认输出能量，更换完毕。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括激光器箱体(2)和位于激光器箱体(2)内的激光发生组件；

激光发生组件包括发出激光的晶体棒(9)，激发晶体棒(9)发出激光的光源件(7)，引导光源件(7)发出的光线激发晶体棒(9)的聚光腔(4)；

光源件(7)与激光器箱体(2)可拆卸固定连接，当光源件(7)与激光器箱体(2)之间拆卸后能移动到激光器箱体(2)外侧；

激光器箱体(2)上构造有更换通道，更换通道用于将从激光器箱体(2)拆卸的光源件(7)移出激光器箱体(2)内。

2.根据权利要求1所述的一种激光器，其特征在于，所述更换通道包括设置于激光器箱体(2)上的第一腔室，以及设置于激光器箱体(2)侧壁且与第一腔室连通的第一窗口；光源件(7)的一端位于第一腔室内。

3.根据权利要求2所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器箱体(2)上设置有第二腔室，第二腔室上构造有位于激光器箱体(2)侧壁上的第二窗口；第二腔室用于对光源件(7)远离第一腔室的一端进行操作。

4.根据权利要求3所述的一种激光器，其特征在于，所述第二窗口和第一窗口位于激光器箱体(2)的同一侧壁。

5.根据权利要求3所述的一种激光器，其特征在于，所述第一窗口和第二窗口位于激光器箱体(2)相邻的两个侧壁，且第一窗口与光源件(7)沿光源件(7)长度方向的位置对应。

6.根据权利要求5所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器箱体(2)上设置有安装窗口，安装窗口与第二窗口位于同一侧壁，穿过安装窗口对光源件位于第一腔室内的一端进行拆卸。

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器箱体(2)上设置有容纳腔室，容纳腔室用于容纳聚光腔(4)；

激光器箱体(2)上设置有两个让位孔(16)，两个让位孔(16)设置于容纳腔室相对的侧壁，光源件(7)的两端穿出让位孔(16)。

8.根据权利要求7所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器箱体(2)上设置有固定光源件(7)的压紧组件；压紧组件与让位孔(16)和光源件(7)外侧抵压，光源件(7)与激光器箱体(2)的固定，且让位孔(16)与光源件(7)之间密封连接。

9.根据权利要求7所述的一种激光器，其特征在于，所述激光器箱体(2)上设置有冷却组件，冷却组件包括与容纳腔室连通的进水管路和出水管路，激光器箱体(2)上固设有位于容纳腔室内的导流板，导流板引导于容纳腔室内流动的冷却水。

10.一种光路换光源件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将光源件(7)与激光器箱体(2)拆卸；

将所述光源件(7)从聚光腔(4)和激光器箱体(2)内抽出；

向聚光腔(4)内插入新的光源件(7)，新的光源件(7)与激光器箱体(2)固定连接。

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