一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑制造技术

本实用新型专利技术的目的在于提供一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，安装于激光谐振腔尾镜之前面，采用小孔光阑选模法，通过转换光阑的孔径大小，使横流二氧化碳激光器实现多模与低阶模的自由转换，达到同一台激光器既能够进行激光焊接，又能够进行激光热处理及激光熔覆的目的。其特征在于：1)可转换光阑采用小孔光阑选模法，设值有大、小两种孔径的光阑，当激光器需要输出多模光束时采用较大孔径光阑选模，当激光器需要输出低阶模光束时采用较小孔径光阑选模。2)可转换光阑上的较大孔径光阑采用固定式安装，较小孔径光阑通过调节螺杆可以上下直线移动，密封于真空环境中。3)小孔径光阑的受光面采用锥孔结构，循环水冷却。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑
本技术涉及一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，属于激光加工领域。横流二氧化碳激光器使用本可转换光阑，可以输出低阶模与多模两种激光模式，分别应用于激光焊接与激光热处理及激光熔覆加工，扩大了激光器的适用范围，做到“一机多能”， 提高了激光器的使用率。
技术介绍
在激光加工行业中，高功率激光分别可用于激光切割、激光焊接与激光热处理及激光熔覆。激光应用的工艺范围不同，激光模式也不相同，具体分类为激光器输出基膜应用于激光切割加工，激光器输出低阶模应用于激光焊接加工，激光器输出多模应用于激光热处理及激光熔覆加工。目前得到广泛应用的高功率激光器有二氧化碳激光器与光纤激光器，半导体激光器正逐步进入试生产过程。在这三种激光器中，进口的光纤激光器通过外光路调制，可同时输出基膜、低阶模与多模三种激光模式；半导体激光器只有一种多模输出方式；二氧化碳激光器也可以输出输出基膜、低阶模与多模三种激光模式，但在同一台激光器上不能同时输出上述三种激光模式。横流二氧化碳激光器输出模式，与谐振腔的选模方法相关。可米用的选模方法有小孔光阑法，聚焦光阑法，以及非稳腔选模法，通常采用的方法是小孔光阑法。光阑通光口径的大小决定了激光器的光束输出模式，孔径较大时容易发散的光子参与了振荡并通过窗口输出，孔径较小时容易发散的光子则被吸收而不能参与振荡。通光口径从大到小，输出模式分别为多模、低阶模、基膜。目前，同一台横流二氧化碳激光器输出只能为多模、低阶模、 基膜三种模式中的任意一种模式，基膜转换为低阶模尚可以通过外光路调制，多模转换为低阶模则无法通过外光路调制。为了使横流二氧化碳激光器能够实现输出模式多模与低阶模自由转换，使同一台横流二氧化碳激光器兼备激光焊 接与激光热处理及激光熔覆多种功能，本技术基于小孔光阑选模法，设计一种可转换光阑，安装于激光谐振腔尾镜之前面，并且满足真空密封的要求，经多台试验及生产应用，完全能够满足激光焊接、激光热处理及激光熔覆的要求。我国不少中小企业及科研院所近些年来不断涉足激光加工领域，希望多功能的激光器尽可能满足不同的加工对象。正是应对市场的需求，我们研发了可转换光阑，制造出多模与低阶模自由转换的横流二氧化碳激光器，不仅提高了激光器的适用范围，还大大减小了设备投资，取得良好的社会效果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，安装于激光谐振腔尾镜之前面，采用小孔光阑选模法，无须将激光器的真空室打开，在正常真空密封条件下，通过转换光阑的孔径大小，使横流二氧化碳激光器能够快捷地实现多模与低阶模的自由转换，达到同一台激光器既能够进行激光焊接，又能够进行激光热处理及激光熔覆的目的，做到“一机多能”，提高了激光器的适用范围。其特征在于1)可转换光阑采用小孔光阑选模法，安装于激光谐振腔尾镜之前面，设值有大、小两种孔径的光阑，当激光器需要输出多模光束时采用较大孔径光阑选模，当激光器需要输出低阶模光束时采用较小孔径光阑选模。2)可转换光阑上的较大孔径光阑采用固定式安装，较小孔径光阑通过调节螺杆可以上下直线移动，密封于真空环境中。3)小孔径光阑的受光面采用锥孔结构，以增加受热面积，并通循环水冷却。本可转换光阑制作成本低，安装及维护简单，激光器输出光束质量完全可以满足激光焊接、激光热处理及激光熔覆的要求。。下面结合该可转换光阑在激光器上的应用对本技术作进一步说明。附图说明图I为本技术可转换光阑的基本组成示意图。其基本组成为大孔径光阑(I)、过渡法兰(2)、转换真空室(3)、密封条(4)、盖板(5)、尾镜(6)、尾镜座(7)、小口径光阑(8)、密封端盖(9)、锁紧螺母(10)、调节螺杆(11)、支撑座(12)。图2为本技术小口径光阑的结构示意图，其主要结构组成为光阑外环(13)、 内锥孔(14)、谐振通径(15)、拉杆(16)、循环水道(17)。具体实施方式应用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑具体实施步骤如下I)原理及实施结构在图I示意图中，可转换光阑的大孔径光阑(I)安装于激光谐振腔的尾部，过渡法兰(2) —端连接大孔径光阑(I)，另一端连接转换真空室(3);盖板(5)连接于真空室，并通过密封条(4)密封良好；谐振腔的尾镜(6)通过尾镜座(7)安装 于真空室，O形圈密封，并通水冷却；小口径光阑(8)插入真空室，其杆部套入密封端盖(9)，安装O形圈密封，并用螺钉紧固，同时套入锁紧螺母(10);安装支撑座(12)于激光器箱体侧面，安装调节螺杆(11)于支撑座(12)。2)图2表示小口径光阑⑶的结构示意图，主体为焊接结构，光阑外环(13)作用为形成冷却腔体，并在光阑上下移动时不发生偏转；内锥孔(14)作用为吸收容易发散的光子，并让质量好的光子通过；谐振通径(15)表示光阑通径的大小，其设计值根据实验取得一个理想值；拉杆(16)作用为带动光阑移动，中心为循环水道(17)。3)激光器需要输出低阶模进行激光焊接时，松开锁紧螺母(10)，旋转调节螺杆(II)，使小口径光阑(8)向上移动到极限位置，拧紧锁紧螺母(10)。此时小孔径光阑的内锥孔(14)位于激光谐振中心，实施小孔选模，激光器输出低阶模光束。4)激光器需要输出多模进行激光热处理及激光熔覆时，松开锁紧螺母(10)，旋转调节螺杆(11)，使小口径光阑(8)向下移动到极限位置，拧紧锁紧螺母(10)。此时大孔径光阑(I)的选模孔位于激光谐振中心，实施小孔选模，激光器输多模光束。5)可转换光阑必须满足激光器真空度要求，24小时漏气率不得超过80Pa，为此， 各密封槽及拉杆(16)的外圆表面必须精加工后抛光处理。6)可转换光阑的材料大孔径光阑(I)、小口径光阑⑶选用紫铜；转换真空室(3)选用硬质合金铝。本可转换光阑结构简单，操作简单方便，在真空条件下实现光阑转换，既扩大了激 光器的使用范围，又能节省充排气的费用与时间，经济实用性高。权利要求1.一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，其特征在于可转换光阑米用小孔光阑选模法，设值有大、小两种孔径的光阑，当激光器需要输出多模光束时采用较大孔径光阑选模，当激光器需要输出低阶模光束时采用较小孔径光阑选模。2.根据权利要求I所述的可转换光阑，其特征在于较大孔径光阑采用固定式安装，较小孔径光阑通过调节螺杆可以上下直线移动，密封于真空环境中。3.根据权利要求I或2所述的可转换光阑，其特征在于小孔径光阑的受光面采用锥孔结构，循环水冷却。专利摘要本技术的目的在于提供一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，安装于激光谐振腔尾镜之前面，采用小孔光阑选模法，通过转换光阑的孔径大小，使横流二氧化碳激光器实现多模与低阶模的自由转换，达到同一台激光器既能够进行激光焊接，又能够进行激光热处理及激光熔覆的目的。其特征在于1)可转换光阑采用小孔光阑选模法，设值有大、小两种孔径的光阑，当激光器需要输出多模光束时采用较大孔径光阑选模，当激光器需要输出低阶模光束时采用较小孔径光阑选模。2)可转换光阑上的较大孔径光阑采用固定式安装，较小孔径光阑通过调节螺杆可以上下直线移动，密封于真空环境中。3)小孔径光阑的受光面采用锥孔结构，循环水冷却。文档编号H01S3/098GK20266本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于横流二氧化碳激光器的可转换光阑，其特征在于：可转换光阑采用小孔光阑选模法，设值有大、小两种孔径的光阑，当激光器需要输出多模光束时采用较大孔径光阑选模，当激光器需要输出低阶模光束时采用较小孔径光阑选模。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天祥，刘善丛，
申请(专利权)人：武汉金博天成科技技术有限公司，黄天祥，
类型：实用新型
国别省市：