[实用新型]千瓦级横流二氧化碳激光器

说明书

本实用新型涉及一种激光工作物质为二氧化碳(CO₂)的输出功率千瓦级的横流二氧化碳激光器。适用于激光加工和热处理。特别适用于发动机缸体、缸套的激光淬火。

已有技术：

1．中国科学院上海光学精密机械研究所陈可心等人研制的“密封长寿命千瓦级横流CO₂激光器”。(公开于《中国激光》1986年第10卷第8期470～486)，激光器由激光器主体和直流高压电源两部分组成。激光器主体由低速轴流风机、热交换器、放电盒、弯管、光腔和底座构成。

2．中国科学院上海光学精密机械研究所程兆谷等人研制的“长寿命密封运转工业用5kW横流CO₂激光器”(公开于《中国激光》1990,12，第17卷增刊“激光器件专集”)。激光器的整机呈立式，有两台两级8000转/分的高速风机并联运行、具有双放电通道。放电室采用脉冲予电离针一条电极结构。

上述两种激光器的主体与电源是分立的，整机结构比较松散、体积较庞大、调试和维修不方便、操作起来较复杂。

本实用新型的目的为克服已有技术中存在的不足之处，提出一种激光器的主体和电源一体化，结构比较紧凑，调试和维修方便，操作简单的激光工作物质为CO₂的输出功率千瓦级的横流CO₂激光器。

本实用新型的横流CO₂激光器包括由上箱壳15构成的上箱体1和由下箱壳14构成的下箱体12构成一体化的整机箱体。

所说的激光器主体包括放电室7，热交换器3、风机系统4、进口导流器5、出口导流器2以及光学谐振腔6。其中，前五大组件构成了工作气体的循环通道，置于密封的上箱体1内。放电室7具有一体化结构，作为主放电的电极——阴极管和阳极板列阵与作为预放电的梳状预放电针及导流玻璃安置于放电室7框架的相应调节机构上。因此，阴极管、阳极板列阵、梳状预放电针三者的相对位置可经调节机构一次统调到位。

置于上箱体1内的风机系统4包括离心式风机和水冷式电动机。离心式风机为带有增强叶轮强度的端面法兰的双进风圆叶轮离心式风机。

置于上箱体1内的热交换器3是采用热传导性能好的紫铜材料制成的复合管翅式的热交换器。

置于上箱体1内的进口导流器5是由多片导流片构成呈口琴格子形的整流结构，以保证进入放电室7内的气体流量均匀，放电区能够获得均匀的流场，从而保证放电的均匀性。出口导流器2内含有能够起分流作用的多片导流片。

本实用新型激光器的光学谐振腔6是内腔式的，其全反镜腔头和输出耦合镜腔头分别通过波纹管与上箱体1联接，并固定在单梁光桥的两端，构成光腔，两腔头及光桥具有各自的调整及锁紧机构。

置于下箱体12内有激光电源10，对放电室7内进行充放气的充放气系统8，真空泵9，用于主放电的具有浸油水冷却的镇流电阻箱11和控制盒13。

本实用新型的优点：

1．本实用新型的激光器主体和激光电源同置于一箱体内，实现激光器整机一体化、结构紧凑、便于安装调试和维修、操作方便。

2．本实用新型的放电室7内的阴一阳极和预放电针均固定于具有调节机构的同一个放电室内的框架上，构成了一体化的放电室。与已有技术相比，调试和维修均较方便。

3．因为进口导流器5的内部结构含有多片导流片构成口琴格子形的结构，才能在放电室7内获得均匀的流场，从而保证了放电的均匀性。出口导流器2含有分流气体的导流片，促使进入热交换器3内的气流均匀，提高了热交换器3的转换效率，也就提高了激光器的工作效率(包括光电转换效率和量子效率)。

4．由于放电室7，热交换器3，进口导流器5，出口导流器2和风机系统4均置于上箱体1之内，随之带来上述组件的结构和外形均不同于已有技术。如风机系统4是由鼠笼形状双进风圆叶轮离心式风机和带水冷的电动机构成，比已有技术中所用的轴流风机(或正切风机)及一般的离心式风机压头高，流量大，而且体积小，因此能够使整机的体积小型化。

附图说明：

图1为本实用新型激光器整机的结构示意图

图1-1为激光器内部结构侧视示意图

图1-2为激光器外部结构正视示意图

图2为本实用新型激光器在实施例中获得具有代表性的放电伏安V-I特性曲线，激光功率N，电光转换效率η与工作电压V，工作电流I及工作气压P的关系曲线。

实施例：

如图1所示的结构，制成HJ-1000型CO₂激光器，用于汽车发动机的缸体和缸套的激光淬火上，获得了良好的效果。