一种大功率激光损耗光吸收装置制造方法及图纸

一种大功率激光损耗光吸收装置是一种将大功率激光损耗光吸收，防止大功率激光损耗光损伤其他元器件的装置，属于激光技术应用领域。由吸收挡板(1)和围绕在吸收挡板边缘的冷却框架(2)组成，其特征在于：所述吸收挡板(1)的一面作为激光辐照的吸收面，其上阵列密布不通透的锥孔(4)，锥孔的锥度角Φ≤30°，相邻锥孔的中心间距小于锥孔的锥底面尺寸，使吸收面的激光辐照范围内没有平面存在；所述冷却框架(2)中设有冷却液通道(5)。该装置对损耗光的吸收效率非常高，特别适合于大功率激光损耗光的吸收，同时该装置还具有成本低、加工难度小、结构紧凑等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大功率激光损耗光的吸收，是一种将大功率激光损耗光吸收，防 止大功率激光损耗光损伤其他元器件的装置，属于激光技术应用领域。
技术介绍
大功率激光器在激光加工领域的应用越来越广泛，提高激光器的功率一直以来都 是研究的重点，目前比较常用的提高激光器功率的方法有波长合束、偏振合束。由于波长合 束和偏振合束存在一定的效率，不可避免的在合束过程中产生光的损耗，损耗光的效率在 2% 3%。工业加工用大功率激光器的功率达几千瓦甚至上万瓦，损耗光的功率已经超过 瓦级，达到十几瓦甚至几十瓦。激光的损耗是不可避免的，为了避免损耗的激光对人和激光 器没的元器件造成损伤，必须对损耗光进行及时充分的接收处理。因此，设计一种对杂散光 充分吸收的装置，意义重大。通过调研发现，提高对激光吸收率的办法主要有两种，一种是改变激光接收面的 表面结构，一种是在接收材料表面涂覆一层或多层针对特定波长的高吸收率的物质。目前通过改变激光接收面的表面结构的装置主要有两种，一种是对接收面进行高 粗糙度处理，使照射到接收面的激光变成朝各个方向传播的杂散光，减少原路返回的光能 量。这种方法对低功率的激光器能够起到保护发光单元的作用，对大功率激光器的意义不 大。另外一种装置是通过一个比激光光斑直径更大的圆锥面来接收激光，通过激光在 圆锥面内的多次反射来达到吸收体对激光充分吸收的目的。这种方法可以实现吸收体对激 光的充分吸收，但这种装置适用于光斑直径较小的情况。对于激光大光斑的情况，这种装置 的直径和厚度都会变的很大，与激光器体积小、重量轻的特点相冲突，不利于在激光器中的 应用。在接收材料表面增加涂覆层的办法能够有效增加材料对激光的吸收率，金属材 料对激光的吸收率在10% 40%，增加了特殊涂覆层的材料对激光的吸收率可以提高到 90%以上，在激光隐身材料的研究中得到广泛应用。但是对大功率的激光器，靠涂覆层来吸 收可能会导致在激光器内部产生烟尘，将大大降低激光器的寿命。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述几种方案的技术缺点，提供了一种大功率激光损 耗光吸收装置，该装置利用吸收器的形状来充分吸收大功率激光的损耗光，并且利用冷却 液散热。为了实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案(同权利要求)设计一种大功率激光损耗光吸收装置，由吸收挡板和围绕在吸收挡板边缘的冷却 框架组成，吸收挡板的一面作为激光辐照的吸收面，其上阵列密布不通透的锥孔，锥孔的锥 度角φ ，相邻锥孔的中心间距小于锥孔的锥底面尺寸，使吸收面的激光辐照范围内3没有平面存在；所述冷却框架中设有冷却液通道。所述吸收挡板为圆形或矩形；最好采用 吸热快的金属材料；吸收挡板的厚度一般为8 20mm。所述锥孔为圆锥孔或多边形锥孔。为了更好地散热，本专利技术也可以采用如下方案设计一种大功率激光损耗光吸收装置，由冷却框架和一面朝外嵌在冷却框架中的 吸收挡板组成，所述吸收挡板朝外的面作为激光辐照的吸收面，其上阵列密布不通透的锥 孔，锥孔的锥度角Φ <30°，相邻锥孔的中心间距小于锥孔的锥底面尺寸，使吸收面的激 光辐照范围内没有平面存在；挡板的另一面作为散热面；所述冷却框架中设有盘绕的冷却 液通道。所述吸收挡板为圆形或矩形；最好采用吸热快的金属材料；吸收挡板的厚度一般 为8 20mm。所述锥孔为圆锥孔或多边形锥孔。本方案利用了锥孔多次反射的吸收原理，当损耗激光光束3垂直入射到吸收挡板 1，进入锥孔4，如图1所示，由于锥底面的尺寸大于相邻两个锥孔最大的中心间距L，激光光 束3的光线全部进入到锥孔4中。当锥孔的锥度角Φ =30°时，进入到锥孔4中的激光光束 3在al处发生第一次反射，在这个过程中有40%的光被吸收挡板的材料吸收掉，60%的光 被反射，在a2处发生第二次反射，有60% X 40%= %的光被吸收掉，60% X60%=36% 的光被反射，在a3处发生第三次反射，有36% X 40%= 14. 4%的光被吸收掉，36% X 60% =21. 6%的光被反射，在a4出发生第四次反射，有21. 6% X 40 8. 64 %的光被吸收 掉，21. 6% X 60%= 12. 96%的光被反射，在a5处发生第五次反射，有12.96% X 40% = 5. 18%的光被吸收掉，12. 96% X 60%= 7. 78 %的光被反射，在a6处发生第六次反射，有 7. 78% X40%= 3. 11%的光被吸收掉，778% X60% = 4. 67%的光被反射，被反射的光沿 原路返回，激光的功率已经降到原来的10%以下，大大降低了损耗光的危害。当锥度角Φ < 30°时，损耗光在锥孔内的反射次数将大于6次，损耗光将被更多地吸收。本装置的主要优点在于本装置通过在挡光板表面的多排小锥孔使损耗光发生多 次反射与吸收，最终使90%以上的损耗光都被挡光板材料吸收。当锥孔的锥度Φ ^ 30° 时，垂直入射的损耗光将在锥孔内至少发生6次反射，每次反射都将产生40%的能量损失， 最后的出射光占入射光的能量比为(1-40% )6，使出射损耗光的功率大大降低，低于入射 损耗光的10%。该装置对损耗光的吸收效率非常高，特别适合于大功率激光损耗光的吸收， 同时该装置还具有成本低、加工难度小、结构紧凑等优点。附图说明图1为本技术中锥孔吸收损耗光的原理示意图。图2为本技术吸收装置实施例1的结构示意图。图3为本技术吸收装置实施例3的挡板结构正视图。图中1、吸收挡板，2、冷却框架，3、入射激光光束，4、锥孔，5、冷却液通道。具体实施方式下面结合图2、3对本技术的三个实施例加以说明。实施例1，在厚度为12mm的矩形碳钢板(或其它合金钢板)的一面的中心区域打 锥度角为30°的圆锥孔阵列，圆锥孔的锥底面半径为6mm，相邻圆锥孔的中心间距为4mm， 相邻圆锥孔最大的中心间距为5. 66mm，此板即为吸收挡板1。在矩形碳钢板(或其它合金钢板)的三边的边缘处打三条平行于边缘的相互贯通的孔道，作为冷却液通道5，选择冷却 液能够流经距离最远的两个孔道作为冷却液的进口和出口，此带冷却液通道5的边缘即为 冷却框架2。或者另设一块板面和厚度都大于吸收挡板1的碳钢板(或其它合金钢板)，中 部掏空，可嵌入吸收挡板1，四周设冷却液通道5，来作为冷却框架2。如此形成损耗光吸收直ο实施例2，用比实施例1更厚的矩形碳钢板(或其它合金钢板)作为吸收挡板1， 圆锥孔不通透，且距离吸收挡板1的另一面有一定距离，在这个距离中打平行于吸收挡板1 一排通透的孔道，交替连接各孔道形成蛇形的冷却液通道5。或者将实施例1中的吸收挡板 1叠放在预置的带有所述的蛇形冷却液通道5的散热板上，形成损耗光吸收装置，该散热板 即作为冷却框架2。这样的散热效果比实施例1中的要好很多。实施例3，如图3，将实施例1或实施例2中的圆锥孔改为正多边形(如正六边形) 的锥孔，这样的相邻锥孔的锥底面连接最紧密，且不会产生交叠，如此形成的锥孔的锥底面 最整齐，使照射在锥底面区域中的光线都会进入该锥孔中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大功率激光损耗光吸收装置，由吸收挡板（１）和围绕在吸收挡板边缘的冷却框架（２）组成，其特征在于：所述吸收挡板（１）的一面作为激光辐照的吸收面，其上阵列密布不通透的锥孔（４），锥孔的锥度角Φ≤３０°，相邻锥孔的中心间距小于锥孔的锥底面尺寸，使吸收面的激光辐照范围内没有平面存在；所述冷却框架（２）中设有冷却液通道（５）。

【技术特征摘要】
1.一种大功率激光损耗光吸收装置，由吸收挡板(1)和围绕在吸收挡板边缘的冷却框 架(2)组成，其特征在于所述吸收挡板(1)的一面作为激光辐照的吸收面，其上阵列密布 不通透的锥孔(4)，锥孔的锥度角Φ ( 30°，相邻锥孔的中心间距小于锥孔的锥底面尺寸， 使吸收面的激光辐照范围内没有平面存在；所述冷却框架(2)中设有冷却液通道(5)。2.如权利要求1所述的一种大功率激光损耗光吸收装置，其特征在于所述吸收挡板 (1)为圆形或矩形。3.如权利要求1或2所述的一种大功率激光损耗光吸收装置，其特征在于所述吸收 挡板(1)为金属材料。4.如权利要求3所述的一种大功率激光损耗光吸收装置，其特征在于所述吸收挡板 (1)的厚度为8 20mm。5.如权利要求1或2所述的一种大功率激光损耗光吸收装置，其特征在于所述锥孔 (4)为圆锥孔或多边形锥孔。6.一种大功率激光损耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智勇，刘友强，曹银花，秦文斌，
申请(专利权)人：山西飞虹激光科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：14