[发明专利]一种行波腔高功率二氧化碳激光器的构建方法及装置

摘要

本发明为一种行波腔高功率二氧化碳激光器的构建方法及装置，涉及光学工程和激光应用领域。该激光器包括凹面镜、环形全反射镜、平面输出镜、放电管、水冷管、正负电极、储气室、回气管、放电管支架、激光器支架。本发明提供的行波腔高功率二氧化碳激光器，从输出镜输出的激光束关于激光器对称轴呈对称分布，该激光器具有功率大、光束质量好、结构紧凑、体积小的优点，是激光加工的主要器件之一。其特征在于将16支组合管按照对称的方式放置在激光器对称轴上，利用直流电源激励并在由凹面镜、环形全反射镜、平面输出镜组成的行波腔作用下输出高功率二氧化碳激光的构建方法及装置。较大功率的二氧化碳激光能直接用于激光加工、材料处理等方面，较小功率的二氧化碳激光可供激光美容、激光表面处理等使用。

主权项

一种行波腔高功率二氧化碳激光器，包括凹面镜（97）、环形全反射镜（98）、平面输出镜（99）、放电管（1‑16）、水冷管（17‑32）、电源正极（49‑64）、电源负极（33‑48）、储气室（100‑101）、回气管（102）、放电管支架（105‑108）、激光器支架（109‑114），其特征在于：1）第一组合管是由第一放电管（1），第一水冷管（17）、第一电源负极（33），第一电源正极（49），第一进水管（65），第一出水管（81）组成；第二组合管是由第二放电管（2），第二水冷管（18）、第二电源负极（34），第二电源正极（50），第二进水管（66），第二出水管（82）组成；第三组合管是由第三放电管（3），第三水冷管（19）、第三电源负极（35），第三电源正极（51），第三进水管（67），第三出水管（83）组成；第四组合管是由第四放电管（4），第四水冷管（20）、第四电源负极（36），第四电源正极（52），第四进水管（68），第四出水管（84）组成；2）第五组合管是由第五放电管（5），第五水冷管（21）、第五电源负极（37），第五电源正极（53），第五进水管（69），第五出水管（85）组成；第六组合管是由第六放电管（6），第六水冷管（22）、第六电源负极（38），第六电源正极（54），第六进水管（70），第六出水管（86）组成；第七组合管是由第七放电管（7），第七水冷管（23）、第七电源负极（39），第七电源正极（55），第七进水管（71），第七出水管（87）组成；第八组合管是由第八放电管（8），第八水冷管（24）、第八电源负极（40），第八电源正极（56），第八进水管（72），第八出水管（88）组成；3）第九组合管是由第九放电管（9），第九水冷管（25）、第九电源负极（41），第九电源正极（57），第九进水管（73），第九出水管（89）组成；第十组合管是由第十放电管（10），第十水冷管（26）、第十电源负极（42），第十电源正极（58），第十进水管（74），第十出水管（90）组成；第十一组合管是由第十一放电管（11），第十一水冷管（27）、第十一电源负极（43），第十一电源正极（59），第十一进水管（75），第十一出水管（91）组成；第十二组合管是由第十二（12）放电管，第十二水冷管（28）、第十二电源负极（44），第十二电源正极（60），第十二进水管（76），第十二出水管（92）组成；4）第十三组合管是由第十三放电管（13），第十三水冷管（29）、第十三电源负极（45），第十三电源正极（61），第十三进水管（77），第十三出水管（93）组成；第十四组合管是由第十四放电管（14），第十四水冷管（30）、第十四电源负极（46），第十四电源正极（62），第十四进水管（78），第十四出水管（94）组成；第十五组合管是由第十五放电管（15），第十五水冷管（31）、第十五电源负极（47），第十五电源正极（63），第十五进水管（79），第十五出水管（95）组成；第十六组合管是由第十六放电管（16），第十六水冷管（32）、第十六电源负极（48），第十六电源正极（64），第十六进水管（80），第十六出水管（96）组成。5）凹面镜（97）与放电管第一支架（105）放置在激光器第一支架（109）上；放电管第二支架（106）放置在激光器第二支架（110）上；环形全反射镜（98）放置在激光器第三支架（111）上；放电管第三支架（107）放置在激光器第四支架（112）上；放电管第四支架（108）与平面输出镜（99）放置在激光器第五支架（113）上；激光器第一支架（109）、激光器第二支架（110）、激光器第三支架（111）、激光器第四支架（112）、激光器第五支架（113）放置在激光器第六支架（114）上；激光器第六支架（114）放置在水平地面上。6）组合管的电源负极接地，距离放电管左端口2厘米，靠近电源负极的放电管端口未密封并固定在放电管第一支架（105）上；凹面镜（97）与放电管第一支架（105）连接成第一储气室（100）；组合管的放电管右端封闭，靠近放电管右端口2厘米处放置激光器电源正极；在距离放电管右端5厘米处用放电管第二支架（106）将组合管固定在激光器上；组合管的电源负极接地，距离放电管右端口2厘米，靠近电源负极的放电管端口未密封并固定在放电管第四支架（108）上；平面输出镜（99）与放电管第四支架（108）连接成第二储气室（101）；组合管的放电管左端封闭，靠近放电管左端口2厘米处放置激光器电源正极；在距离放电管左端5厘米处用放电管第三支架（107）将组合管固定在激光器上；组合管的放电管被嵌套在水冷管里面并保持同轴；放电管长100厘米，直径10厘米，水冷管长80厘米，直径14厘米；组合管的轴线相交于凹面镜（97）的中心，另一端相交于环形全反射镜（98）上；组合管的轴线相交于平面输出镜（99）的中心，另一端相交于环形全反射镜（98）上；7）第一储气室（100）与第二储气室（101）由回气管（102）连接，回气管上有两孔，分别连接混合气体瓶（103）、真空泵（104）；8）循环水从组合管的位置相对较低的第一进水管（65）流入，从位置相对较高的第一出水管（81）流出；用橡胶管将组合管的第一出水管（81）与的第二进水管（66）连接，按照相同的连接方式，依次将组合管从的顺序，将上一组合管且位置相对较高的第一出水管（81）‑第十五出水管（95）依次对应连接到下一组合管且位置相对较低的第二进水管（66）‑第十六进水管（80）；因此，按照上述的连接方式，循环水从第一进水管（65）流入，依次充满组合管的放电管与水冷管之间的间隙，最后从第十六出水管（96）流出；9）组合管及凹面镜（97）、环形全反射镜（98）、平面输出镜（99）构成第一行波腔；组合管及凹面镜（97）、环形全反射镜（98）、平面输出镜（99）构成第二行波腔；组合管及凹面镜（97）、环形全反射镜（98）、平面输出镜（99）构成第三行波腔；组合管及凹面镜（97）、环形全反射镜（98）、平面输出镜（99）构成第四行波腔。