[发明专利]高功率激光器的机械光闸

说明书

技术领域

本发明涉及激光器，具体为一种高功率激光器的机械光闸。

技术背景

机械光闸是对从谐振腔轴出射的激光进行关闭和开放控制，并对激光输出进行导向的一种装置，是轴快流气体激光器的重要部件。机械光闸主要由能够控制其运动到激光光路上并改变激光光路的全反射镜、用于吸收全反射镜所反射激光的带冷却功能的吸收壳体装置、模拟激光输出时激光方向的导向装置、以及机械光闸的外壳组成。光闸的性能评价主要涉及运动系统的动作灵敏性，能量吸收机构吸收及处理能量的能力，以及导向系统的导向稳定性等方面。其中运动系统的动作灵敏性主要取决于其运动部分的质量以及驱动部分的性能；能量吸收机构吸收及处理能量的能力则取决于吸收能量面积及热交换的效率；而导向系统的导向稳定性则取决与其自身的稳定性设计以及外界环境的影响因素，尤其是自身的运动系统的刚性冲击对它的影响，这些因素会直接影响激光加工的性能。

现有的机械光闸普遍存在导向不稳定、运动位移偏差大、能量吸收面积小、一级热交换的效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的机械光闸存在的缺陷，而提供一种导向稳定、运动位移控制精确、能量吸收面积大、一级热交换的效率高的高功率激光器的机械光闸。

为实现此目的，本发明所设计的高功率激光器的机械光闸，它包括进给机构、导向机构和能量吸收机构，所述的导向机构包括光闸盒，光闸盒内安装有光闸旋转体，光闸盒一侧安装有半导体红光发生器，所述光闸旋转体的前端安装有与半导体红光发生器中心位于同一水平线上的红光反射镜，尾端安装有光闸镜；所述的进给机构包括与光闸旋转体中部的转动轴连接的旋转气缸；所述的能量吸收机构位于光闸镜的一侧，包括吸收体光阑、吸收壳体以及吸收壳体内吸收能量的吸收体芯，所述吸收体光阑设有与半导体红光发生器中心对应的长圆形开孔。

在上述技术方案中，所述的光闸镜镜面为旋转抛物面，所述光闸旋转体和光闸盒之间设有润滑垫圈；在光闸旋转体的端部安装有缓冲头；所述红光反射镜夹持与光闸旋转体之间设置有缓冲垫。

在上述技术方案中，所述旋转气缸的四周分别安装有定位接近开关，所述的旋转气缸的两端安装有速度控制阀。

在上述技术方案中，所述光闸盒上安装有半导体激光器安装板，半导体激光器安装板的一侧安装有半导体激光器夹，半导体红光发生器安装于半导体激光器夹的一侧。

进一步地，所述的半导体激光器安装板和半导体激光器夹的连接处设有定位环初步定位两者之间的相对位置关系，所述半导体激光器夹上安装有分别调整红光发生器在X、Y、Z方向上位移的红光调整螺丝。

更进一步地，所述的半导体激光器安装板和半导体激光器夹的一侧设置有弹簧拉紧装置，所述的弹簧拉紧装置包括弹簧、固定销和固定垫片，所述的固定销与半导体激光安装板固定连接，所述的固定垫片安装在半导体激光器夹上设置的坑槽内，弹簧的一端固定连接于固定垫片上，另一端固定在固定销上。

在上述技术方案中，所述吸收体芯为中空的紫铜制体，其外壁为螺旋状，其内壁底部为锥形。

进一步地，所述吸收体芯的外壁和吸收壳体的内壁构成冷却水通道，吸收壳体的下部设有冷却水通道的进水口，吸收壳体的上部设有冷却水通道的出水口。

进一步地，所述防反射板和吸收体芯的外表面经过发黑化学处理。

更近一步地，所述的吸收壳体外壳的下进水口出还设有用于监测冷却水流量的水轮流量计。

采用上述技术方案的本发明具有以下有益技术效果：

1、本发明的旋转气缸的四周分别安装有定位接近开关，通过四处定位接近开关所采集的光闸旋转体位置状态，用PLC控制器(可编程控制器)控制旋转气缸的转动，带动光闸旋转体，以及安装在其上的旋转抛物面光闸镜、红光反射镜夹持、泡沫胶缓冲垫圈、红光反射镜夹持螺母、红光反射镜转动，旋转速度通过气缸速度控制阀手动调节，由于运动部件质量较轻，结构分布合理，且转动时光闸润滑垫圈可以有效的减小摩擦阻力，因此该运动系统获得很好的动作灵敏性，同时利用橡胶缓冲头和泡沫胶缓冲垫圈可以减小运动停止时的刚性冲击；

2、本发明半导体红光固定在半导体激光器夹上，半导体激光器安装板与壳体固定，通过定位环初步定位两者间的位置关系，再调节两者间的红光调整螺丝进行微调，同时将固定有红光反射镜的红光反射镜夹持与红光镜止动定位挡块贴合，保证红光反射镜的位置，从而使红光反射后的光路方向与高功率激光器的出光方向一致，保证了高导向系统的精确性，且利用弹簧拉紧结构，保证半导体激光器夹与半导体激光器安装板的位置，提高了导向机构的稳定性；