專利名稱：一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種小功率，封離型，玻璃放電管結(jié)構(gòu)的二氧化碳激光器， 可應(yīng)用于激光切割，雕刻等設(shè)備上。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前中小功率封離型二氧化碳激光器領(lǐng)域中，主要分兩大結(jié)構(gòu)， 一種金屬腔的射頻激勵(lì)二氧化碳激光器，這種激光器生產(chǎn)成本高主要用于 激光打標(biāo)；本發(fā)明涉及的是另一種玻璃放電管結(jié)構(gòu)的直流高壓電激勵(lì)二氧 化碳激光器。査中國專利公開號CN2862437,其名稱為封離型二氧化碳激光 器，它是這樣描述的 一種封離型二氧化碳激光器，有貯氣管，貯氣管內(nèi) 設(shè)置水冷管，水冷管與進(jìn)、出水管連接，水冷管內(nèi)設(shè)置放電管，陽電極設(shè) 置在放電管一端的空腔內(nèi)，該空腔外側(cè)設(shè)置全反鏡，陰電極設(shè)置在放電管 另一端的空腔內(nèi)，該空腔外側(cè)設(shè)置輸出反射鏡，水冷管上繞裝回氣管，回 氣管的一端與貯氣管相通，回氣管另一端與設(shè)置有陽電極的空腔相通。該 激光器與更早些市場上銷售的玻璃管激光器比無明顯特點(diǎn)和優(yōu)勢，它的結(jié) 構(gòu)和目前市場上銷售的激光器都有如下缺點(diǎn)當(dāng)前激光器都把全反鏡和輸出鏡都直接粘接在玻璃管口，并且管口的研磨精度很難達(dá)到預(yù)期要求，使 產(chǎn)品品質(zhì)一致性不高，輸出功率和模式也很難處于最佳狀態(tài)。當(dāng)前激光器的儲(chǔ)氣管直徑都在65毫米以下，儲(chǔ)氣量比較少，導(dǎo)致器件的使用壽命不長。當(dāng)前激光器負(fù)電極環(huán)都采用金屬片巻曲在放電管內(nèi)壁，負(fù)電極在放電時(shí)溫 度很高，當(dāng)冷卻水流不暢，電極溫度急劇上升，并迅速將高溫傳遞給電極 環(huán)旁側(cè)的玻璃材料，導(dǎo)致玻璃放電管負(fù)電極端的不均勻膨脹而炸裂，使器 件損壞。當(dāng)前激光器的正電極都采用金屬薄片巻曲在放電管內(nèi)壁，在電場 的作用下，正電極發(fā)射正離子向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，在它到達(dá)負(fù)電極時(shí)俘獲電子后 才變成中性粒子，所以正電極放電時(shí)只有局部電極材料在起作用，根據(jù)放電特點(diǎn)，能量只聚集在最靠近負(fù)電極方向的正電極薄片邊緣的一小點(diǎn)，而 電極是薄片巻成的，那么這一放電點(diǎn)的激發(fā)面積就更少，這一點(diǎn)的能量作 用就更高，電極材料的穩(wěn)定性就降低。當(dāng)前激光器的電極都是通過燒結(jié)在 玻璃管殼上的金屬桿將電流引入的，燒結(jié)工藝難度高，但激光器件對真空 密封要求高，所以產(chǎn)品合格率很難提高，并且這樣的結(jié)構(gòu)當(dāng)電極附近的鏡 片是半導(dǎo)體或?qū)w時(shí)，電極會(huì)對鏡片放電，破壞鏡片膜層，影響產(chǎn)品的穩(wěn) 定使用。

發(fā)明內(nèi)容
分析當(dāng)前玻璃管結(jié)構(gòu)的各種激光器的優(yōu)點(diǎn)，和它們存在的缺陷，本 發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)可靠，生產(chǎn)方便，輸出功率高光束 質(zhì)量好，使用壽命長的二氧化碳激光器。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型 是由如下方式實(shí)現(xiàn)的本激光器輸出鏡不是直接粘接在玻璃管口的，而是 把輸出鏡粘接在角度調(diào)節(jié)器的一端，角度調(diào)節(jié)器的另一端和過渡法蘭片焊 接在一起，再把過渡法蘭片和玻璃管口用環(huán)氧樹脂膠封接在一起。角度調(diào) 節(jié)器用彈性較好的不銹鋼材料制造，在角度調(diào)節(jié)器的中間由外向內(nèi)開有調(diào) 節(jié)凹槽，在靠近這個(gè)凹槽的地方由內(nèi)向外開有另一調(diào)節(jié)凹槽，在由外向內(nèi) 開的調(diào)節(jié)凹槽的周邊安裝有三個(gè)以上的調(diào)節(jié)螺絲，通過調(diào)節(jié)凹槽的彈性來 吸收調(diào)節(jié)螺絲緊入時(shí)的張力，從而改變輸出鏡的角度。本激光器的全反鏡 也不是直接粘接在玻璃管口的，而是把全反鏡粘接在一對刀口法蘭的調(diào)節(jié) 法蘭上，為了調(diào)節(jié)法蘭在調(diào)節(jié)鏡片時(shí)不使鏡片變形，增加調(diào)節(jié)法蘭的機(jī)械 強(qiáng)度，在調(diào)節(jié)法蘭背面鏡片的粘接處要向外凸出一部分，把刀口法蘭的另 一半固定法蘭和過渡法蘭片焊接上，再把過渡法蘭片和玻璃管口用環(huán)氧樹脂膠封接上。在固定法蘭的刀口和調(diào)節(jié)法蘭的刀q之間夾一個(gè)軟金屬墊圈，軟金屬墊圈可用銅，鋁，銀等金屬制造，通過調(diào)節(jié)不同方位的夾緊螺絲的緊入程度來壓縮軟金屬墊圈，來改變?nèi)寸R的角度。過渡法蘭片材料的線 膨脹系數(shù)比角度調(diào)節(jié)器材料和固定法蘭材料的線膨脹系數(shù)小，更接近與玻 璃管材料的線膨脹系數(shù)。過渡法蘭片用鐵，鎳，鈷的合金材料制造，也可 用鉬，鎢材料制造。為了延長激光器的使用壽命，增加儲(chǔ)氣量，本新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器采用直徑都超過65毫米的儲(chǔ)氣管。本新結(jié)構(gòu)二氧化碳激 光器的負(fù)電極用金屬管機(jī)床精加工成圓筒形，圓筒內(nèi)留一臺階，用一個(gè)不 銹鋼彈簧一頭頂在角度調(diào)節(jié)器上，另一頭頂在電極筒內(nèi)，并把負(fù)電極筒套 在放電管的凸出部，借用彈簧的壓力頂在水套管和放電管的連接處，并懸 在放電管口，這樣的負(fù)電極安裝結(jié)構(gòu)，在短時(shí)間的放電管冷卻不良情況下， 不會(huì)導(dǎo)致電極附近的放電管炸裂。負(fù)極電源線接在負(fù)極接線螺釘上，并通 過角度調(diào)節(jié)器和不銹鋼彈簧作為導(dǎo)體連接負(fù)電極，這樣把負(fù)電極端管口金 屬結(jié)構(gòu)件作為整個(gè)電流載體，在它附近沒有其它導(dǎo)體或半導(dǎo)體，使用時(shí)電 極就不存在對其它材料的放電現(xiàn)象。本一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器的正電 極用金屬管機(jī)床精加工成，有放電環(huán)和安裝環(huán)，在其中間留有連接桿將放 電環(huán)和安裝環(huán)連接成一整體，在其末端的安裝環(huán)有一個(gè)不閉合的開口，通 過這個(gè)開口來吸收安裝環(huán)卡在固定法蘭上的張力，這樣的正電極安裝結(jié)構(gòu) 使正電極的放電環(huán)端面垂直于放電管的中心軸，并且放電環(huán)有一定厚度， 這樣做到了電極放電點(diǎn)面積的盡可能大和均勻，從而降低了正電極材料的 氧化反應(yīng)，延長了器件壽命。正極電源線接在正極接線螺釘上，并通過固 定法蘭作為導(dǎo)體連接正電極，這樣把負(fù)電極端管口金屬結(jié)構(gòu)件及硅材料的 全反鏡一并作為整個(gè)電流載體，在它附近沒有其它導(dǎo)體或半導(dǎo)體，使用時(shí) 電極就不存在對其它材料的放電現(xiàn)象。用一個(gè)聚四氟杯罩住全反鏡，調(diào)節(jié) 法蘭，固定法蘭及過渡法蘭片這些金屬導(dǎo)電體，對外界的起絕緣保護(hù)作用。在輸出鏡外面套上一個(gè)鋁圈，鋁圈中間留有通光孔，鋁圈對輸出鏡起保護(hù) 作用外，還對輸出鏡起散熱作用。


本發(fā)明有如下附1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式附圖表示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其實(shí)施例，以下結(jié)合附圖作詳細(xì)描 述及原理。本發(fā)明一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器。它的玻璃管部分由放電管 (20),水套管(19),回氣管(17)，儲(chǔ)氣管(18)，進(jìn)水口 (16)，出水口 (6)組成。先把玻璃管架在調(diào)光臺上，用內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡同軸對直放電管 (20),把固定法蘭(5)焊接在過渡法蘭片(14)上，把正電極(15)的 安裝環(huán)(26)套在固定法蘭(5)向內(nèi)伸的圓筒上，將過渡法蘭(14)用環(huán) 氧樹脂膠粘接在靠近回氣管一端的玻璃管口，并使固定法蘭(5)的內(nèi)孔和 放電管(20)保持同軸。將全反鏡(1)用環(huán)氧樹脂膠封接在調(diào)節(jié)法蘭(3) 背面的凸出部上，在調(diào)節(jié)法蘭(3)和固定法蘭(5)的刀口之間夾上銅墊 圈(13)，并用周邊的調(diào)節(jié)螺絲(2)固定上，通過控制各個(gè)方向調(diào)節(jié)螺絲 (2)的緊入程度，來改變?nèi)寸R(1)的角度，使全反鏡(1)的反射像同 軸與放電管(20)中心軸。將輸出鏡(12)用環(huán)氧樹脂膠封接在角度調(diào)節(jié) 器(21) —端的通光口上，角度調(diào)節(jié)器(21)用彈性較好的不銹鋼等材料 ,制造，在角度調(diào)節(jié)器(21)的中間由外向內(nèi)開有調(diào)節(jié)凹槽(11)，在靠近這 個(gè)調(diào)節(jié)凹槽(11)的地方由內(nèi)向外開有調(diào)節(jié)凹槽(11)，在由外向內(nèi)開的調(diào) 節(jié)凹槽(11)的周邊安裝有三個(gè)以上的調(diào)節(jié)螺絲(22)，當(dāng)其中一邊的調(diào)節(jié) 螺絲(22)向內(nèi)緊入時(shí)那么這一邊的調(diào)節(jié)凹槽(11)就向外張開，通過調(diào) 節(jié)凹槽(11)的彈性來吸收調(diào)節(jié)張力，從而帶動(dòng)輸出鏡(12)改變其角度。 把角度調(diào)節(jié)器(21)的另一端插入過渡法蘭(9)內(nèi)，并密封焊接。將不銹器(21)的內(nèi)側(cè)圓筒上，不銹鋼彈簧(8)的另 一端套上負(fù)電極(7),并把負(fù)電極(7)頂在放電管(20) 口，并懸在儲(chǔ)氣 管(18)中心，把過渡法蘭(9)用環(huán)氧樹脂膠封接在玻璃管口，使角度調(diào) 節(jié)器(21)同軸與放電管(20)的中心軸。把正電極引線用正極接線螺絲 (4)固定在固定法蘭(5)上，并套上聚四氟高壓保護(hù)套(24)，把負(fù)電極 引線用負(fù)極接線螺絲(10)固定在角度調(diào)節(jié)器(21)上。抽真空后，沖入 工作氣體，接通冷卻水，輸入工作電流，即可出光。并通過調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié) 器(21)周邊的調(diào)節(jié)螺絲(22)，來改變輸出鏡(12)的角度，使其最大可 能的同軸與全反鏡(1)，從而使激光輸出功率和模式處于最佳狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，輸出鏡(12)粘接在角度調(diào)節(jié)器(21)的一端，角度調(diào)節(jié)器(21)的另一端和過渡法蘭片(9)焊接在一起，再把過渡法蘭片(9)和玻璃管口用環(huán)氧樹脂膠封接在一起。角度調(diào)節(jié)器(21)用彈性較好的不銹鋼材料制造，在角度調(diào)節(jié)器(21)的中間由外向內(nèi)開有調(diào)節(jié)凹槽(11)，在靠近這個(gè)調(diào)節(jié)凹槽(11)的地方由內(nèi)向外開有調(diào)節(jié)凹槽(11)，在由外向內(nèi)開的調(diào)節(jié)凹槽(11)的周邊安裝有三個(gè)以上的調(diào)節(jié)螺絲(22)。一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器的全反鏡(1)粘接在一對刀口法蘭的調(diào)節(jié)法蘭(3)上，為增加調(diào)節(jié)法蘭(3)的機(jī)械強(qiáng)度，在調(diào)節(jié)法蘭(3)背面全反鏡(1)的粘接處向外凸出一部分，把刀口法蘭的另一半固定法蘭(5)和過渡法蘭片(14)焊接上，再把過渡法蘭片(14)和玻璃管口用環(huán)氧樹脂膠封接上。在固定法蘭(5)的刀口和調(diào)節(jié)法蘭(3)的刀口之間夾一個(gè)軟金屬墊圈(13)，軟金屬墊圈(13)用銅，鋁，或銀金屬制造，通過調(diào)節(jié)不同方位的夾緊螺絲(2)的緊入程度來調(diào)節(jié)全反鏡(1)的角度。過渡法蘭片(14)材料的線膨脹系數(shù)和激光器管口玻璃材料的線膨脹系數(shù)接近，可用鉬，鎢材料也可用鐵，鎳，鈷的合金材料制造，過渡法蘭片(14)(9)材料的線膨脹系數(shù)比角度調(diào)節(jié)器(21)材料和固定法蘭(5)材料的線膨脹系數(shù)小。為了延長激光器的使用壽命，增加儲(chǔ)氣量，本一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器采用直徑超過65毫米小于110毫米的儲(chǔ)氣管(18)。本一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器的負(fù)電極(7)采用金屬管，機(jī)床精加工成圓筒形，圓筒內(nèi)留一臺階，用一個(gè)不銹鋼彈簧(8)一頭頂在角度調(diào)節(jié)器(21)上，另一頭頂在負(fù)電極(7)筒內(nèi)，并把負(fù)電極(7)筒套在放電管(20)的凸出部，借用彈簧(8)的壓力頂在水套管(19)和放電管(20)的連接處，并懸在放電管(20)口。負(fù)極電源線接在負(fù)極接線螺絲(10)上，并通過角度調(diào)節(jié)器(21)和不銹鋼彈簧(8)作為導(dǎo)體連接負(fù)電極(7)。本一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器的正電極(15)用金屬管機(jī)床精加工成，有放電環(huán)(25)和安裝環(huán)(26)，在其中間留有連接桿將放電環(huán)(25)和安裝環(huán)(26)連接成一整體，在其末端的安裝環(huán)(26)有一個(gè)不閉合的開口，通過這個(gè)開口來吸收安裝環(huán)(26)卡在固定法蘭(5)上的張力。正極電源線接在正極接線螺絲(4)上，并通過固定法蘭(5)作為導(dǎo)體連接正電極(15)。用一個(gè)聚四氟杯(24)罩住全反鏡(1)，調(diào)節(jié)法蘭(3)，固定法蘭(5)及過渡法蘭片(14)這些金屬導(dǎo)電體。在輸出鏡(12)外面套上一個(gè)保護(hù)圈(23)，保護(hù)圈(23)中間留有通光孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于激光器 輸出鏡(12)封接在不銹鋼材料制造的帶有通光孔的角度調(diào)節(jié)器(21)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于激光器 全反鏡(1)封接在不銹鋼材料制造的帶有通光孔的調(diào)節(jié)法蘭(3)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于輸出鏡(12)的角度是可調(diào)的，是通過帶通光孔角度調(diào)節(jié)器(21)實(shí)現(xiàn)的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于角度調(diào)節(jié)器(21)用彈性較好的不銹鋼材料制造，在角度調(diào)節(jié)器(21)的中間由外 向內(nèi)開有調(diào)節(jié)凹槽(11)，在靠近這個(gè)調(diào)節(jié)凹槽(11)的地方由內(nèi)向外開有 調(diào)節(jié)凹槽(11)，在由外向內(nèi)開的調(diào)節(jié)凹槽(11)的周邊安裝有三個(gè)以上的 調(diào)節(jié)螺絲(22)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于全反鏡(1)的角度是可調(diào)的，是通過由固定法蘭(5),調(diào)節(jié)法蘭(3)，軟金屬墊 圈(13),夾緊螺絲(2)所組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于調(diào)節(jié)法 蘭(3)的背面向外凸出一部分來增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于角度調(diào)節(jié)器(21)焊接在過渡法蘭片(9)上，再把過渡法蘭片(9)用環(huán)氧樹脂膠封接在玻璃管口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于固定法蘭(5)焊接在過渡法蘭片(14)上，再把過渡法蘭片(14)用環(huán)氧樹脂膠 封接在玻璃管口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于過渡 法蘭片(14) (9)材料的線膨脹系數(shù)比角度調(diào)節(jié)器(21)材料和固定法蘭(5) 材料的線膨脹系數(shù)小，更接近與玻璃管材料的線膨脹系數(shù)。過渡法蘭片(14) (9)用鐵，鎳，鈷的合金材料制造，也可用鉬，鎢材料制造。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于采用直徑在65毫米至110毫米之間的加大儲(chǔ)氣管(18)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于負(fù)電 極(7)采用金屬管，機(jī)床精加工成圓筒形，圓筒內(nèi)留一臺階。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于負(fù)電極(7)懸在放電管口。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于負(fù)電極(7)端管口的所有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，都和負(fù)電極(7)連為同一電流的導(dǎo)體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于正電 極(15)端管口的所有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，都和正電極(15)連為同一電流的導(dǎo)體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于正電 極(15)采用金屬管，機(jī)床精加工成兩個(gè)圓環(huán)，前圓環(huán)為放電環(huán)(25),后 圓環(huán)為按裝環(huán)(26),中間留有細(xì)桿相連。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于正電 極(15)直接卡在固定法蘭(5)上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于用聚 四氟杯(24)罩住正電極(15)附近的金屬導(dǎo)電體。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器，主要特征在于在輸 出鏡(12)外面套有一個(gè)保護(hù)圈(23)，保護(hù)圈(23)中間留有通光孔。
全文摘要
本發(fā)明一種新結(jié)構(gòu)二氧化碳激光器。兩頭的金屬封接結(jié)構(gòu)均可對鏡片(1)(12)的角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由玻璃材料的放電管(20)，水套管(19)，儲(chǔ)氣管(18)，回氣管(17)，進(jìn)水嘴(16)，出水嘴(6)構(gòu)成的激光器管身主體結(jié)構(gòu)；由全反鏡(1)，輸出鏡(23)構(gòu)成諧振腔；由固定法蘭(5)，調(diào)節(jié)法蘭(3)，軟金屬墊圈(13)，調(diào)節(jié)螺絲(2)構(gòu)成全反鏡角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；通過過渡法蘭片(14)(9)把角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)和激光器管身的玻璃結(jié)構(gòu)封接在一起；高壓保護(hù)套(24)對激光器帶高壓金屬結(jié)構(gòu)部分起安全保護(hù)作用；輸出鏡保護(hù)套(23)對輸出鏡(12)起保護(hù)和散熱作用。本發(fā)明主要應(yīng)用于中小功率的激光切割、雕刻機(jī)床上，對材料進(jìn)行加工。
文檔編號H01S3/223GK101262112SQ20081000694
公開日2008年9月10日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者(請求不公開姓名) 申請人:徐海軍