CN203300947U - 一种带油液冷却套的二氧化碳激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器装置，特别涉及一种带油液冷却套的二氧化碳激光器，包括激光器、所述激光器两端分别设置有输出镜片和反射镜片，所述输出镜片上设置有输出镜片冷却套，所述激光器安装所述反射镜片的端部套设有一端密闭另一端敞开的套壳，所述套壳的敞开端与所述激光器之间设置有用于密封所述套壳与所述激光器之间间隙的绝缘垫，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔将安装所述反射镜片的所述激光器端部以及所述反射镜片密封在内，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔内填充有冷却液，所述壳体外侧端部设置有冷却装置。冷却液将反射镜片和激光器端部的热量传递到套壳上，经冷却装置冷却，从而冷却反射镜片和激光器安装反射镜片的端部。

Description

一种带油液冷却套的二氧化碳激光器

技术领域

本实用新型涉及一种激光器装置，特别涉及一种带油液冷却套的二氧化碳激光器。 

背景技术

目前的激光器中，放电管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以二氧化碳气体和其他辅助气体；电极一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是反射镜片，另一端是输出镜片。当在电极上加高电压，放电管中产生辉光放电，经镜面反射后形成激光束。激光器有比较大的功率和比较高的能量转换效率，谱线也比较丰富，在10微米附近有几十条谱线的激光输出，在工业、军事、医疗、科研等方面得到了广泛的应用。 

目前的激光器使用中只有部分能量在发生激光时被转换，其余能量转换为气体的热能，使温度升高，而气体温度的升高，将引起激光上能级的消激发和激光下能级的热激发，这都会使粒子的反转数减少；并且，气体温度的升高，将使谱线展宽，导致增益系数下降；特别是，气体温度的升高，还将引起二氧化碳分子的分解，降低放电管内的二氧化碳分子浓度，这些因素都会使激光器的输出功率下降，甚至产生“温度猝灭”。 

目前为了降低激光器的温度，是在放电管外套设冷却装置来降低放电管的温度，在激光器两端的反射镜片和输出镜片上分别设置冷却装置来冷却反射镜片和输出镜片的温度，目前使用的冷却装置，内部有冷却液储纳腔，并在冷却液储纳腔上设置有冷却液进口和冷却液出口。在使用时，冷却装置贴紧输出镜片和反射镜片，冷却液从冷却液进口进入冷却液储纳腔然后从冷却液出口流出，从而实现冷却输出镜片和反射镜片目的。 

实际使用中，对于反射镜片而言，只有中间部分的反射镜片对激光束进行反射，激光束并没有落在外围部分的镜片上，从而导致了反射镜片上的温度呈现出从中部向外围逐步降低的温度梯度。 

目前的激光器反射镜片冷却装置是整体贴合在反射镜片上，对反射镜片进行整体的冷却，虽然反射镜片的温度得到了降低，但是反射镜片上的依然呈现出中部温度相对较高，而外围温度相对较低的温度梯度，这种温度梯度出现在反射镜片上，使得反射镜片中部的膨胀幅度大于外围的膨胀幅度，影响反射镜片安装精度的同时也降低了反射镜片的工作寿命。 

另外，由于目前的激光器反射镜片冷却装置是整体贴合在反射镜片上，冷却装置只能够对激光器反射镜片进行冷却，而激光器安装反射镜片的端部却不能够得到冷却。 

所以，目前亟需一种能够在激光器工作时，均匀冷却反射镜片，并且能够冷却激光器端部的二氧化碳激光器。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有激光器反射镜片冷却装置在冷却激光器反射镜片时，不能消除激光器反射镜片上的温度梯度，导致影响反射镜片安装精度的同时也降低了反射镜片的工作寿命，并且激光器安装反射镜片的端部却不能够得到冷却的不足，提供了一种能够均匀冷却反射镜片，避免反射镜片上出现较高的温度梯度，从而提高反射镜片安装精度和工作寿命，并且能够冷却激光器端部的二氧化碳激光器。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为： 

一种带油液冷却套的二氧化碳激光器，包括激光器、所述激光器两端分别设置有输出镜片和反射镜片，所述输出镜片上设置有输出镜片冷却套，所述激光器安装所述反射镜片的端部套设有一端密闭另一端敞开的套壳，所述套壳的敞开端与所述激光器之间设置有用于密封所述套壳与所述激光器之间间隙的绝缘垫，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔将所述反射镜片以及安装该反射镜片的激光器端部密封在内，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔内填充有冷却液，所述壳体外侧端部设置有冷却装置，所述套壳的敞开端与所述激光器之间还设置有用于密封所述密闭空腔的密封胶。激光器工作时，反射镜片和激光器安装反射镜片的端部的温度升高，冷却液迅速的将反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的热量传递到套壳上，套壳外侧端部设置的冷却装置冷却套壳，从而达到冷却反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的效果，并且由于设置了绝缘垫，防止了激光器端部对外放电的危险。

作为本实用新型的优选方案，所述反射镜片背离所述激光器的端面上同心设置有导热片，所述导热片与所述反射镜片之间具有间隙，所述导热片中部凸起与所述反射镜片中部贴紧，所述导热片外围与所述反射镜片外围隔开，所述导热片边缘与所述反射镜片边缘之间设置有密封胶，在所述反射镜片和所述导热片之间形成圆环形空腔。由于反射镜片只有中间部分对激光束进行反射，激光束并没有落在反射镜片的外围部分上，所以反射镜片中部温度远远高于外围温度，在反射镜片上形成较大的温度梯度，在导热片的中部设置凸起，将导热片的凸起贴紧反射镜片温度较高的中部，反射镜片外围与导热片外围之间通过空气隔开，使得反射镜片中部的热量能够快速的传递到导热片上，而反射镜片外围的热量通过空气后再传递到导热片，热量传递较为缓慢，导热片上的热量通过冷却液传递到套壳上，套壳经冷却装置冷却后，反射镜片中部和外围的温度梯度大幅下降，提高反射镜片安装精度和工作寿命。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳内侧端面中部向导热片凸起并与所述导热片接触。在安装时，方便套壳的定位和安装。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片为金属导热片。采用金属材料作为导热片，由于金属材料具有良好的热传导率，提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片为紫铜。紫铜具有较大的热传导率，进一步提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片的凸起与所述反射镜片之间设置有粘结剂。由于导热片与反射镜片的硬度都较高，难以保证导热片与反射镜片紧密贴合，从而影响反射镜片的冷却效果，在导热片的凸起与反射镜片之间设置粘结剂，填补了导热片与反射镜片间的细微间隙，使得反射镜片上的热量能够良好的传递到导热片上，提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述冷却液为冷却油。冷却油具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳为陶瓷材料。由于陶瓷材料具有良好的热传导能力，从而进一步的提高了对反射镜片的冷却效果；同时，由于陶瓷材料具有良好的绝缘性能，所以采用陶瓷材料作为套壳，也避免了激光器内电极的高压对外部放电的危险。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳为氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷具有良好的热传导能力，提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳为氧化镁陶瓷。氧化镁陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳为氧化铍陶瓷。氧化铍陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳为氧化钇陶瓷。氧化钇陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的冷却效果。 

本实用新型的带油液冷却套的二氧化碳激光器，在安装反射镜片的激光器端部设置陶瓷套壳，通过陶瓷套壳将安装反射镜片的激光器端部、反射镜片以及设置在反射镜片上的导热片密封在套壳内，并在套壳的密闭空腔内注入冷却液，然后在套壳外端部设置冷却装置，激光器工作时，反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的温度升高，冷却液迅速的将反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的热量传递到套壳上，套壳外侧端部设置的冷却装置冷却套壳，从而达到冷却反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部的效果；同时，由于在反射镜片同心设置有中部凸起的导热片，在激光器工作时，由于反射镜片只有中间部分对激光束进行反射，激光束并没有落在反射镜片的外围部分上，所以反射镜片中部温度远远高于外围温度，在反射镜片上形成较大的温度梯度，在导热片的中部设置凸起，将凸起贴紧反射镜片温度较高的中部，反射镜片外围与导热片外围之间通过空气隔开，使得反射镜片上中部的热量能够快速的传递到导热片上，而反射镜片外围的热量通过空气后再传递到导热片，热量传递较为缓慢，导热片上的热量通过冷却液传递到套壳上，套壳经冷却装置冷却后，反射镜片中部和外围的温度梯度大幅下降，提高反射镜片安装精度和工作寿命。 

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是： 

1、能够同时冷却反射镜片和安装该反射镜片的激光器端部。

2、大幅降低反射镜片上的温度梯度。 

3、采用了冷却油作为冷却液，提高了冷却效率。 

4、采用了陶瓷材料作为套壳，进一步提高了冷却效率。 

附图说明

图1为本实用新型的激光器反射镜片安装端的剖视图； 

图2为本实用新型的结构示意图，

图中标记：1-激光器，2-输出镜片，3-反射镜片，4-输出镜片冷却套，5-套壳,6-绝缘垫，7-冷却液，8-冷却装置，9-导热片，10-密封胶。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。 

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

如图1和图2所示的一种带油液冷却套的二氧化碳激光器，包括激光器1、所述激光器1两端分别设置有输出镜片2和反射镜片3，所述输出镜片2上设置有输出镜片冷却套4，所述激光器1安装所述反射镜片3的端部套设有一端密闭另一端敞开的套壳5，所述套壳5的敞开端与所述激光器1之间设置有用于密封所述套壳5与所述激光器1之间间隙的绝缘垫6，所述套壳5与所述绝缘垫6之间的密闭空腔将所述反射镜片3以及安装该反射镜片3的激光器1端部密封在内，所述套壳5与所述绝缘垫6之间的密闭空腔内填充有冷却液7，所述壳体5外侧端部设置有冷却装置8，所述套壳5的敞开端与所述激光器1之间还设置有用于密封所述密闭空腔的密封胶10。激光器工作时，反射镜片3和激光器1安装反射镜片3的端部的温度升高，冷却液7迅速的将反射镜片3和激光器1端部的热量传递到套壳5上，套壳5外侧端部设置的冷却装置8冷却套壳5，从而达到冷却反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的效果，并且由于设置了绝缘垫，防止了激光器1端部对外放电的危险。 

作为本实用新型的优选方案，所述反射镜片3背离所述激光器1的端面上同心设置有导热片9，所述导热片9与所述反射镜片3之间具有间隙，所述导热片9中部凸起与所述反射镜片3中部贴紧，所述导热片9外围与所述反射镜片3外围隔开，所述导热片9边缘与所述反射镜片3边缘之间设置有密封胶10，在所述反射镜片3和所述导热片9之间形成圆环形空腔。由于反射镜片3只有中间部分对激光束进行反射，激光束并没有落在反射镜片3的外围部分上，所以反射镜片3中部温度远远高于外围温度，在反射镜片3上形成较大的温度梯度，在导热片9的中部设置凸起，将导热片9的凸起贴紧反射镜片3温度较高的中部，反射镜片3外围与导热片9外围之间通过空气隔开，使得反射镜片3中部的热量能够快速的传递到导热片9上，而反射镜片3外围的热量通过空气后再传递到导热片9，热量传递较为缓慢，导热片9上的热量通过冷却液7传递到套壳5上，套壳5经冷却装置8冷却后，反射镜片3中部和外围的温度梯度大幅下降，提高反射镜片3安装精度和工作寿命。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5内侧端面中部向导热片9凸起并与所述导热片9接触。在安装时，方便套壳5的定位和安装。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片9为金属导热片9。采用金属材料作为导热片9，由于金属材料具有良好的热传导率，提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片9为紫铜。紫铜具有较大的热传导率，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述导热片9的凸起与所述反射镜片3之间设置有粘结剂。由于导热片9与反射镜片3的硬度都较高，难以保证导热片9与反射镜片3紧密贴合，从而影响反射镜片3的冷却效果，在导热片9的凸起与反射镜片3之间设置粘结剂，填补了导热片9与反射镜片3间的细微间隙，使得反射镜片3上的热量能够良好的传递到导热片9上，提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述冷却液7为冷却油。冷却油具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5为陶瓷材料。由于陶瓷材料具有良好的热传导能力，从而进一步的提高了对反射镜片3和激光器1安装反射镜片3的端部的冷却效果；同时，由于陶瓷材料具有良好的绝缘性能，所以采用陶瓷材料作为套壳5，也避免了激光器1内电极的高压对外部放电的危险。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5为氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5为氧化镁陶瓷。氧化镁陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5为氧化铍陶瓷。氧化铍陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

作为本实用新型的优选方案，所述套壳5为氧化钇陶瓷。氧化钇陶瓷具有良好的热传导能力，进一步提高了对反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的冷却效果。 

本实用新型的带油液冷却套的二氧化碳激光器，在安装反射镜片3的激光器1端部设置套壳5，通过套壳5将安装反射镜片3的激光器1端部、反射镜片3以及设置在反射镜片3上的导热片9密封在套壳5内，并在套壳5的密闭空腔内注入冷却液7，然后在套壳5外端部设置冷却装置8，激光器1工作时，反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的温度升高，冷却液7迅速的将反射镜片3和激光器1端部的热量传递到套壳5上，套壳5外侧端部设置的冷却装置8冷却套壳5，从而达到冷却反射镜片3和安装该反射镜片3的激光器1端部的效果；同时，由于在反射镜片3同心设置有中部凸起的导热片9，在激光器1工作时，由于反射镜片3只有中间部分对激光束进行反射，激光束并没有落在反射镜片3的外围部分上，所以反射镜片3中部温度远远高于外围温度，在反射镜片3上形成较大的温度梯度，在导热片9的中部设置凸起，将导热片9的凸起贴紧反射镜片3温度较高的中部，反射镜片3外围与导热片9外围之间通过空气隔开，使得反射镜片3中部的热量能够快速的传递到导热片9上，而反射镜片3外围的热量通过空气后再传递到导热片9，热量传递较为缓慢，导热片9上的热量通过冷却液7传递到套壳5上，套壳5经冷却装置8冷却后，反射镜片3中部和外围的温度梯度大幅下降，提高反射镜片3安装精度和工作寿命。 

凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种带油液冷却套的二氧化碳激光器，包括激光器、所述激光器两端分别设置有输出镜片和反射镜片，所述输出镜片上设置有输出镜片冷却套，其特征在于，所述激光器安装所述反射镜片的端部套设有一端密闭另一端敞开的套壳，所述套壳的敞开端与所述激光器之间设置有用于密封所述套壳与所述激光器之间间隙的绝缘垫，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔将所述反射镜片以及安装该反射镜片的激光器端部密封在内，所述套壳与所述绝缘垫之间的密闭空腔内填充有冷却液，所述壳体外侧端部设置有冷却装置，所述套壳的敞开端与所述激光器之间还设置有用于密封所述密闭空腔的密封胶。

2.根据权利要求1所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于，所述反射镜片背离所述激光器的端面上同心设置有导热片，所述导热片与所述反射镜片之间具有间隙，所述导热片中部凸起与所述反射镜片中部贴紧，所述导热片边缘与所述反射镜片边缘之间设置有密封胶，在所述反射镜片和所述导热片之间形成圆环形空腔。

3.根据权利要求2所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于，所述套壳内侧端面中部向导热片凸起并与所述导热片接触。

4.根据权利要求3所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于，所述导热片为金属导热片。

5.根据权利要求4所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于, 所述导热片为紫铜。

6.根据权利要求5所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于, 所述导热片的凸起与所述反射镜片之间设置有粘结剂。

7.根据权利要求6所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于, 所述冷却液为冷却油。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于,所述套壳为陶瓷材料。

9.根据权利要求8所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于, 所述套壳为氧化铝陶瓷。

10.根据权利要求8所述的带油液冷却套的二氧化碳激光器，其特征在于, 所述套壳为氧化铍陶瓷。

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