本發(fā)明涉及激光器技術領域，具體涉及一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)。

背景技術：

軸快流二氧化碳激光器，由于其光束質量好、功率高、穩(wěn)定性好、操作簡單和維護方便等優(yōu)點而成為現(xiàn)代工業(yè)加工的主流光源。其中諧振腔是軸快流二氧化碳激光器的核心部件之一，一般由放電管、端板和光橋等部件組成。諧振腔的作用是選擇頻率和方向一致的光在諧振腔內不停的進行受激放大，從而產生激光。對于軸快流二氧化碳激光器來說，其進氣結構及諧振腔的安裝方式直接影響著激光器的放電效率和諧振腔的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的軸快流CO2激光器的諧振腔結構有兩種：1、經過換熱器的氣體進去到一根中空的圓形長鋁管中，通常稱作中心管，之后將光橋和放電管安裝在中心管上，其缺點在于，增加了氣體流動的中間環(huán)節(jié)-中心管，帶來了氣體的壓力損失并增加了成本和制造難度，另外放電管安裝在中心管上，中心管的形變就會使放電管的軸線偏離光軸，使激光功率和模式發(fā)生改變。2、將光橋安裝在機殼上，通過波紋管將換熱器出口與放電管進氣口相連，其缺點在于光橋與機殼的隔離程度不高，機殼的振動及形變會傳遞到光橋上，影響其穩(wěn)定性，采用波紋管連接方式，連接管道長，易產生氣體壓損，并且結構設備小型化和緊湊化難度高。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種壓損低、穩(wěn)定性高的軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術方案為，一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)，包括光橋、放電管、前端板和后端板，還包括進氣換熱器和五通管，所述放電管通過陰極支撐板固定在所述光橋上，所述光橋和放電管平行設置，所述放電管兩端分別與前端板和后端板固定連接，所述光橋兩端分別與前端板和后端板通過環(huán)氧膠粘接，所述進氣換熱器上設有換熱器進氣口及換熱器出氣口，所述換熱器出氣口與所述放電管的進氣管連通，所述放電管出氣端與所述五通管進氣端連通，所述五通管上設有氣流出口，所述進氣換熱器一端通過關節(jié)軸承和抗扭彈簧與所述前端板連接，另一端通過滾針軸承和直線軸承與所述后端板連接。

進一步的，所述放電管包括四根，且按兩組平行設置，每組由兩根同軸布置于五通管兩側的放電管構成，所述五通管包括四個進氣口和一個出氣口，四個所述進氣口分別與四根放電管的出氣端連通。

進一步的，所述陰極支撐板頂部設有固定環(huán)，底部設有用于連通放電管出氣端和五通管進氣口的安裝孔，所述光橋包括光橋桿和套設于光橋桿外的光橋保溫套，所述固定環(huán)箍設于所述光橋桿上，放電管出氣端和五通管進氣口分別從兩側插裝設置于所述安裝孔內，所述安裝孔兩側均設有密封墊圈，所述密封墊圈外設有用于壓緊密封墊圈的密封板，所述密封板之間通過螺栓連接。

進一步的，所述進氣換熱器兩端均設有支撐架，所述支撐架頂部與機殼固定連接，所述支撐架與進氣換熱器端板通過板簧固定連接。

進一步的，所述滾針軸承固定于所述進氣換熱器殼體上，所述滾針軸承外罩設有與進氣換熱器殼體固連的滾針軸承座，所述滾針軸承座上固定有第一限位桿，所述后端板上固定有第二限位桿，所述第一限位桿與第二限位桿通過拉緊彈簧彈性連接，所述后端板上還固定有銷軸，所述銷軸擱置于所述滾針軸承上，所述銷軸與所述滾針軸承的中心軸垂直。

進一步的，所述后端板底部一角設有直線軸承固定部，所述直線軸承固定部上設有直線軸承安裝孔，所述直線軸承固設于所述直線軸承安裝孔內，所述進氣換熱器殼體與滾針軸承相對的另一側面上固定有一U型軸承架，所述直線軸承固定部通過一固定于所述U型軸承架上，且穿過所述直線軸承及所述U型軸承架的軸承桿限定于所述U型軸承架的U型空間內。

進一步的，所述關節(jié)軸承設置于所述進氣換熱器與滾針軸承同側的殼體上，所述關節(jié)軸承的活動軸與前端板固定連接。

進一步的，所述抗扭彈簧設置于所述進氣換熱器與直線軸承同側的殼體上，所述抗扭彈簧的另一端與所述前端板的內表面固定連接。

進一步的，所述進氣換熱器包括進氣換熱器殼體、設置于進氣換熱器殼體內的散熱片安裝板、散熱片、及隔熱板，所述散熱片安裝板與所述隔熱板相對設置，多組所述散熱片平行設置且安裝于所述散熱片安裝板上，另一端與所述隔熱板固定連接，所述隔熱板邊緣與所述進氣換熱器殼體內壁緊密接觸，中部向散熱片一側凸出，在隔熱板與進氣換熱器殼體之間形成隔熱空腔，所述隔熱板中部設有與進氣換熱器殼體上進氣孔連通的高溫氣體進氣管，所述高溫氣體進氣管端面不低于所述隔熱板邊緣高度。

進一步的，所述前端板和后端板上設有用于注入環(huán)氧膠的注膠孔，所述換熱器進氣口采用不易導熱材料制作。

本發(fā)明的有益效果：采用換熱器取代傳統(tǒng)的中心管，既節(jié)省了進氣中間環(huán)節(jié)，降低了壓損，同時節(jié)省了激光器的總體空間。將放電管固定在光橋上，使放電管、前端板和后端板與光橋構成一個整體，這個整體與換熱器之間采用軸承和彈簧連接，提高了諧振腔的穩(wěn)定性。在換熱器的隔熱板與殼體之間設置隔熱空腔，可以降低高溫氣體對于換熱器殼進氣側面的溫度影響，減小換熱器殼的熱形變。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)立體圖；

圖2為圖1的分解示意圖(不包括換熱器)；

圖3為換熱器出氣口與放電管的進氣管連接示意圖；

圖4為陰極支撐板、放電管出氣端和五通管進氣口連接示意圖；

圖5為陰極支撐板、放電管出氣端和五通管進氣口連接剖視示意圖；

圖6為放電管出氣端與后端板連接示意圖；

圖7為進氣換熱器端部與支撐架連接示意圖；

圖8為抗扭彈簧連接示意圖；

圖9為U型軸承架與直線軸承連接示意圖；

圖10為滾針軸承示意圖；

圖11為進氣換熱器示意圖；

圖12為進氣換熱器縱向剖視圖。

具體實施方式

以下通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：

如圖1和2所示，一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)向右旋轉90°放置的立體示意圖，其包括進氣換熱器1、光橋2、放電管3、五通管4、陰極支撐板5、前端板6和后端板7。放電管3兩端分別與前端板和后端板固定連接，光橋2兩端分別與前端板6和后端板7通過環(huán)氧膠粘接。如圖3所示，進氣換熱器1上設有兩個換熱器進氣口11及四個換熱器出氣口12，換熱器出氣口12與放電管3的進氣管16連通。放電管3包括四根，按兩組平行設置，每組由兩根同軸布置于五通管兩側的放電管構成。五通管4包括四個五通管進氣口17和一個五通管出氣口18，四個五通管進氣口17分別與四根放電管3的放電管出氣端21連通。光橋2包括光橋桿13和套設于光橋桿13外的三段光橋保溫套14。陰極支撐板5頂部設有固定環(huán)15，底部設有用于連通放電管出氣端21和五通管進氣口17的安裝孔，固定環(huán)箍設于光橋桿13上，將放電管3平行設置于光橋2上。

如圖4和5所示，放電管出氣端21和五通管進氣口17分別從兩側插入陰極支撐板5的安裝孔內，安裝孔兩側均設有密封墊圈20，密封墊圈20外設有用于壓緊密封墊圈20的密封板19，密封板19之間通過螺栓連接，從而使整個安裝孔內形成一個密封空腔，使放電管出氣端21和五通管進氣口17之間密封連通。采用陰極支撐板5的安裝孔結構，將四根放電管3與五通管4的四個進氣口連接起來。如圖6所示，四根放電管3的另一端與前端板6或后端板7之間采用與陰極支撐板5安裝孔處相同的結構連接，即在前端板6或后端板7上開設安裝孔，在安裝孔表面安裝密封圈，然后將放電管3端部插入安裝孔內后，通過密封板19壓緊密封。

如圖7所示，進氣換熱器1兩端均設有支撐架8，支撐架8包括與進氣換熱器1殼體連接的側板和與進氣換熱器1端部連接的端板，其中，支撐架8的側板與機殼固定連接，支撐架8的端板與進氣換熱器1的端板通過板簧22固定連接。

如圖8所示，進氣換熱器1左側殼體上安裝有一個關節(jié)軸承9，關節(jié)軸承9的活動軸與前端板6固定連接。進氣換熱器1右側殼體上安裝有一個抗扭彈簧23，抗扭彈簧23的另一端與前端板6的內表面固定連接。

如圖9所示，進氣換熱器1右側殼體上遠離抗扭彈簧23的一端固定有一個U型軸承架25，U型軸承架25的開口朝外。后端板7底部一角設有直線軸承固定部24，直線軸承固定部24上設有直線軸承安裝孔26，直線軸承安裝孔26內固定安裝有一個直線軸承27。直線軸承固定部27通過一固定于U型軸承架25上，且穿過直線軸承27及U型軸承架25的軸承桿28限定于U型軸承架25的U型空間內。

如圖10所示，進氣換熱器1左側殼體遠離關節(jié)軸承9的一端固定有一個滾針軸承29，滾針軸承29外罩設有一個與進氣換熱器殼體38固連的滾針軸承座10。滾針軸承座10上固定有第一限位桿32，后端板7上固定有第二限位桿33，第一限位桿32與第二限位桿33通過拉緊彈簧31彈性連接。其中，第一限位桿32與滾針軸承19中心軸平行，而第二限位桿33與第一限位桿32垂直設置。后端板7上還固定有一根與第二限位桿33平行的銷軸30，銷軸30擱置于滾針軸承29上(本專利所示裝置正常使用時，為圖10向左翻轉90°放置)。在前端板6和后端板7上設有多個用于注入環(huán)氧膠的注膠孔40，前端板6和后端板7的相對位置調整好后，通過向注膠孔40內灌入環(huán)氧膠將端板和光橋桿粘連起來，此時，端板和光橋桿都在自由狀態(tài)，可以防止通常硬連接安裝會產生的應力。

如圖11和12所示，進氣換熱器1包括進氣換熱器殼體38、設置于進氣換熱器殼體38內的散熱片安裝板37、散熱片36、及隔熱板34。散熱片安裝板37是夾角為鈍角的折線型板狀結構，其開口朝外。散熱片安裝板37與隔熱板相34對設置，散熱片36包括兩組，每組包含多片平行設置的散熱片36。兩組散熱片36之間形成銳角。散熱片3636另一端與隔熱板34固定連接，隔熱板34邊緣與進氣換熱器殼體38內壁緊密接觸，中部向散熱片36一側凸出，在隔熱板34與進氣換熱器殼體38之間形成隔熱空腔39。隔熱板34中部設有與進氣換熱器殼體38上進氣孔連通的高溫氣體進氣管35，高溫氣體進氣管35端面不低于隔熱板34邊緣高度。從而可以防止高溫氣體進入隔熱空腔39內，降低高溫氣體對于換熱器殼體38進氣側面的溫度影響，減小換熱器殼體38的熱形變。同時換熱器進氣口11采用不易導熱材料制作，防止高溫氣體和激光器風機的熱量通過它傳導到換熱器上。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，應當指出，任何熟悉本領域的技術人員在本發(fā)明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。