專利名稱：一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌，屬于激光加工領(lǐng)域。橫流二氧化碳激光器使用本可轉(zhuǎn)換光闌，可以輸出低階模與多模兩種激光模式，分別應(yīng)用于激光焊接與激光熱處理及激光熔覆加工，擴(kuò)大了激光器的適用范圍，做到“一機(jī)多能”， 提高了激光器的使用率。
背景技術(shù)：
[0002]在激光加工行業(yè)中，高功率激光分別可用于激光切割、激光焊接與激光熱處理及激光熔覆。激光應(yīng)用的工藝范圍不同，激光模式也不相同，具體分類為激光器輸出基膜應(yīng)用于激光切割加工，激光器輸出低階模應(yīng)用于激光焊接加工，激光器輸出多模應(yīng)用于激光熱處理及激光熔覆加工。目前得到廣泛應(yīng)用的高功率激光器有二氧化碳激光器與光纖激光器，半導(dǎo)體激光器正逐步進(jìn)入試生產(chǎn)過程。在這三種激光器中，進(jìn)口的光纖激光器通過外光路調(diào)制，可同時(shí)輸出基膜、低階模與多模三種激光模式；半導(dǎo)體激光器只有一種多模輸出方式；二氧化碳激光器也可以輸出輸出基膜、低階模與多模三種激光模式，但在同一臺(tái)激光器上不能同時(shí)輸出上述三種激光模式。[0003]橫流二氧化碳激光器輸出模式，與諧振腔的選模方法相關(guān)?？擅子玫倪x模方法有小孔光闌法，聚焦光闌法，以及非穩(wěn)腔選模法，通常采用的方法是小孔光闌法。光闌通光口徑的大小決定了激光器的光束輸出模式，孔徑較大時(shí)容易發(fā)散的光子參與了振蕩并通過窗口輸出，孔徑較小時(shí)容易發(fā)散的光子則被吸收而不能參與振蕩。通光口徑從大到小，輸出模式分別為多模、低階模、基膜。目前，同一臺(tái)橫流二氧化碳激光器輸出只能為多模、低階模、 基膜三種模式中的任意一種模式，基膜轉(zhuǎn)換為低階模尚可以通過外光路調(diào)制，多模轉(zhuǎn)換為低階模則無法通過外光路調(diào)制。[0004]為了使橫流二氧化碳激光器能夠?qū)崿F(xiàn)輸出模式多模與低階模自由轉(zhuǎn)換，使同一臺(tái)橫流二氧化碳激光器兼?zhèn)浼す夂?接與激光熱處理及激光熔覆多種功能，本實(shí)用新型基于小孔光闌選模法，設(shè)計(jì)一種可轉(zhuǎn)換光闌，安裝于激光諧振腔尾鏡之前面，并且滿足真空密封的要求，經(jīng)多臺(tái)試驗(yàn)及生產(chǎn)應(yīng)用，完全能夠滿足激光焊接、激光熱處理及激光熔覆的要求。[0005]我國(guó)不少中小企業(yè)及科研院所近些年來不斷涉足激光加工領(lǐng)域，希望多功能的激光器盡可能滿足不同的加工對(duì)象。正是應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的需求，我們研發(fā)了可轉(zhuǎn)換光闌，制造出多模與低階模自由轉(zhuǎn)換的橫流二氧化碳激光器，不僅提高了激光器的適用范圍，還大大減小了設(shè)備投資，取得良好的社會(huì)效果。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌，安裝于激光諧振腔尾鏡之前面，采用小孔光闌選模法，無須將激光器的真空室打開，在正常真空密封條件下，通過轉(zhuǎn)換光闌的孔徑大小，使橫流二氧化碳激光器能夠快捷地實(shí)現(xiàn)多模與低階模的自由轉(zhuǎn)換，達(dá)到同一臺(tái)激光器既能夠進(jìn)行激光焊接，又能夠進(jìn)行激光熱處理及激光熔覆的目的，做到“一機(jī)多能”，提高了激光器的適用范圍。其特征在于1)可轉(zhuǎn)換光闌采用小孔光闌選模法，安裝于激光諧振腔尾鏡之前面，設(shè)值有大、小兩種孔徑的光闌，當(dāng)激光器需要輸出多模光束時(shí)采用較大孔徑光闌選模，當(dāng)激光器需要輸出低階模光束時(shí)采用較小孔徑光闌選模。2)可轉(zhuǎn)換光闌上的較大孔徑光闌采用固定式安裝，較小孔徑光闌通過調(diào)節(jié)螺桿可以上下直線移動(dòng)，密封于真空環(huán)境中。3)小孔徑光闌的受光面采用錐孔結(jié)構(gòu)，以增加受熱面積，并通循環(huán)水冷卻。[0007]本可轉(zhuǎn)換光闌制作成本低，安裝及維護(hù)簡(jiǎn)單，激光器輸出光束質(zhì)量完全可以滿足激光焊接、激光熱處理及激光熔覆的要求。。[0008]下面結(jié)合該可轉(zhuǎn)換光闌在激光器上的應(yīng)用對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


[0009]圖I為本實(shí)用新型可轉(zhuǎn)換光闌的基本組成示意圖。其基本組成為大孔徑光闌(I)、過渡法蘭(2)、轉(zhuǎn)換真空室(3)、密封條(4)、蓋板(5)、尾鏡(6)、尾鏡座(7)、小口徑光闌(8)、密封端蓋(9)、鎖緊螺母(10)、調(diào)節(jié)螺桿(11)、支撐座(12)。[0010]圖2為本實(shí)用新型小口徑光闌的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要結(jié)構(gòu)組成為光闌外環(huán)(13)、 內(nèi)錐孔(14)、諧振通徑(15)、拉桿(16)、循環(huán)水道(17)。
具體實(shí)施方式
[0011]應(yīng)用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌具體實(shí)施步驟如下[0012]I)原理及實(shí)施結(jié)構(gòu)在圖I示意圖中，可轉(zhuǎn)換光闌的大孔徑光闌(I)安裝于激光諧振腔的尾部，過渡法蘭(2) —端連接大孔徑光闌(I)，另一端連接轉(zhuǎn)換真空室(3);蓋板(5)連接于真空室，并通過密封條(4)密封良好；諧振腔的尾鏡(6)通過尾鏡座(7)安裝 于真空室，O形圈密封，并通水冷卻；小口徑光闌(8)插入真空室，其桿部套入密封端蓋(9)，安裝O形圈密封，并用螺釘緊固，同時(shí)套入鎖緊螺母(10);安裝支撐座(12)于激光器箱體側(cè)面，安裝調(diào)節(jié)螺桿(11)于支撐座(12)。[0013]2)圖2表示小口徑光闌⑶的結(jié)構(gòu)示意圖，主體為焊接結(jié)構(gòu)，光闌外環(huán)(13)作用為形成冷卻腔體，并在光闌上下移動(dòng)時(shí)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；內(nèi)錐孔(14)作用為吸收容易發(fā)散的光子，并讓質(zhì)量好的光子通過；諧振通徑(15)表示光闌通徑的大小，其設(shè)計(jì)值根據(jù)實(shí)驗(yàn)取得一個(gè)理想值；拉桿(16)作用為帶動(dòng)光闌移動(dòng)，中心為循環(huán)水道(17)。[0014]3)激光器需要輸出低階模進(jìn)行激光焊接時(shí)，松開鎖緊螺母(10)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿(II)，使小口徑光闌(8)向上移動(dòng)到極限位置，擰緊鎖緊螺母(10)。此時(shí)小孔徑光闌的內(nèi)錐孔(14)位于激光諧振中心，實(shí)施小孔選模，激光器輸出低階模光束。[0015]4)激光器需要輸出多模進(jìn)行激光熱處理及激光熔覆時(shí)，松開鎖緊螺母(10)，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿(11)，使小口徑光闌(8)向下移動(dòng)到極限位置，擰緊鎖緊螺母(10)。此時(shí)大孔徑光闌(I)的選模孔位于激光諧振中心，實(shí)施小孔選模，激光器輸多模光束。[0016]5)可轉(zhuǎn)換光闌必須滿足激光器真空度要求，24小時(shí)漏氣率不得超過80Pa，為此， 各密封槽及拉桿(16)的外圓表面必須精加工后拋光處理。[0017]6)可轉(zhuǎn)換光闌的材料大孔徑光闌(I)、小口徑光闌⑶選用紫銅；轉(zhuǎn)換真空室(3)選用硬質(zhì)合金鋁。[0018]本可轉(zhuǎn)換光闌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單方便，在真空條件下實(shí)現(xiàn)光闌轉(zhuǎn)換，既擴(kuò)大了激 光器的使用范圍，又能節(jié)省充排氣的費(fèi)用與時(shí)間，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性高。
權(quán)利要求1.一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌，其特征在于可轉(zhuǎn)換光闌米用小孔光闌選模法，設(shè)值有大、小兩種孔徑的光闌，當(dāng)激光器需要輸出多模光束時(shí)采用較大孔徑光闌選模，當(dāng)激光器需要輸出低階模光束時(shí)采用較小孔徑光闌選模。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可轉(zhuǎn)換光闌，其特征在于較大孔徑光闌采用固定式安裝，較小孔徑光闌通過調(diào)節(jié)螺桿可以上下直線移動(dòng)，密封于真空環(huán)境中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的可轉(zhuǎn)換光闌，其特征在于小孔徑光闌的受光面采用錐孔結(jié)構(gòu)，循環(huán)水冷卻。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于橫流二氧化碳激光器的可轉(zhuǎn)換光闌，安裝于激光諧振腔尾鏡之前面，采用小孔光闌選模法，通過轉(zhuǎn)換光闌的孔徑大小，使橫流二氧化碳激光器實(shí)現(xiàn)多模與低階模的自由轉(zhuǎn)換，達(dá)到同一臺(tái)激光器既能夠進(jìn)行激光焊接，又能夠進(jìn)行激光熱處理及激光熔覆的目的。其特征在于1)可轉(zhuǎn)換光闌采用小孔光闌選模法，設(shè)值有大、小兩種孔徑的光闌，當(dāng)激光器需要輸出多模光束時(shí)采用較大孔徑光闌選模，當(dāng)激光器需要輸出低階模光束時(shí)采用較小孔徑光闌選模。2)可轉(zhuǎn)換光闌上的較大孔徑光闌采用固定式安裝，較小孔徑光闌通過調(diào)節(jié)螺桿可以上下直線移動(dòng)，密封于真空環(huán)境中。3)小孔徑光闌的受光面采用錐孔結(jié)構(gòu)，循環(huán)水冷卻。
文檔編號(hào)H01S3/098GK202662969SQ201220217570
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者黃天祥, 劉善叢 申請(qǐng)人:武漢金博天成科技技術(shù)有限公司, 黃天祥