[实用新型]高功率横流CO2激光器光腔精密调节系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光谐振腔技术，具体涉及一种高功率横流CO₂激光器光腔精密调节系统。

背景技术

激光在现代高科技领域中占有重要地位，利用激光进行热处理、焊接、切割是当今和今后先进加工的主要手段和潮流，为了保证加工的高品质，有必要控制激光器的各项参数，特别是使输出功率和激光模式。高功率CO2激光器在工作过程中，受气压、温度等因素的影响，谐振腔会产生一定的畸变，导致光电转换效率下降，模式变差。对谐振腔进行补偿调节可以有效改善激光模式和电光转换效率。

激光器在工作过程中,光腔的稳定性对激光器输出功率的稳定性和激光的指向性有非常大的影响,这对激光加工质量的稳定性起到至关重要的作用。因此对激光器光腔进行精密调节对激光器的性能和激光的应用有重要意义。

横流CO2激光器现有的光腔调节主要有人工手动调节和电控手动调节两种方式。

人工手动调节指，当激光器谐振腔产生畸变导致功率下降时，通过人工手动调节固定在输出镜座上的螺杆等机械零件，使输出功率达到最大。这种调节方式不断费时费力，而且还带有一定的人的安全风险性。

电控手动调节则是人工手动调节的改进，通过控制系统控制位移驱动器（伺服电机、压电陶瓷等）改变输出镜的角度，使输出功率达到最大。此方法虽然在操作上有一定的改进，但激光器在实际工作中，往往需要功率保持一定范围的稳定，手动调节便影响了工作效率。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既可以对横流CO2激光器光腔进行手动调节，也可以实现光腔自适应调节，可提高CO2激光器功率稳定性的高功率横流CO2激光器光腔精密调节系统。

本发明的高功率横流CO2激光器光腔精密调节系统包括有能够检测并显示CO2激光器功率数据的功率系统、能够对CO2激光器的调镜板位置进行调节动作的执行系统、能够通过驱动电路对执行系统进行控制的驱动系统、能够接收功率系统的检测数据并向执行系统输出执行指令的控制系统。当需要对激光谐振腔进行调节时，外部给入一个信号，通过控制系统转化为控制信号，通过驱动系统控制执行系统，执行效果通过功率系统显示并将数据传送回控制系统进行分析。

所述功率系统包括有功率计，负责CO2激光器功率数据的实时显示以及功率数据的返回。

所述执行系统包括CO2激光器光腔内调镜板上的微位移器。

所述驱动系统包括驱动执行系统中微位移器的驱动电路。

所述控制系统包括单片机，负责数据的接收和处理运算，以及控制指令的发出。

所述调镜板为矩形板，矩形板一对对角位置各装有一个微位移器，微位移器分别通过精密丝杆控制调镜板上的输出镜板绕纵轴和横轴转动。

所述微位移器可由步进电机或伺服电机或压电陶瓷驱动。

本实用新型的有益效果是：既可进行手动调节，又可实现设备自适应调节，操作方便。可以很好的保证激光器功率长时间的稳定，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的调镜板正面结构示意图；

图3为本实用新型的调镜板侧面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，高功率横流CO2激光器光腔精密调节系统包括有能够检测并显示CO2激光器功率数据的功率系统、能够对CO2激光器的调镜板位置进行调节动作的执行系统、能够通过驱动电路对执行系统进行控制的驱动系统、能够接收功率系统的检测数据并向执行系统输出执行指令的控制系统。当需要对激光谐振腔进行调节时，外部给入一个信号，通过控制系统转化为控制信号，通过驱动系统控制执行系统，执行效果通过功率系统显示并将数据传送回控制系统进行分析。

所述功率系统包括有功率计，负责CO2激光器功率数据的实时显示以及功率数据的返回。

所述执行系统包括CO2激光器光腔内调镜板上的微位移器。

所述驱动系统包括驱动执行系统中微位移器的驱动电路。

所述控制系统包括单片机，负责数据的接收和处理运算，以及控制指令的发出。

如图2、图3所示，该所述调镜板为矩形板1，矩形板一对对角位置各装有一个微位移器2，微位移器分别通过精密丝杆3控制调镜板上的输出镜板4绕纵轴和横轴转动。微位移器2可由步进电机或伺服电机或压电陶瓷驱动。

本实用新型的手动调节过程是：激光器在工作过程中,当输出发生改变,需要调腔时，先向任一方向调节一个微位移器，若功率变小，则向相反方向调节，否则继续调节直至功率最大。另外一微位移器的调节同理。

本实用新型的自动调节过程是：给系统设定一个功率波动阈值。自动调节模式工作时，系统进行功率采样，对所得数据进行均值化，以减小功率跳变误差。将后一次功率均值与前一次进行比较，若前后两次功率差大于阈值，则进行光腔调节。调节过程与手动调节类似，先向一个方向进行试探性调节，若功率变小，则向反方向调节。若功率变大，则进行重新比较。直至功率差小于阈值范围。