CN116213957A - 一种高功率水导激光生成装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高功率水导激光生成装置及方法，属于水导激光领域。其技术方案为，一种高功率水导激光生成装置，包括光源模块和耦合模块，耦合模块的底部设有射流喷嘴，射流喷嘴为倒锥形，射流喷嘴的中心通过直孔与进水腔连通，直孔中安装有口径调节圈，口径调节圈的上端内边缘为直角；还包括导向模块，导向模块中设有气体喷嘴，气体喷嘴同轴设置在射流喷嘴的下方，导向模块能够通过气体喷嘴射出高速气流。本发明的有益效果为，通过设置口径调节圈产生空化现象，使水射流与喷嘴脱离接触，避免水导激光在材料表面产生能量沉积造成喷嘴热损坏并提高能量利用率；导向模块形成气幕，水导激光与外界静止空气隔离，提高水导激光在倾斜状态下的保持度。

Description

一种高功率水导激光生成装置及方法

技术领域

本发明涉及水导激光领域，特别是涉及一种高功率水导激光生成装置，以及一种高功率水导激光生成方法。

背景技术

水导激光加工是一种以液体流束为介质，利用与光纤类似的导光原理，将激光投射到工件上实现切割的加工方法。与“干激光”相比，水导激光具有工作距离大、无需高精度对准、激光聚焦镜伸长，增大深径比、不会出现追星切口和边缘毛刺等现象、能够通过水流带走熔渣并进行降温、切缝小，精度高的优点。

目前，水导激光的获得方法是利用液体喷嘴获得细小水射流，然后将激光射入水射流耦合得到水导激光。

但是现有的水导激光存在以下不足：首先，当水导激光经过喷嘴时，由于水的折射率小于喷嘴材料的折射率，激光在水与喷嘴内壁的接触面上不再满足全反射条件，导致激光能量在喷嘴表面发生沉积，一方面造成喷嘴材料的热损伤，另一方面产生能量损失，特别是采用高功率光源时会大大加剧喷嘴损耗；水导激光以高速水射流为载体，水射流与周围静态空气剧烈摩擦，进行动量、质量的交换，发生紊动扩散，随着喷射距离的增加，紊动扩散增强，被射流束卷吸的空气不断增多，对射流产生阻力，导致射流速度不断降低，并使射流边界逐渐向两侧扩展，最终离散为液滴；同时由于水射流会受到重力影响，倾斜时水射流发生弯曲，导致激光无法继续直线传播，不利于倾斜坡口的加工。

发明内容

本发明针对目前水导激光在喷嘴处能量沉积产生喷嘴热损坏和能量损耗，和水射流紊动扩散速度降低的问题，提供了一种高功率水导激光生成装置。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为，一种高功率水导激光生成装置，包括光源模块和耦合模块，耦合模块内部设有进水腔，耦合模块顶部设有光学窗口，耦合模块的底部设有射流喷嘴，光源模块、光学窗口和射流喷嘴同轴设置，射流喷嘴为倒锥形，射流喷嘴的中心通过直孔与进水腔连通，直孔中安装有口径调节圈，口径调节圈的上端内边缘为直角；还包括导向模块，导向模块内部设有进气腔，导向模块中设有气体喷嘴，气体喷嘴的直径不小于口径调节圈的内径，气体喷嘴与进气腔连通，气体喷嘴同轴设置在射流喷嘴的下方，导向模块能够通过气体喷嘴射出高速气流。

通过设置口径调节圈，利用其直角边缘使高速水流产生空化现象而缩流，使水射流与口径调节圈内壁及射流喷嘴脱离接触，进而避免耦合激光后的水导激光在材料表面产生能量沉积，避免喷嘴热损坏并提高能量利用率；同时通过设置导向模块，利用气流形成气幕将水导激光与外界静止空气隔离，避免水导激光受外界干扰而扩散降速，且能够提高水导激光在倾斜状态下的保持度。

优选的，射流喷嘴与耦合模块的连接处设有环形的凹槽，凹槽的槽底设有沿射流喷嘴径向设置的螺纹孔，螺纹孔贯通至直孔中，螺纹孔中安装有固定螺栓，口径调节圈的外周面设有环形定位槽，固定螺栓的螺杆端部抵接于环形定位槽中。可根据液体的雷诺数不同更换不同内径的口径调节圈。

优选的，气体喷嘴包括同轴设置的第一锥形壁和第二锥形壁，第一锥形壁位于导向模块的顶部且向进气腔内部凹陷，第二锥形壁位于导向模块的底部且相对于导向模块的底面下凹，第一锥形壁与第二锥形壁之间形成锥形间隙，该锥形间隙与进气腔连通；第一锥形壁的中心设有射流孔，射流孔的直径不小于口径调节圈的内径，第二锥形壁的中部设有气流孔，气流孔的直径大于射流孔的直径。射流喷嘴与气体喷嘴共同形成轴截面近似菱形的射流通道，使喷嘴材料与水导激光分离，避免能量沉积，气体喷嘴与射流喷嘴同轴设置，在水导激光外周形成环形气幕，降低水气摩擦造成的栋梁损失，保护稳定的水导激光不被任何向上的水雾、液滴和颗粒破坏；同时提高了水导激光的长度和保持性，增大加工距离且能够进行倾斜坡口切割；通过调节气体压力与流速，使水导激光表层水流速度大于内部水流速度，可提高加工锥度效果。

优选的，第二锥形壁的下端设有圆柱形的延伸部，气流孔贯穿延伸部设置。通过延伸部使气流形成的环形气幕更加稳定。

优选的，进气腔内部设有环形的隔板，隔板位于第二锥形壁的上方，隔板的环形内径与第二锥形壁的顶部直径相同；隔板上沿周向设有多个导气管，导气管的一端深入锥形间隙中，该端轴线与水平面夹角为45°。通过隔板与导气管的设置，使气体更加均匀的进入锥形间，锥形间隙与导气管倾斜设置，使得气体喷嘴喷出的环形气流更贴合水导激光，不影响水流方向，得到更加稳定的水导激光。

优选的，耦合模块与导向模块可拆卸链接，耦合模块的底面设有第一连接环，导向模块的顶面设有第二连接环，第一连接环和第二连接环的其中一者设有外螺纹，另一者设有内螺纹，内螺纹与外螺纹相互适配。耦合模块与导向模块分体设置，便于内部口径调节圈的安装更换，同时便于整体制造与装配，连接环螺纹连接保证两个模块的同轴度。

优选的，口径调节圈的内孔长度l与直径d满足0.625≤l/d≤0.681。在此区间内能够得到最佳的缩流效果，激光与水耦合后不在于喷嘴壁接触，没有热量传递导致的能量损失，实现耦合功率100％，避免了喷嘴因高温产生热变形和损伤，大幅提高使用寿命。

另一方面，本发明提供还一种高功率水导激光生成方法，采用上述的高功率水导激光生成装置，方法包括以下步骤：

S1.将进水腔与供液系统连通，将进气腔与气源连通；

S2.启动供液系统，液体注满进水腔；

S3.液体在口径调节圈中形成稳定的缩流，并从射流喷嘴经过气体喷嘴射出；

S4.启动光源模块，激光在水射流中耦合形成水导激光；

S5.启动气源，气体经过气体喷嘴的引导包裹水导激光喷出，在水导激光外形成同轴环形气幕。

优选的，在步骤S3中，通过口径调节圈的上端内直角边缘，高速流动的液体产生空化现象，口径调节圈的内径与水射流分离，水射流满足全反射。

优选的，根据供液系统的液体雷诺数选择内径合适的口径调节圈。

本方法能够通过在射流喷嘴入口处形成缩流，使水导激光与喷嘴内表面分离，避免能量沉积，避免了喷嘴热损伤，能够提高激光功率，同时提高了耦合功率即能量利用率；通过环形气幕隔离生成的水导激光与外界空气，减少外部干扰，同时进行导向使水导激光保持力更强，能够进行斜向坡口切割。

通过以上技术方案可以看出，本发明的优点在于：通过口径调节圈及其内孔的尺寸涉及，使水导激光的直径小于喷嘴孔径,达到稳定的“缩流”状态，避免了壁面能量沉积导致的损耗和喷嘴材料的热损伤，耦合能束形成后不再与喷嘴接触；利用导向模块生成同轴环形气幕，隔绝了向上的水雾、液滴和颗粒破坏，并在加工表面形成液流膜，无切割污染，保护切割表面；同时环形气幕能够抵消一部分重力对水流的影响，使水导激光倾斜时直线保持性更强，延长加工距离和倾斜切割时的直线加工区段，提高水导激光加工量程，提高可切割物料厚度，简化切割程序，提高加工鲁棒性和可靠性；利用环形气幕的高压气流使水导激光表面液体流速大于内部流速，可提高加工锥度效果；装置整体结构便于制造使用，激光耦合、输出精度高；同时，利用本装置的水导激光生成方法避免了耦合过程的能量损耗和喷嘴的热损伤，提高能量利用率，能够适用于更大功率的光源模块并提高输出功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中高功率水导激光生成装置的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中耦合模块的剖视示意图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为本发明具体实施方式中导向模块的结构示意图。

图5为本发明具体实施方式中导向模块的剖视示意图一。

图6为本发明具体实施方式中导向模块的剖视示意图二。

图7为本发明具体实施方式中导气管的结构示意图。

图8为口径调节圈的归一化再连接长度与雷诺数的关系图。

图中：1.激光；2.聚焦镜；3.光学窗口；4.耦合模块；5.射流喷嘴；6.口径调节圈；7.导向模块；8.进水管；9.水导激光；10.气幕；11.第一连接环；12.内孔；13.进水腔；14.进气腔；15.进气管；16.第二连接环；17.气体喷嘴；17-1第一锥形壁；17-2.第二锥形壁；18、射流孔；19、延伸部；20、凹槽；21、固定螺栓；22、导气管；22-1、连接部；22-2、弯曲部；22-3、过渡部；23、隔板；24、驱动电机；25、主动齿轮；26、从动齿圈。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1-3所示，一种高功率水导激光生成装置，包括光源模块、耦合模块4和导向模块7，耦合模块4为圆柱型结构，内部设有进水腔13，耦合模块顶部中心设有光学窗口3，光学窗口3中嵌有圆形平面透镜，耦合模块4的外周壁设有进水管8，进水管8与进水腔13连通，并用于连接外部供液系统，耦合模块3的底部中心设有射流喷嘴5，射流喷嘴5为倒锥形喷嘴，射流喷嘴5顶部通过一直孔与进水腔连通，直孔下方成锥形扩大，直孔中安装有口径调节圈6，口径调节圈6的上端内边缘为直角，具体的，射流喷嘴5与耦合模块的连接处设有环形的凹槽20，凹槽20的槽底设有沿射流喷嘴5径向设置的螺纹孔，螺纹孔贯通至直孔中，螺纹孔中安装有固定螺栓21，口径调节圈6的外周面设有环形定位槽，固定螺栓21的螺杆端部抵接于环形定位槽中，便于口径调节圈6的拆装替换。

如图4、5所示，导向模块7为圆柱型结构，内部设有进气腔14，导向模块7的外周壁设有进气管15，进气管15连通至内部进气腔14，并用于连接外部气源；导向模块中设有气体喷嘴17，具体如图5所示，气体喷嘴17包括同轴设置的第一锥形壁17-1和第二锥形壁17-2，第一锥形壁17-1位于导向模块的顶部且向进气腔14内部凹陷，第二锥形壁17-2位于导向模块的底部且相对于导向模块的底面下凹，第一锥形壁17-1和第二锥形壁17-2的母线与水平面夹角均为45°，第一锥形壁17-1与第二锥形壁17-2之间形成锥形间隙，该锥形间隙与进气腔14连通；第一锥形壁17-1的中心设有射流孔18，射流孔18的直径不小于口径调节圈6的内径，第二锥形壁17-2的中部设有气流孔，气流孔的直径大于射流孔的直径，第二锥形壁17-2的下端设有圆柱形的延伸部19，气流孔贯穿延伸部；进气腔14内部设有环形的隔板23，隔板23位于第二锥形壁17-2的上方，隔板23的环形内径与第二锥形壁17-2的顶部直径相同；隔板23上沿周向设有多个导气管22，导气管包括连接部和弯曲部，连接部与隔板(23)固定连接，弯曲部伸入锥形间隙，多个弯曲部的轴线相对导向模块的轴线成螺旋式倾斜，连接部与弯曲部之间采用角度可调结构，例如图7，连接部22-1和弯曲部22-2之间设有至少一个过渡部22-3(图7中为两个)，过渡部22-3的两个端面成一定夹角设置，过渡部22-3与连接部22-1的连接处、相邻过渡部之间的连接处，以及过渡部与弯曲部22-2之间的连接处分别设有驱动电机24，驱动电机安装在过渡部22-3或连接部22-1或弯曲部22-2的侧壁上，驱动电机24的输出轴上设有主动齿轮25，过渡部22-3或连接部22-1或弯曲部22-2的外周设有从动齿圈26，主动齿轮25与从动齿圈26啮合，驱动电机24驱动主动齿轮转动，从而带动对应的从动齿圈驱动过渡部或弯曲部转动，以改变弯曲部与连接部之间的夹角。。

气体进入进气腔体7内，通过导气管22进入锥形间隙，由于多个导气管22的弯曲部呈螺旋状倾斜，使得进入锥形间隙的气体呈螺旋式旋转，当气体遇到水射流后，紧密的贴合水射流外围，螺旋式下降，从而更好的保护水射流方向不会改变。

进一步的，在坡口切割时，水导激光为倾斜状态，为延长可用工作段，即保持水射流弯曲度小于光水耦合的极限条件，且切割点与喷嘴直线误差小于加工允许的最大误差，根据伯努利原理，空气流动速度越快，压强越小，利用压力差造成矫正力，切割最大角度45度坡口时，在导气管出气口所组成的平面内，上方9点方向到3点方向气压不变，下方气压逐渐减小，每点方向气压递减，6点方向气压最低，当坡口角度每减少一度，递减气压的压差也对应减少。并且通过计算来控制导气管角度，保持气幕完整性，通过气流来辅助矫正射流，对比传统水导激光结构，在有角度切割时，对应所要切割坡口角度，通过对导气管的结构设计能精确制造压差，抵抗重力对射流的影响，延长坡口切割时的加工量程和切割精度。

耦合模块与导向模块可拆卸链接，具体的，耦合模块的底面设有第一连接环11，第一连接环11的外壁设有外螺纹，导向模块的顶面设有第二连接环16，第二连接环16的内壁设有内螺纹，第一连接环11和第二连接环16通过内螺纹与外螺纹配合连接。

光源模块设置在耦合模块的上方，光源模块与耦合模块之间设有聚焦镜2，光源模块、聚焦镜2、光学窗口3、射流喷嘴5、气体喷嘴17均同轴设置，光源模块生成的激光经聚焦镜聚焦后射入射流喷嘴产生的水射流中，耦合得到水导激光9，气体喷嘴通过角度设置喷出紧密包裹于水导激光的环形气幕10，降低水气摩擦造成的动量损失,从而优化水射流的层流特性,达到延长射流稳定长度的目的，当气体压强达到或超过0.3MPa时,高速气体有效分裂了水射流周围的流场,将稳定射流与空气入口的下游区域分开,从而保护稳定射流不被任何向上的水雾、液滴和颗粒破坏。

当耦合水导激光经喷嘴时,由于水的折射率小于喷嘴材料的折射率,激光在水与喷嘴内壁的接触面上不再满足全反射条件,因此部分激光能量沉积在喷嘴表面。

本发明针对现有水导激光在喷嘴处能量沉积的现象设置口径调节圈，通过口径调节圈内孔12的90度边缘，使进水腔底面具有高横向动量的水层在进入口径调节圈后产生“缩流”现象，即水流无法沿90°的边缘突然偏转，而是经过一段距离的过渡，在口径调节圈下方(射流喷嘴下端)形成直径小于口径调节圈内径的水射流，使得水射流与口径调节圈以及射流喷嘴的内壁脱离接触，进而使水射流满足全反射条件避免能量在喷嘴表面沉积。为得到稳定的缩流效果，通过分析：

设口径调节圈6的内孔12长度为l，直径为d，采用128微米水射流孔的进行流动模拟，并绘制AR＝1的归一化再连接长度(l/d)与雷诺数(流体力学中表征粘性影响的相似准则数，记作Re，雷诺数较小时，粘滞力对流场的影响大于惯性，流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场)的关系图，即图6。

如图6所示，试验结果表明，可以得出，要获得无空化收缩水射流形成过程，内孔12长度(即为毛细长度)应小于其直径的70％，如果喷嘴发生水力翻转，也可以形成收缩的水射流，然而，在这种情况下，射流是首先雾化，然后变成一个层流长完整的长度流，即，在长度l小于临界值0.7d时，由于系统振动或流量脉动的存在，水射流依然不容易再连接。

经过仿真实验测量了模拟流量系数：

根据雷诺数的计算公式Re＝ρvd/μ(式中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为特征长度，对于圆管即圆管内径)，可知管内径d与雷诺数成正相关。如图6所示，再附着长度随着雷诺数的增加而增加，在10000雷诺数左右达到平台期，即为实现射流与内壁不再接触，雷诺数应大于10000，再通过公式：

得到仿真的l/d的范围，与实验结果取交集，得到0.625≤l/d≤0.681，再此区间内缩流效果最好，例如，当内孔直径d为0.5mm时，根据0.625≤l/d≤0.681，选择长度l应为0.3125mm≤l≤0.3405mm，优选为0.34mm。

基于以上装置与原理，本发明还提供一种高功率水导激光生成方法，包括以下步骤：

S1.根据所使用液体雷诺数，雷诺数应大于10000，在射流喷嘴的直孔中安装合适的口径调节圈6，并将进水腔与供液系统连通，将进气腔与气源连通；

S2.启动供液系统，液体注满进水腔13，液体压力设置为20MPa；

S3.通过口径调节圈6的上端内边缘的直角设置，水流在进入口径调节圈6时高速流动导致空化现象，液体在口径调节圈6中形成稳定的缩流，使得下锥形喷嘴内部的口径调节圈6内壁不接触水流，水流从射流喷嘴5经过气体喷嘴17射出；

S4.启动光源模块，激光满足全反射在水射流中耦合形成水导激光9；

S5.启动气源，进气管15进入大密度气体，气体压强为0.3Mpa，气体经过气体喷嘴17的引导，贴合水导激光后与水导激光平行包裹喷出，在水导激光9外形成同轴环形气幕10，气幕10有效分裂了水射流周围的流场,将稳定射流与空气入口的下游区域分开,从而保护稳定射流不被任何向上的水雾、液滴和颗粒破坏。

通过以上实施方式可以看出，本发明的有益效果为，通过口径调节圈及其内孔的尺寸涉及，使水导激光的直径小于喷嘴孔径,达到稳定的“缩流”状态，避免了壁面能量沉积导致的损耗和喷嘴材料的热损伤，耦合能束形成后不再与喷嘴接触；利用导向模块生成同轴环形气幕，隔绝了向上的水雾、液滴和颗粒破坏，并在加工表面形成液流膜，无切割污染，保护切割表面；同时环形气幕能够抵消一部分重力对水流的影响，使水导激光倾斜时直线保持性更强，延长加工距离和倾斜切割时的直线加工区段，提高水导激光加工量程，提高可切割物料厚度，简化切割程序，提高加工鲁棒性和可靠性；利用环形气幕的高压气流使水导激光表面液体流速大于内部流速，可提高加工锥度效果；装置整体结构便于制造使用，激光耦合、输出精度高；同时，利用本装置的水导激光生成方法避免了耦合过程的能量损耗和喷嘴的热损伤，提高能量利用率，能够适用于更大功率的光源模块并提高输出功率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种高功率水导激光生成装置，包括光源模块和耦合模块(4)，耦合模块(4)内部设有进水腔(13)，耦合模块顶部设有光学窗口(3)，耦合模块(3)的底部设有射流喷嘴(5)，光源模块、光学窗口(3)和射流喷嘴(5)同轴设置，其特征在于，所述射流喷嘴(5)为倒锥形，所述射流喷嘴(5)的中心通过直孔与进水腔(13)连通，直孔中安装有口径调节圈(6)，口径调节圈(6)的上端内边缘为直角；还包括导向模块(7)，导向模块(7)内部设有进气腔(14)，导向模块中设有气体喷嘴(17)，气体喷嘴的直径不小于口径调节圈(6)的内径，气体喷嘴(17)与进气腔(14)连通，气体喷嘴(17)同轴设置在射流喷嘴(5)的下方，导向模块能够通过气体喷嘴(17)射出高速气流。

2.根据权利要求1所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述射流喷嘴(5)与耦合模块的连接处设有环形的凹槽(20)，凹槽(20)的槽底设有沿射流喷嘴(5)径向设置的螺纹孔，螺纹孔贯通至直孔中，螺纹孔中安装有固定螺栓(21)，口径调节圈(6)的外周面设有环形定位槽，固定螺栓(21)的螺杆端部抵接于环形定位槽中。

3.根据权利要求1所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述气体喷嘴(17)包括同轴设置的第一锥形壁(17-1)和第二锥形壁(17-2)，第一锥形壁(17-1)位于导向模块的顶部且向进气腔(14)内部凹陷，第二锥形壁(17-2)位于导向模块的底部且相对于导向模块的底面下凹，第一锥形壁(17-1)与第二锥形壁(17-2)之间形成锥形间隙，该锥形间隙与进气腔(14)连通；第一锥形壁(17-1)的中心设有射流孔(18)，射流孔(18)的直径不小于口径调节圈(6)的内径，第二锥形壁(17-2)的中部设有气流孔，气流孔的直径大于射流孔的直径。

4.根据权利要求3所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述第二锥形壁(17-2)的下端设有圆柱形的延伸部(19)，所述气流孔贯穿延伸部设置。

5.根据权利要求3所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述进气腔(14)内部设有环形的隔板(23)，隔板(23)位于第二锥形壁(17-2)的上方，隔板(23)的环形内径与第二锥形壁(17-2)的顶部直径相同；隔板(23)上沿周向设有多个导气管(22)，导气管(22)的一端深入锥形间隙中。

6.根据权利要求5所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述导气管包括连接部和弯曲部，连接部与隔板(23)固定连接，弯曲部伸入锥形间隙，多个弯曲部的轴线绕气体喷嘴(17)的轴线成螺旋状倾斜，连接部与弯曲部的轴线夹角可调。

7.根据权利要求1-6任一所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，所述耦合模块与导向模块可拆卸链接，所述耦合模块的底面设有第一连接环(11)，所述导向模块的顶面设有第二连接环(16)，第一连接环(11)和第二连接环(16)的其中一者设有外螺纹，另一者设有内螺纹，内螺纹与外螺纹相互适配。

8.根据权利要求1-6任一所述的高功率水导激光生成装置，其特征在于，口径调节圈(6)的内孔长度l与直径d满足0.625≤l/d≤0.681。

9.一种高功率水导激光生成方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一权利要求所述的高功率水导激光生成装置，方法包括以下步骤：

S1.将进水腔与供液系统连通，将进气腔与气源连通；

S2.启动供液系统，液体注满进水腔(13)；

S3.液体在口径调节圈(6)中形成稳定的缩流，并从射流喷嘴(5)经过气体喷嘴(17)射出；

S4.启动光源模块，激光在水射流中耦合形成水导激光(9)；

S5.启动气源，气体经过气体喷嘴(17)的引导包裹水导激光喷出，在水导激光(9)外形成同轴环形气幕(10)。

10.根据权利要求9所述的高功率水导激光生成方法，其特征在于，在步骤S3中，通过口径调节圈(6)的上端内直角边缘，高速流动的液体产生空化现象，口径调节圈(6)的内径与水射流分离，水射流满足全反射。

11.根据权利要求9所述的高功率水导激光生成方法，其特征在于，根据供液系统的液体雷诺数选择内径合适的口径调节圈(6)，液体雷诺数不小于10000。

12.根据权利要求9所述的高功率水导激光生成方法，其特征在于，光源模块的焦点位于口径调节圈内孔的上方。

13.根据权利要求9所述的高功率水导激光生成方法，其特征在于，在步骤S2中，液体压强为20Mpa；在步骤S5中，气体压强不小于0.3MPa。

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