射頻激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CO2射頻激光器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CO2射頻激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻激勵(lì)擴(kuò)散冷卻板條波導(dǎo)CO2激光器被稱(chēng)為第四代氣體激光器，以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)如:體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便(可直接安裝在工業(yè)機(jī)器的臂上，門(mén)式切割機(jī)的橫梁上)、封離運(yùn)行、免維護(hù)、低成本、調(diào)制特性?xún)?yōu)良、光電轉(zhuǎn)換效率搞、輸出光束質(zhì)量高、功率穩(wěn)定性?xún)?yōu)異、運(yùn)行可靠性高和使用壽命長(zhǎng)等逐漸受到人們的青睞，市場(chǎng)對(duì)于高功率板條CO2激光器的需求也越來(lái)越大，因此關(guān)于板條波導(dǎo)CO2激光器的研究將成為氣體激光發(fā)展的重要?jiǎng)?chuàng)新方向。
[0003]目前的板條電極CO2射頻激光器的相關(guān)核心技術(shù)主要還是被國(guó)外相關(guān)機(jī)構(gòu)壟斷，目前可以生產(chǎn)穩(wěn)定CO2射頻激光器的公司在國(guó)際上只有四家，即相干、新銳、羅芬、宙斯。在C02激光器的生產(chǎn)過(guò)程中，存在如下弊端；
[0004]—、電極的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，是激光器的核心部分，它的相關(guān)參數(shù)對(duì)最后激光器的性能至關(guān)重要，所以電極的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是CO2激光器設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)0)2射頻激光器電極在電極進(jìn)行精加工安裝后，電極之間的距離就無(wú)法再調(diào)整，而電極之間的距離直接關(guān)乎激光的產(chǎn)生，根據(jù)實(shí)際需要電極之間的距離可能需要進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，這就需要重新拆裝激光器腔體，甚至有時(shí)要修改激光器中相關(guān)器件的尺寸參數(shù)，使用非常不方便；
[0005]二、傳統(tǒng)采用雙柱面鏡整形系統(tǒng)對(duì)正支腔射頻板條CO2激光器進(jìn)行整形。兩個(gè)柱面鏡對(duì)波導(dǎo)方向的光束進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，整形后的光束兩個(gè)方向上的光束半寬與發(fā)散角基本一致。這種整形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝，一直到現(xiàn)在還廣泛的用在氣體和固體板條激光器中。但是其遠(yuǎn)場(chǎng)分布不是近基模高斯分布，在非穩(wěn)方向上存在旁辦。這會(huì)導(dǎo)致光束在非穩(wěn)方向的光束質(zhì)量不如波導(dǎo)方向的光束質(zhì)量好。雙柱面鏡整形系統(tǒng)沒(méi)有提升輸出光束的光束質(zhì)量。如果加工的精度與質(zhì)量對(duì)激光光束質(zhì)量要求比較高，這種帶有旁瓣的光束顯然是不合適的

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種CO2射頻激光器，首先克服目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)的CO2射頻激光器電極在電極進(jìn)行精加工安裝后，電極之間的距離就無(wú)法再調(diào)整，當(dāng)電極需要優(yōu)化調(diào)整，則需要重新拆裝激光器腔體甚至要修改相關(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)整方式不但需要借助專(zhuān)業(yè)器械和人員，而且會(huì)影響激光器腔體的精度，其次克服目前市場(chǎng)CO2射頻激光器光路系統(tǒng)的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)光路的整形，能很好的消除光束的旁瓣，從而提高加工精度。
[0007]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種C02射頻激光器，包括激光器腔體(I)、整形腔體(2)，其特征在于:所述激光器腔體(I)設(shè)置有上電極(13)、下電極(14)，上電極(13)、下電極(14)之間通過(guò)匹配電感(15)連接，所述激光器腔體(I)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)固定設(shè)置有端蓋(12)，下電極(14)通過(guò)底板(16)與激光器腔體(I)底部?jī)?nèi)壁固定，固定下電極(14)底板(16)的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有用于固定諧振腔輸出鏡(115)的安裝架(112)，激光器腔體(I)上端一側(cè)設(shè)置有窗口鏡(116)，上電極(13)設(shè)置有高度調(diào)節(jié)裝置；
[0009]所述的高度調(diào)節(jié)裝置包括一組呈直角三角形設(shè)置的上調(diào)節(jié)滑塊(17)、下調(diào)節(jié)滑塊(18)，上調(diào)節(jié)滑塊(17)、下調(diào)節(jié)滑塊(18)的斜面相對(duì)設(shè)置，且整體呈矩形形狀，上調(diào)節(jié)滑塊(17)與下調(diào)節(jié)滑塊(18)的一側(cè)直角邊均設(shè)置有調(diào)節(jié)螺桿(110)，調(diào)節(jié)螺桿(110)與激光器腔體(I)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的端蓋(12)可調(diào)連接；
[0010]所述下調(diào)節(jié)滑塊(18)底部?jī)蓚?cè)通過(guò)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的絕緣瓷片(19)與上電極(13)上表面連接，上電極(13)沿長(zhǎng)度方向側(cè)端的中央位置設(shè)置有射頻信號(hào)連接座(111);
[0011]所述整形腔體(2)包括平面反射鏡(21)、球面聚焦鏡(22)、空間濾波器(23)、柱面鏡(24)以及球面準(zhǔn)直鏡(25);
[0012]所述激光器腔體(I)內(nèi)上電極(13)、下電極(14)產(chǎn)生的激光束依次通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的諧振腔輸出鏡(115)、窗口鏡(116)進(jìn)入整形腔體(2)，激光束進(jìn)入整形腔體(2)依次通過(guò)平面反射鏡(21)、球面聚焦鏡(22)、空間濾波器(23)、柱面鏡(24)以及球面準(zhǔn)直鏡(25)進(jìn)行整形。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0014]所述絕緣瓷片(19)厚度為0.2mm。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0016]所述上電極(13)、下電極(14)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)電感插孔(113)，上電極(13)、下電極(14)之間通過(guò)匹配電感(15)連接，上電極(13)、下電極(14)上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有電感插孔，匹配電感(15)設(shè)置于每組上下對(duì)應(yīng)的電感插孔(113)內(nèi)。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0018]所述上電極(13)與激光器腔體(I)上部?jī)?nèi)壁之間設(shè)置有調(diào)整間隙(114)。
[0019]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0020]所述上電極(13)、下電極(14)、上調(diào)節(jié)滑塊(17)、下調(diào)節(jié)滑塊(18)以及底板(16)均由鋁材料制成。
[0021 ]本發(fā)明進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是:
[0022]所述窗口鏡(I16)采用金剛石材料制成。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
[0024]—、本發(fā)明激光器腔體內(nèi)主要結(jié)構(gòu)由放電極板，底板，調(diào)節(jié)滑塊組成，放電結(jié)構(gòu)由兩個(gè)金屬鋁電極構(gòu)成，兩對(duì)上下極板沿長(zhǎng)度方向并行放置，上極板和下極板之間由絕緣瓷片如三氧化二鋁陶瓷隔開(kāi)，構(gòu)成波導(dǎo)側(cè)壁，上電極和下電極的間距可以通過(guò)真空腔體兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，配合相應(yīng)的諧振腔，形成矩形的放電增益空間，此種電極結(jié)構(gòu)十分方便腔體和電極的安裝，另外可以在腔體外部實(shí)現(xiàn)電極之間距離的調(diào)整；
[0025]二、本發(fā)明下面是激光器的腔體，腔體上方是整形腔體，激光由激光器腔體中的板條電極激發(fā)產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)激光腔輸出到整形腔，經(jīng)過(guò)整形腔整形后產(chǎn)生滿(mǎn)足相關(guān)要求的激光束，整形后的光束在傳輸8000mm的距離內(nèi)兩個(gè)方向上的束寬非常接近。兩個(gè)方向上光束半寬差值一直保持在0.1mm以?xún)?nèi)。同時(shí)，在8000mm的傳輸距離內(nèi)光束半寬變化小，其最大值與最小值相差不超過(guò)0.6mm。可以認(rèn)為整形后的光束在8000mm的范圍內(nèi)是準(zhǔn)直光束，而8000mm的范圍能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)激光加工系統(tǒng)的需要
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明激光器腔體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明空間濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1、2、3所示，本發(fā)明包括激光器腔體1、整形腔體2，所述激光器腔體I設(shè)置有上電極13、下電極14，上電極13、下電極14之間通過(guò)匹配電感15連接，所述激光器腔體I兩側(cè)對(duì)稱(chēng)固定設(shè)置有端蓋12，下電極14通過(guò)底板16與激光器腔體I底部?jī)?nèi)壁固定，固定下電極14底板16的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有用于固定諧振腔輸出鏡115的安裝架112，激光器腔體I上端一側(cè)設(shè)置有窗口鏡116，上電極13設(shè)置有高度調(diào)節(jié)裝置；
[0030]所述的高度調(diào)節(jié)裝置包括一組呈直角三角形設(shè)置的上調(diào)節(jié)滑塊17、下調(diào)節(jié)滑塊18，上調(diào)節(jié)滑塊17、下調(diào)節(jié)滑塊18的斜面相對(duì)設(shè)置，且整體呈矩形形狀，上調(diào)節(jié)滑塊17與下調(diào)節(jié)滑塊18的一側(cè)直角邊均設(shè)置有調(diào)節(jié)螺桿110，調(diào)節(jié)螺桿110與激光器腔體I兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的端蓋12可調(diào)連接；
[0031]所述下調(diào)節(jié)滑塊18底部?jī)蓚?cè)通過(guò)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的絕緣瓷片19與上電極13上表面連接，所述絕緣瓷片19厚度為0.2mm，上電極13沿長(zhǎng)度方向側(cè)端的中央位置設(shè)置有射頻信號(hào)連接座 111;
[0032]所述整形腔體2包括平面反射鏡21、球面聚焦鏡22、空間濾波器23、柱面鏡24以及球面準(zhǔn)直鏡25;
[0033]所述激光器腔體I內(nèi)上電極13、下電極14產(chǎn)生的激光束依次通過(guò)其內(nèi)設(shè)置的諧振腔輸出鏡115、窗口鏡116進(jìn)入整形腔體2，激光束進(jìn)入整形腔體2依次通過(guò)平面反射鏡21、球面聚焦鏡22、空間濾波器23、柱面鏡24以及球面準(zhǔn)直鏡25進(jìn)行整形。
[0034]所述上電極13、下電極14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)電感插孔113，上電極13、下電極14之間通過(guò)匹配電感15連接，上電極13、下電極14上分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有電感插孔，匹配電感15設(shè)置于每組上下對(duì)應(yīng)的電感插孔113內(nèi)。
[0035]所述上電極13與激光器腔體I上部?jī)?nèi)壁之間設(shè)置有調(diào)整間隙114。
[0036]所述上電極13、下電極14、上調(diào)節(jié)滑塊17、下調(diào)節(jié)滑塊18以及底板16均由鋁材料制成。
[0037]所述窗口鏡116采用金剛石材料制成。
[0038]如圖2所示，激光器腔體I為激光器腔體，由6063-T5鋁材整體拉制而成，后經(jīng)過(guò)加工中心進(jìn)行精加工；
[0039]端蓋12為激光器前后端蓋，和真空腔體I一起形成密封腔，端蓋和腔體之間采用銦絲密封；
[0040]上電極13為激光