一種新型二氧化碳射頻金屬激光器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種新型二氧化碳射頻金屬激光器，包括激光器腔體、整形腔體，激光器腔體內(nèi)設(shè)置有上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板；上電極位于激光器腔體內(nèi)的上凹槽中，下電極位于激光器腔體內(nèi)的下凹槽中，上電極和下電極沿縱向平行放置；放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板與激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型；上電極、下電極通過頂絲固定于激光器腔體內(nèi)；上電極、下電極和放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板之間用定位球固定絕緣，并形成射頻放電通道。本發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計(jì)的激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工精度高、無光束旁瓣的優(yōu)點(diǎn)，并且電極之間的位置可調(diào)，使得電極之間的距離便于專業(yè)操作人員進(jìn)行調(diào)整。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及激光器的
，特別涉及一種新型二氧化碳射頻金屬激光器。
技術(shù)介紹
二氧化碳射頻金屬激光器，是近年來工業(yè)激光市場(chǎng)上發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一，被認(rèn)為是玻璃管封離二氧化碳激光器的最佳替代品。它采用全金屬化結(jié)構(gòu)，具有體積小、全封閉、裝置緊湊、封離運(yùn)轉(zhuǎn)、免維護(hù)、成本低、調(diào)制特性優(yōu)良、輸出光束質(zhì)量高(比玻璃管精細(xì)3倍多)、注入功率密度高、工作電壓低、輸出功率方便可調(diào)、功率穩(wěn)定性優(yōu)異、運(yùn)行可靠性高等特點(diǎn)，更為重要的是，二氧化碳射頻金屬激光器還具有使用壽命長(zhǎng)(一般在20000小時(shí)以上)、維修成本低、充氣后還可重復(fù)使用，且無需更換等優(yōu)勢(shì)；在各類商用激光器中，二氧化碳射頻金屬激光器的每瓦輸出成本最低，插頭效率較高，在10％-12％之間，其應(yīng)用包括柔性材料、非金屬固性材料的高速切割、雕刻、焊接等。這些優(yōu)勢(shì)，使得二氧化碳射頻金屬激光器，非常適合工業(yè)化連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)。但是，現(xiàn)有技術(shù)中，二氧化碳射頻激光器電極在電極進(jìn)行精加工安裝以后，電極之間的距離無法調(diào)整，當(dāng)電極需要優(yōu)化調(diào)整時(shí)，則需要重新拆裝激光器腔體，修改相關(guān)器件的尺寸參數(shù)，由于激光器腔體為真空腔體，屬于精密部件，上述調(diào)整方式需要專業(yè)器械和人員，使得在調(diào)整的過程中可能存在影響激光器腔體的相關(guān)參數(shù)的問題；再者，現(xiàn)有技術(shù)中，二氧化碳激光器光路系統(tǒng)還存在光束旁瓣、加工精度不高的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是提供一種加工精度高、無光束旁瓣的新型二氧化碳射頻金屬激光器，以克服當(dāng)電極需要優(yōu)化調(diào)整時(shí)，需要重新拆裝激光器腔體，修改相關(guān)器件的尺寸參數(shù)，由于激光器腔體為真空腔體，屬于精密部件，上述調(diào)整方式需要專業(yè)器械和人員，使得在調(diào)整的過程中可能存在影響激光器腔體的相關(guān)參數(shù)的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種新型二氧化碳射頻金屬激光器，包括激光器腔體、整形腔體，激光器腔體內(nèi)設(shè)置有上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板；上電極位于激光器腔體內(nèi)的上凹槽中，下電極位于激光器腔體內(nèi)的下凹槽中，上電極和下電極沿激光器腔體的縱向平行放置；放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板與激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型，上電極、下電極通過頂絲固定于激光器腔體內(nèi)；上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板的豎直截面呈T字形；上電極、下電極和放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板之間用定位球固定絕緣，定位球材 質(zhì)為氧化鋁陶瓷，直徑為2mm；上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)形成長(zhǎng)方形射頻放電通道。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，激光器腔體整體呈長(zhǎng)方體；上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板組成的區(qū)域形成密閉的儲(chǔ)氣室，儲(chǔ)氣室內(nèi)為CO2、N2、He和Xe的混合氣體，并控制混合氣體的最佳總氣壓在10～12kPa之間，最佳氣體混合比為CO2：N2：He：Xe＝16:16:63:5。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，上電極、下電極通過上電極、下電極上設(shè)置的頂絲進(jìn)行高度的調(diào)整。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，整形腔體包括平面反射鏡、球面聚焦鏡、空間濾波器、柱面鏡以及球面準(zhǔn)直鏡構(gòu)成；激光器腔體內(nèi)的上電極、下電極產(chǎn)生的激光束依次通過其內(nèi)設(shè)置的諧振腔輸出鏡、窗口鏡進(jìn)入整形腔體，激光束進(jìn)入整形腔體依次通過平面反射鏡、球面聚焦鏡、空間濾波器、柱面鏡以及球面準(zhǔn)直鏡進(jìn)行整形。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，上電極、下電極沿長(zhǎng)度方向側(cè)端的對(duì)應(yīng)位置均勻設(shè)置有多個(gè)電感定位孔，上電極、下電極之間通過每組對(duì)應(yīng)設(shè)置的電感定位孔內(nèi)設(shè)置的匹配電感連接；上電極的頂絲和上電極的電感定位孔之間、下電極的頂絲和下電極的電感定位孔之間均開有通槽。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，激光器腔體上方設(shè)置有風(fēng)扇，風(fēng)扇通過激光器腔體上的多個(gè)螺孔用螺絲固定連接。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，激光器腔體的左右兩個(gè)外側(cè)壁上均設(shè)置有散熱翼片；散熱翼片與激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，激光器腔體、上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板材質(zhì)為鋁合金，均為擠壓拉制而成。作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，激光器腔體上方設(shè)置有一臺(tái)階，臺(tái)階上設(shè)置有電路安裝槽，電路安裝槽內(nèi)部裝有控制電路板、射頻電源板和電極。采用上述技術(shù)方案，由于上電極位于激光器腔體內(nèi)的上凹槽中，下電極位于激光器腔體內(nèi)的下凹槽中，上電極、下電極通過頂絲固定于激光器腔體內(nèi)；上電極、下電極與激光器腔體為分體結(jié)構(gòu)，位置可調(diào)，放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板與激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，使得整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，上電極、下電極之間的距離便于專業(yè)操作人員進(jìn)行調(diào)整。上電極、下電極和放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板之間用定位球固定絕緣，上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)形成長(zhǎng)方形射頻放電通道，保證了在射頻放電時(shí)，電極與側(cè)擋板之間互不干擾。此外，上電極和下電極間距可以通過頂絲調(diào)節(jié)。上電極頂絲和上電極電感定位孔之間、 下電極頂絲和下電極電感定位孔之間均開有通槽。該電極結(jié)構(gòu)不僅方便激光器腔體和上電極、下電極的安裝，而且實(shí)現(xiàn)了上電極、下電極之間距離的微調(diào)。本專利技術(shù)的激光產(chǎn)生后進(jìn)入上部的整形腔體，光束依次通過平面反射鏡、球面聚焦鏡、空間濾波器、柱面鏡以及球面準(zhǔn)直鏡，可滿足整形后的光束在7000毫米距離兩個(gè)方向上的束寬基本一致，光束半寬差值在0.15毫米內(nèi)。完全可以認(rèn)為整形后的光束在7000毫米的范圍內(nèi)是準(zhǔn)直光束，保證可以滿足絕大多數(shù)激光加工系統(tǒng)的需要。附圖說明圖1為本專利技術(shù)一種新型二氧化碳射頻金屬激光器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)一種新型二氧化碳射頻金屬激光器的激光器腔體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-激光器腔體，2-整形腔體，3-上電極，4-下電極，5-放電區(qū)左側(cè)擋板，6-放電區(qū)右側(cè)擋板，7-頂絲，8-定位球，9-儲(chǔ)氣室，10-電感定位孔，11-匹配電感，12-散熱翼片，13-諧振腔輸出鏡，14-窗口鏡，15-電路安裝槽，16-平面反射鏡，17-球面聚焦鏡，18-空間濾波器，19-柱面鏡，20-球面準(zhǔn)直鏡。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本專利技術(shù)，但并不構(gòu)成對(duì)本專利技術(shù)的限定。此外，下面所描述的本專利技術(shù)各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。如圖1至圖2所示，本專利技術(shù)的一種新型二氧化碳射頻金屬激光器，包括激光器腔體1、整形腔體2，激光器腔體1為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)置有上電極3、下電極4、放電區(qū)左側(cè)擋板5、放電區(qū)右側(cè)擋板6。上電極3位于激光器腔體1內(nèi)的上凹槽中，下電極4位于激光器腔體1內(nèi)的下凹槽中，上電極3和下電極4沿激光器腔體的縱向平行放置；放電區(qū)左側(cè)擋板5、放電區(qū)右側(cè)擋板6與激光器腔體1為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型，上電極3、下電極4通過頂絲7固定于激光器腔體1內(nèi)；上電極3、下電極4通過上電極3、下電極4上設(shè)置的頂絲7進(jìn)行高度的調(diào)整。上電極3、下電極4和放電區(qū)左側(cè)擋板5、放電區(qū)右側(cè)擋板6之間用定位球8固定絕緣，定位球8材質(zhì)優(yōu)選為氧化鋁陶瓷，直徑為2mm；上電極3、下電極4、放電區(qū)左側(cè)擋板5、放電區(qū)右側(cè)形成長(zhǎng)方形射頻放電通道；由巴型定律可知上電極3與放電區(qū)左側(cè)擋板5、上電極3與放電區(qū)右側(cè)擋板6、下電極4與放電區(qū)左側(cè)擋板5、下電極4與放電區(qū)右側(cè)擋板6之間沒有放電發(fā)生，可有效將氣體放電的區(qū)間限制在規(guī)定的上電極3和下電極4之間。激光器腔體1整體呈長(zhǎng)方體；上電極3本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種新型二氧化碳射頻金屬激光器，其特征在于，包括激光器腔體、整形腔體，所述激光器腔體內(nèi)設(shè)置有上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板；所述上電極位于所述激光器腔體內(nèi)的上凹槽中，所述下電極位于所述激光器腔體內(nèi)的下凹槽中，所述上電極和所述下電極沿所述激光器腔體的縱向平行放置；所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板與所述激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型，所述上電極、所述下電極通過頂絲固定于所述激光器腔體內(nèi)；所述上電極、所述下電極、所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板的豎直截面呈T字形；所述上電極、所述下電極和所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板之間用定位球固定絕緣，所述上電極、所述下電極、所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)形成長(zhǎng)方形射頻放電通道。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型二氧化碳射頻金屬激光器，其特征在于，包括激光器腔體、整形腔體，所述激光器腔體內(nèi)設(shè)置有上電極、下電極、放電區(qū)左側(cè)擋板、放電區(qū)右側(cè)擋板；所述上電極位于所述激光器腔體內(nèi)的上凹槽中，所述下電極位于所述激光器腔體內(nèi)的下凹槽中，所述上電極和所述下電極沿所述激光器腔體的縱向平行放置；所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板與所述激光器腔體為一體結(jié)構(gòu)，整體擠壓成型，所述上電極、所述下電極通過頂絲固定于所述激光器腔體內(nèi)；所述上電極、所述下電極、所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板的豎直截面呈T字形；所述上電極、所述下電極和所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板之間用定位球固定絕緣，所述上電極、所述下電極、所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)形成長(zhǎng)方形射頻放電通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型二氧化碳射頻金屬激光器，其特征在于，所述激光器腔體整體呈長(zhǎng)方體；所述上電極、所述下電極、所述放電區(qū)左側(cè)擋板、所述放電區(qū)右側(cè)擋板組成的區(qū)域形成密閉的儲(chǔ)氣室，所述儲(chǔ)氣室內(nèi)為CO2、N2、He和Xe的混合氣體，并控制混合氣體的最佳總氣壓在10～12kPa之間，最佳氣體混合比為CO2：N2：He：Xe＝16:16:63:5。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型二氧化碳射頻金屬激光器，其特征在于，所述上電極、所述下電極通過所述上電極、所述下電極上設(shè)置的所述頂絲進(jìn)行高度的調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型二氧化碳射頻金屬激光器，其特征在于，所述整形腔體包括平面反射鏡、球面聚焦鏡...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張津，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京康迪光電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11