CN207896408U - 具有降温冷却功能的固体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有降温冷却功能的固体激光器，其中全反镜、激光腔体组件、半反镜和扩束镜呈直线设置在激光器底座上；全反镜和半反镜均通过调节架设置在激光器底座上，调节架包括：外框，其固定在激光器底座上；内框，其设置在外框内；镜框，其设置在内框中，镜框的中部设置有通孔；外框与内框之间设置有电磁铁推拉装置推动内框，也设置有弹簧支撑内框；内框与镜框之间设置有电磁铁推拉装置推动镜框，也设置有弹簧支撑镜框；外框内部有冷气管道；激光器底座内部有气腔，冷气管道的进气端连通气腔，壳体的顶部设置有罐体，罐体容纳有液体二氧化碳，罐体通过气管连通至气腔，冷气管道的出气端贯穿至激光器的侧部并形成出气口。

Description

具有降温冷却功能的固体激光器

技术领域

本实用新型涉及激光设备技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种具有降温冷却功能的固体激光器。

背景技术

固体激光器是激光切割不可缺少的设备，固体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜和电源等部分构成。

申请号为2016104869551的专利公开了一种自适应调节的YGA固体激光器及其使用方法，该专利中的固体机关器包括由后到前依次安装于激光器底座上的红色激光组件、全反镜组件、激光腔体组件、半反镜组件和扩束镜组件，全反镜、半反镜和红色激光组件均安装在微调架上，同时设置多个微型伺服电机与微调架连接，通过控制伺服电机自动调节全反镜和半反镜，保持光路的稳定。该专利公开的技术方案中的微调架包括调节螺杆，利用伺服电机与微调架的调节螺杆连接并带动调节螺杆转动以进行镜片位置的调节，使得光路准确，但是在调节的过程中伺服电机不可避免产生的振动以及调节螺杆扭动产生的振动会传递到微调架，从而影响微调架上镜片的稳定性，进而影响光路的准确性。

同时，微调架本身的散热功能较差，镜片受热后容易变形，进而影响光束的质量和强度。

因此，亟需设计一种具有降温冷却功能的固体激光器，解决现有固体激光器中微调架存在的问题以及伺服电机驱动微调架存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，本实用新型提供一种具有降温冷却功能的固体激光器，其中，包括用于产生激光的激光腔体组件和由全反镜半反镜和扩束镜组成的激光输出组件，所述激光器底座的上方罩设有壳体，所述壳体与激光器底座可拆卸式结合，所述壳体为矩形结构且下部敞开，所述壳体的下部配合至所述激光器底座并被所述激光器底座封闭；激光腔体组件内设置有激光工作介质和激励源，激励源如半导体激光器，激光工作介质如激光晶体，所述全反镜、激光腔体组件、半反镜和扩束镜按顺序呈直线设置在激光器底座上，激光腔体组件产生的激光经过全反镜、半反镜和扩束镜从具有降温冷却功能的固体激光器的前端送出；为了解决现有技术中的光路调节使用伺服电机驱动微调架存在振动影响光路准确性的问题，申请人通过将所述全反镜和半反镜均通过调节架设置在所述激光器底座上，所述全反镜和半反镜均通过调节架设置在所述激光器底座上，所述调节架包括：矩形的外框、矩形的内框以及矩形的镜框，所述外框的下边框固定在所述激光器底座上，所述内框以可上下移动的方式设置在所述外框内，所述镜框以可左右移动的方式设置在所述内框中，所述镜框的中部设置有用于安装全反镜或是半反镜的通孔。

所述外框与内框之间设置有第一电磁铁推拉装置推动所述内框上下移动，也设置有第一弹簧支撑所述内框弹性回复，第一电磁铁推拉装置通电时，推动内框向下移动，以使镜片的位置下移至目的位置，此时第一弹簧受压；当镜片需要上移时，减小通电电流或是停止通电，第一弹簧弹性回复将内框上推至目的位置。所述内框与镜框之间设置有第二电磁铁推拉装置推动所述镜框左右移动，也设置有第二弹簧支撑所述镜框弹性回复，第二电磁铁推拉装置通电后推动镜框移动到目的位置，此时第二弹簧受压，减小通电电流或是停止通电后，第二弹簧推动镜框回动到目的位置。利用调节架代替传统微调架，且通过电磁铁推拉装置代替伺服电机，有效的减少了微调架调节螺杆时产生的振动以及伺服电机产生的震动，避免镜片收到震动的影响，有效的保证光路准确。

同时，为了解决固体激光器的降温冷却问题，在将所述外框设置为中空结构，并在中空结构内部设置有冷气管道，也可以直接把中空结构当做冷气管道；所述激光器底座的内部设置有气腔，气腔对应设置在调节架的下方有助于吸收调节架的热量，所述冷气管道的进气端连通至所述气腔，所述壳体的顶部设置有罐体，所述罐体内容纳有液体二氧化碳，所述罐体通过气管连通至所述气腔，所述气管上设置有气阀，所述冷气管道的出气端贯穿至所述激光器的侧部并形成出气口。控制气阀使得罐体中的液态二氧化碳进入到气腔中汽化吸热，二氧化碳冷气继续通过进气端进入到冷气管道，外框上的热量被吸收，从而达到降温冷却的效果，二氧化碳气体最后从出气口排出，可以在出气口设置回收罐对二氧化碳回收。通过使用液态二氧化碳对激光器底座和调节架进行冷却，有效的吸收镜片的热量，避免镜片过热。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述外框的左右内侧设置有第一凹槽，所述第一凹槽的大小与所述内框的大小相匹配，所述内框滑动配合至第一凹槽。内框和外框通过凹槽配合一方面防止内框从外框中脱离，另一方面能够限定内框只直线上下移动，避免内框摆动而影响镜片的稳定性。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述内框的上下内侧设置有第二凹槽，所述第二凹槽的大小与所述镜框大小相匹配，所述镜框滑动配合至所述第二凹槽。内框和镜框通过凹槽配合一方面防止镜框从内框中脱离，另一方面能够限定镜框只直线左右移动，避免镜框摆动而影响镜片的稳定性。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述第一凹槽和第二凹槽内设置有滚子或是润滑油层。避免摩擦过大而影响移动或是移动时产生震动。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述第一电磁铁推拉装置或第二电磁铁推拉装置包括：外壳，其内具有容纳空间，所述容纳空间内设置有线圈，所述外壳设置在所述外框的上端或是侧部；衔铁，其活动设置在所述容纳空间内；推杆，其一端与所述衔铁固定，另一端穿出所述外壳后支顶所述内框或是镜框。线圈通电后产生磁力，在磁力作用下，衔铁运动，推杆运动推动内框或是镜框移动。这样的工作方式有效的避免伺服电机和微调架转动所产生的震动。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述第一电磁铁推拉装置包括：第一电磁铁，其设置在所述外框上内侧；第一永磁铁块，其设置在所述内框上端并与所述第一电磁铁相对应。第一电磁铁通电时产生磁力，与第一永磁铁块的磁力相排斥或是相吸引，从而推动内框的上下移动。这样的设计结构更加简单。

优选的是，所述的具有降温冷却功能的固体激光器中，所述第二电磁铁推拉装置包括：第二电磁铁，其设置在所述内框左内侧；第二永磁铁块，其设置在所述镜框的左侧并与所述第二电磁铁相对应。第二电磁铁通电产生磁力，与第二永磁铁块相斥或是相吸，以推动镜框左右移动。这样的结构更加简单，安装更加方便。

本实用新型至少包括以下有益效果：

首先，本实用新型利用调节架代替传统微调架，且通过电磁铁推拉装置代替伺服电机，有效的减少了微调架调节螺杆时产生的振动以及伺服电机产生的震动，避免镜片收到震动的影响，有效的保证光路准确。

其次，本实用新型在的调节架中的内框和外框、内框和镜框之间通过凹槽进行配合，限定内框相对外框以及镜框相对内框进行直线移动，避免内框和镜框摆动而影响镜片的稳定。

最后，本实用新型设置了液态二氧化碳对调节架和激光器底座进行冷却，有效快速吸走热量，避免镜片过热。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的调节架的一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型所述的具有降温冷却功能的固体激光器的结构框架示意图；

图3为本实用新型所述的具有降温冷却功能的固体激光器的第一电磁铁推拉装置的结构示意图；

图4为本实用新型所述的调节架的另一种实施方式的结构示意图；

图5为本实用新型的设置冷气管道后的外框的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、2、3和5所示，一种具有降温冷却功能的固体激光器，包括用于产生激光的激光腔体组件11和由全反镜12、半反镜10和扩束镜20组成的激光输出组件；激光腔体组件11内设置有激光工作介质和激励源，激励源如半导体激光器，激光工作介质如激光晶体，所述全反镜12、激光腔体组件11、半反镜10和扩束镜20按顺序呈直线设置在激光器底座上使得光轴成一条直线，激光腔体组件11产生的激光经过全反镜12、半反镜10和扩束镜20从具有降温冷却功能的固体激光器的前端送出，进而用于进行激光切割；如图2所示，所述激光器底座1的上方罩设有壳体22，所述壳体22与激光器底座可拆卸式结合，所述壳体22为矩形结构且下部敞开，所述壳体22的下部配合至所述激光器底座并被所述激光器底座封闭。

所述全反镜12和半反镜10均通过调节架设置在所述激光器底座1上，所述调节架包括：

方形的外框2，其下边框通过螺钉或是胶黏剂或是焊接固定在所述激光器底座上1。

方形的内框3，其以可上下移动的方式设置在所述外框内，用于调节镜片的上下高度。

方形的镜框4，其以可左右移动的方式设置在所述内框中，用于调节镜片的左右移动，所述镜框的中部设置有用于安装全反镜或是半反镜的通孔5，通孔的形状与镜片的形状匹配。

所述外框2与内框3之间设置有第一电磁铁推拉装置6推动所述内框3上下移动，也设置有第一弹簧7支撑所述内框弹性回复，如图1所示，第一电磁铁推拉装置6设置在上方，第一弹簧7设置在下方，也可以位置调换，目的都在于推动内框移动。第一电磁铁推拉装置6或者称推拉式电磁铁通电时，推动内框3向下移动，直至镜片的位置下移至目的位置，此时第一弹簧7受压；当镜片需要上移时，减小通电电流或是停止通电，第一弹簧7弹性回复将内框3上推至目的位置。所述内框3与镜框4之间设置有第二电磁铁推拉装置8，或称推拉式电磁铁推动所述镜框4左移或是右移动，也设置有第二弹簧9支撑所述镜框4弹性回复，第二电磁铁推拉装置8通电后推动镜框4移动到目的位置，此时第二弹簧受压，减小通电电流或是停止通电后，第二弹簧9推动镜框回动到目的位置，从而完成镜片的调动，光路得到校准。电磁铁推拉装置的控制开关可以设置在激光器底座上也可以设置在激光器的壳体上。

如图5所示，所述外框2设置为中空结构，并在中空结构内部设置有冷气管道23，也可以直接把中空结构当做冷气管道23；所述激光器底座1的内部设置有气腔24，气腔24对应设置在调节架的下方有助于吸收调节架的热量，所述冷气管道23的进气端25连通至所述气腔24，所述壳体的顶部设置有罐体26，所述罐体26内容纳有液体二氧化碳，所述罐体26通过气管27连通至所述气腔24，所述气管27上设置有气阀28，所述冷气管道23的出气端29贯穿至所述激光器的侧部并形成出气口30。控制气阀使得罐体中的液态二氧化碳进入到气腔24中汽化成为二氧化碳冷气并吸热，二氧化碳冷气继续通过进气端25进入到冷气管道23，外框2上的热量被吸收，从而达到降温冷却的效果，二氧化碳气体最后从出气口30排出并被收集，可以在出气口设置回收罐对二氧化碳回收。通过使用液态二氧化碳对激光器底座和调节架进行冷却，有效的吸收镜片的热量，避免镜片过热。

进一步，所述外框2的左右内侧设置有第一凹槽，所述第一凹槽的大小与所述内框的大小相匹配，这样内框就可以刚好放进第一凹槽内，在受到推拉时能够沿第一凹槽直线移动，而第一凹槽也限制了内框的左右摆动，避免镜片因不稳定而产生的光路不精确。

进一步，所述内框3的上下内侧设置有第二凹槽，所述第二凹槽的大小与所述镜框4大小相匹配，镜框刚好可以放入到第二凹槽内，在受到推拉时能够沿第二凹槽直线运动。内框3和镜框4通过凹槽配合一方面防止镜框从内框中脱离，另一方面能够限定镜框只直线左右移动，避免镜框摆动而影响镜片的稳定性。

进一步，所述第一凹槽和第二凹槽内设置有滚子或是润滑油层。避免摩擦过大而影响移动或是移动时产生震动。

进一步，如图3所示，所述第一电磁铁推拉装置6或第二电磁铁推拉装置8包括：外壳13，其为筒状结构，内部具有容纳空间，所述容纳空间内设置有线圈14，所述外壳13可以拆卸地固定在所述外框2的上端或是内框3的侧部；衔铁15，其活动设置在所述容纳空间内；推16杆，其一端与所述衔铁15固定，另一端穿出所述外壳13后支顶所述内框或是镜框。线圈14通电后产生磁力，在磁力作用下，衔铁沿磁力方向运动，推杆运动推动内框或是镜框移动。这样的工作方式有效的避免伺服电机和微调架转动所产生的震动。

在另一个实施例中，如图4所示，所述第一电磁铁推拉装置包括：第一电磁铁21，其设置在所述外框2上内侧；第一永磁铁块17，其设置在所述内框3上端并与所述第一电磁铁21相对应。第一电磁铁通电时产生磁力，与第一永磁铁块的磁力相排斥或是相吸引，从而推动或是吸引内框的上下移动。这样的设计结构更加简单。

进一步，如图4所示，所述第二电磁铁推拉装置包括：第二电磁铁18，其设置在所述内框3左内侧；第二永磁铁块19，其设置在所述镜框4的左侧并与所述第二电磁铁18相对应。第二电磁铁通电产生磁力，与第二永磁铁块相斥或是相吸，以推动或吸引镜框左右移动。这样的结构更加简单，安装更加方便。

本实用新型的实现过程：当光路需要调整时，通过启动第一电磁铁推拉装置调节安装在调节架上的全反镜或是半反镜上下移动，通过控制第二电磁铁推拉装置调节安装在调节架上的全反镜或是半反镜的左右移动，使得光路得到调整。

当需要降温冷却时，控制气阀使得罐体中的液态二氧化碳进入到气腔中汽化成为二氧化碳冷气并吸热，二氧化碳冷气继续通过进气端进入到冷气管道，外框上的热量被吸收，从而达到降温冷却的效果，二氧化碳气体最后从出气口排出并被收集。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，包括用于产生激光的激光腔体组件、以及由全反镜半反镜和扩束镜组成的激光输出组件，所述全反镜、激光腔体组件、半反镜和扩束镜按顺序呈直线设置在激光器底座上；所述激光器底座的上方罩设有壳体，所述壳体与激光器底座可拆卸式结合；

其中，所述全反镜和半反镜均通过调节架设置在所述激光器底座上，所述调节架包括：矩形的外框、矩形的内框以及矩形的镜框，所述外框的下边框固定在所述激光器底座上，所述内框以可上下移动的方式设置在所述外框内，所述镜框以可左右移动的方式设置在所述内框中，所述镜框的中部设置有用于安装全反镜或是半反镜的通孔；

所述外框与内框之间设置有第一电磁铁推拉装置推动所述内框上下移动，也设置有第一弹簧支撑所述内框弹性回复；所述内框与镜框之间设置有第二电磁铁推拉装置推动所述镜框左右移动，也设置有第二弹簧支撑所述镜框弹性回复；

所述外框的内部设置有冷气管道；所述激光器底座的内部设置有气腔，所述冷气管道的进气端连通至所述气腔，所述壳体的顶部设置有罐体，所述罐体内容纳有液体二氧化碳，所述罐体通过气管连通至所述气腔，所述气管上设置有气阀，所述冷气管道的出气端贯穿至所述激光器的侧部并形成出气口。

2.如权利要求1所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述外框的左右内侧设置有第一凹槽，所述第一凹槽的大小与所述内框的大小相匹配，所述内框滑动配合至第一凹槽。

3.如权利要求2所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述内框的上下内侧设置有第二凹槽，所述第二凹槽的大小与所述镜框大小相匹配，所述镜框滑动配合至所述第二凹槽。

4.如权利要求3所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述第一凹槽和第二凹槽内设置有滚子或是润滑油层。

5.如权利要求1所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述第一电磁铁推拉装置或第二电磁铁推拉装置包括：

外壳，其内具有容纳空间，所述容纳空间内设置有线圈，所述外壳设置在所述外框的上端或是侧部；

衔铁，其活动设置在所述容纳空间内；

推杆，其一端与所述衔铁固定，另一端穿出所述外壳后支顶所述内框或是镜框。

6.如权利要求1所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述第一电磁铁推拉装置包括：

第一电磁铁，其设置在所述外框上内侧；

第一永磁铁块，其设置在所述内框上端并与所述第一电磁铁相对应。

7.如权利要求6所述的具有降温冷却功能的固体激光器，其特征在于，所述第二电磁铁推拉装置包括：

第二电磁铁，其设置在所述内框左内侧；

第二永磁铁块，其设置在所述镜框的左侧并与所述第二电磁铁相对应。