封离型射频激励CO*波导激光器制造技术

本发明专利技术涉及ＣＯ↓［２］激光器。本发明专利技术公开的一种封离型射频激励ＣＯ↓［２］波导激光器，包括：射频源、冷却水管、波导管及管内的气体、管壳、前端盖、后端盖、射频耦合窗、反射镜片、输出镜片、镜片压紧盖，其中，所述波导管的密封，采用金属密封材料；所述管内的气体包括ＣＯ↓［２］气体和辅助气体；所述端盖包括外筒和内筒，外筒和内筒通过连接环连接，镜片置于内筒的端部，镜片压紧盖压在镜片上，并通过螺钉与内筒连接。本发明专利技术密封性能好、功率输出稳定、拆卸方便，能够调整激光器的谐振腔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CO2激光器，具体涉及射频激励CO2波导激光器。
技术介绍
在近半个世纪的激光发展史上，激光正在飞速的向前发展，目前激光已经广泛应用于各个包装业(喷码、打标)、制造业(雕刻、切割、焊接)、医疗、军事、通讯、环保等领域。为了满足应用的需要，各种类型的激光器先后被开发出来。射频激励CO2激光器只是激光器中的一种，国内市场上使用的主要靠进口。对于封离型射频激励CO2波导激光器来讲，密封是其关键技术之一，密封的好坏将直接影响到激光器的寿命。传统的密封方式是采用橡胶圈密封，或者是采用焊接密封，还有一种是采用刀口硬密封。这几种密封方式都存在一定的不足。激光器在工作过程中，是电能转换为光能和热能，橡胶圈在热的情况下会产生放气和变形，使得激光器内的气体压强及气体成分发生变化，直接影响到激光器的功率输出及寿命。橡胶圈的变形会影响到激光模式的变化。焊接密封的缺点是铝焊接本身就存在技术难点，废品率高，且焊接好了以后，拆卸不方便。刀口密封是一种硬密封，缺点是一次性使用，而且密封的成功率低。如图1所示，采取在管端密封件511上面加工出内角为60度的刀刃，通过压紧端盖512与管壳1连接压紧，管端密封件511的刀刃压入管体1内，完成硬密封。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种密封性能好、功率输出稳定、拆卸方便，能够调整谐振腔的封离型射频激励CO2波导激光器。 (二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采取以下方案本专利技术的封离型射频激励CO2波导激光器，包括冷却水管、波导管及管内的气体、管壳、前端盖、后端盖、射频耦合窗、反射镜片、输出镜片、镜片压紧盖，其中，所述波导管的密封，采用金属密封材料；所述管内的气体包括CO2气体和辅助气体；所述端盖包括外筒和内筒，外筒和内筒通过连接环连接，镜片置于内筒的端部，镜片压紧盖压在镜片上，并通过螺钉与内筒连接。 其中，所述射频耦合窗包括窗导体、窗焊片、窗座、窗陶瓷、密封圈、射频窗压紧盖、螺钉，其中，窗座通过密封圈与管壳密封，窗陶瓷与窗座的上端部连接，窗焊片与窗陶瓷连接，窗导体通过窗焊片和窗陶瓷插入波导管内，射频窗压紧盖压在窗座上，并通过螺钉与管壳连接。 其中，所述波导管的密封包括前端盖与管壳之间的密封、后端盖与管壳之间的密封、射频耦合窗与管壳之间的密封、排气管与管壳之间的密封、输出镜片与前端盖之间的密封、反射镜片与后端盖之间的密封。 其中，所述金属密封材料为铟。 其中，所述辅助气体为N2、He、Xe，其中，CO2气体与N2、He、Xe的体积比例为1∶1.0～1.6∶0.6～0.8∶6～8。 其中，所述冷却水管通过滚珠镶嵌在冷却水管的出水口和入水口处而实现密封。 其中，所述窗座的内壁与窗导体的空间距离至少为9mm，窗座的底部与上电极之间的空间距离至少为9mm。 (三)有益效果1)由于采用以上方案，本专利技术解决了橡胶圈因放气而带来的气体变质、气压增加、激光器寿命缩短、模式发生变化的问题；2)由于密封的两个金属件之间采用螺钉连接，方便拆卸，且密封圈能够重复使用，降低维修成本；3)由于镜片置于端盖的内筒内，因此，只要通过螺钉调节内筒的角度就能调整镜片的角度，从而实现激光器谐振腔的调整。附图说明图1是现有技术端盖密封及光学镜片调整结构示意图；图2是本专利技术的整体结构示意图；图3是图2的A-A剖面示意图；图4是本专利技术后端盖密封及光学镜片调整结构示意图；图5是本专利技术射频耦合窗结构示意图；图6是本专利技术水路结构示意图。 图中100、射频源；1、管壳；2、射频耦合窗；4、排气管；5、后端盖；6、前端盖；503、反射镜片；601、输出镜片；7、上电极；8、下电极；9、陶瓷；501、铟密封圈；502、螺钉；503、反射镜片；504、镜片压紧盖；505、调节螺钉；506、铟密封圈；201、窗导体；202、窗焊片；203、窗座；204、窗陶瓷；205、铟密封圈；206、射频窗压紧盖；207、螺钉；11、入水口；12、出水口；601-609、滚珠；511、管端密封件；512、压紧端盖，D、连接环。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 本专利技术的封离型射频激励CO2波导激光器由以下几部分组成射频源100、管壳1、射频耦合窗2、排气管4、后端盖5、前端盖6、反射镜片503、输出镜片601，见图2；上电极7、下电极8、陶瓷9，见图3；铟密封圈501、螺钉502、反射镜片503、镜片压紧盖504、调节螺钉505、铟密封圈506，见图4；窗导体201、窗焊片202、窗座203、窗陶瓷204、铟密封圈205、射频窗压紧盖206、螺钉207，见图5；入水口11、出水口12，滚珠601-609，见图6。 如图2所示，本专利技术总共有七处涉及到密封问题，前端盖6与管壳1、后端盖5与管壳1、两个射频耦合窗2与管壳1、排气管4与管壳1，以及输出镜片601与前端盖6、反射镜片503与后端盖5之间的密封。金属与金属之间的密封如图4所示，铟密封圈放在管壳1的凹槽内，前端盖6的凸台压在管壳1凹槽内铟密封圈506的上面，通过螺钉锁紧，将前端盖和管壳1密封在一起。金属与光学镜片之间的密封如图4所示，铟密封圈501放在后端盖5与镜片压紧盖504之间，后端盖5与镜片压紧盖504之间通过螺钉502连接，在锁紧螺钉的过程中，铟密封圈发生变形，填充在镜片和后端盖之间的接触面上，将镜片与后端盖密封在一起。 如图4所示，本专利技术的端盖密封及光学镜片的调整结构为一整体结构，改变了原来使用一个不锈钢的刀口密封件及一个碳钢的压紧端盖，本专利技术主要部件1、管壳；5、后端盖；6、前端盖；7、上电极；8、下电极；504、镜片压紧盖；206、射频窗压紧盖等所选用的材料为铝，材料本身价格低廉，加工方便，成本降低。镜片的调节过程如下后端盖5的连接环D的厚度设计为1.5mm，通过调整螺钉505，后端盖5的连接环D发生变形，反射镜片503的角度发生变化，从而达到镜片调整的目的。 如图5所示，本专利技术射频耦合窗的结构包括窗导体201、窗焊片202、窗座203、窗陶瓷204、铟密封圈205、射频窗压紧盖206、螺钉207组成。该结构设计主要考虑三个方面的要素1、位于管壳内的窗座203与窗导体201的空间距离大于9mm，窗座203与上电极7之间的空间距离大于9mm，使得气体在波导管内放电，在波导管外的空间均不放电；2、窗导体201导电性能好，与窗座203之间绝缘；3、窗座203与管壳1之间密封，射频输入窗组件本身真空密封。 如图6所示，本专利技术的冷却水管是在型材拉制和后续加工中形成的，为了形成该水循环通路，选用不锈钢滚珠601、602、603、604、605、606、607、608、609镶嵌在型材拉制和后续加工过程中形成的孔如图示的位置上，进行孔的密封，滚珠直径比水管直径大0.2mm。此种密封方法，方便、快捷、有效。冷却水由入水口11进，由出水口12流出。 本专利技术的气体的成分及气体比例的实施例如下实施例1CO2∶N2∶Xe∶He体积比例为1∶1.6∶0.8∶7；激光器输出功率为27W。 实施例2CO2∶N2∶Xe∶He体积比例为1∶1.0∶0.6∶6；激光器输出功率为28W。 实施例3CO2∶N2∶Xe∶He体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封离型射频激励ＣＯ↓［２］波导激光器，包括冷却水管、波导管及管内的气体、管壳、前端盖、后端盖、射频耦合窗、反射镜片、输出镜片、镜片压紧盖，其特征在于：所述波导管的密封，采用金属密封材料；所述管内的气体包括ＣＯ↓［２］气体和辅助气体；所述端盖包括外筒和内筒，外筒和内筒通过连接环连接，镜片置于内筒的端部，镜片压紧盖压在镜片上，并通过螺钉与内筒连接。

【技术特征摘要】
1.一种封离型射频激励CO2波导激光器，包括冷却水管、波导管及管内的气体、管壳、前端盖、后端盖、射频耦合窗、反射镜片、输出镜片、镜片压紧盖，其特征在于所述波导管的密封，采用金属密封材料；所述管内的气体包括CO2气体和辅助气体；所述端盖包括外筒和内筒，外筒和内筒通过连接环连接，镜片置于内筒的端部，镜片压紧盖压在镜片上，并通过螺钉与内筒连接。2.如权利要求1所述的一种封离型射频激励CO2波导激光器，其特征在于所述射频耦合窗包括窗导体(201)、窗焊片(202)、窗座(203)、窗陶瓷(204)、密封圈(205)、射频窗压紧盖(206)、螺钉(207)，其中，窗座(203)通过密封圈(205)与管壳密封，窗陶瓷(204)与窗座(203)的上端部连接，窗焊片(202)与窗陶瓷(204)连接，窗导体(201)通过窗焊片(202)和窗陶瓷(204)插入波导管内，射频窗压紧盖(206)压在窗座(203)上，并通过螺钉与管壳连接。3.如权利要求1所述的一种封离型射频激励CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：原鹏，金艳华，
申请(专利权)人：北京志恒达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]