一种co2激光器及其外光路传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及激光加工领域，特别涉及一种C02激光器及其外光路传输系统。
【背景技术】
[0002] 激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科 研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高 效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电 子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业(例 如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、 减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。
[0003] 激光切割是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。随着激光切割在 各个领域的广泛使用，各种材料的切割使用到了激光切割方式。随着工业的发展，尤其是电 子产品的小型化，对于加工材料的切割日渐成为激光切割的主要发展方向。激光切割需达 到高精度、准确、迅速、自动化的加工方式。
[0004] C02激光器以C02作为激活介质，快速轴流C02激光器的谐振腔由四个光学镜片组 成:输出窗口，全反射镜和两个折返镜组成。它们分别固定在两个互相平行的刚性端板上。 一方面，四片光学镜片具有一定的倾斜角度从而构成折叠腔，一方面，构成C02激光器谐振 腔的光学镜片无法调节至理想的平行状态;另一方面，产生激光的过程，对气体分子的温度 是非常敏感的。当输入功率增加时，气体温度将升高。气体温度升高、流动速度增大等导致 气体密度不均匀，从而影响C02激光器输出激光的稳定性。上述两个方面都将影响C02激光 器输出激光束的径向横截面的圆度，即横截面不再是中心对称的圆形，而是椭圆形。一般 C02激光器内气体流动的方向温度较低，光斑直径较小。而垂直于气体流动方向光斑直径较 大。一般情况下，垂直于激光器底座方向，光斑直径较大、为椭圆的长轴。
[0005] 激光束垂直入射时，材料对激光的吸收和激光束的偏振状态无关，而当激光束倾 斜入射时，偏振状态对吸收的影响变得非常重要，对于激光切割，由于激光的吸收面变为了 切割缝的前沿，所以激光束不再是垂直入射到吸收面，此时材料的吸收效率与激光的偏振 状态有关，因此当采用线偏振激光加工时，加工方向的改变将引起吸收效率变化，所以线偏 振光切割时，光束在不同切割方向上产生的切缝宽度不同，挂渣程度也不同，而采用圆偏振 光切割时，切割缝宽一致性良好，且无明显的挂渣现象。但是，现有的C02激光器很难将线偏 振的激光束变为圆偏振的激光束，切割时，挂渣现象明显。
[0006] 因此，现有的技术还有待改进和提尚。 【实用新型内容】
[0007] 鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种C02激光器及其 外光路传输系统，可将C02激光器出射的、径向截面为椭圆的激光束整形成径向截面为圆形 的激光束，提高了激光束的一致性。
[0008] 为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
[0009] 一种C02激光器的外光路传输系统，包括用于将C02激光器发出的径向截面为椭圆 的激光束、整形成径向截面为圆形激光束的光束整形装置，所述光束整形装置包括设置在 C02激光器出射光的光路上的棱镜;所述棱镜的第一侧面与C02激光器的出射光垂直，C02激 光器射出的激光束垂直第一侧面进入棱镜，并在棱镜的第二侧面发生折射后射出；所述棱 镜的主截面与所述椭圆的长轴平行，所述棱镜的顶角小于棱镜的第二侧面发生全反射的临 界角。
[0010] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述棱镜为硒化锌光楔。
[0011] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述光束整形装置还包括用于改变C02激 光器射出的激光束的路径，使激光束垂直入射到所述棱镜的第一侧面上的激光反射镜，所 述激光反射镜可转动的设置在所述棱镜和C02激光器之间的光路上。
[0012] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述棱镜可转动的设置在激光反射镜反 射光的光路上。
[0013] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述光束整形装置可转动的设置在C02激 光器出射激光的一端。
[0014] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述外光路传输系统还包括四分之一波 片，所述四分之一波片设置在所述光束整形装置的出射光的光路上，所述四分之一波片的 光轴面与光束整形装置的出射光的线偏振方向呈45°。
[0015] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述外光路传输系统还包括用于将可见 光混入到激光束中的混合光装置，所述混合光装置设置在光束整形装置与四分之一波片之 间的光路上。
[0016] 所述的C02激光器的外光路传输系统中，所述外光路传输系统还包括扩束镜、第一 反射镜、第二反射镜、第三反射镜和聚焦镜;C02激光器射出的激光束，在光束整形装置中整 形成光斑为圆形的激光束后，与指示光源提供的可见光在合束镜中混合，并通过扩束镜扩 束后，以45°入射角入射到第一反射镜中，第一反射镜出射的激光束以45°入射角入射到第 二反射镜中，第二反射镜出射的激光束以45°入射角入射到第三反射镜中，第三反射镜出射 的激光束经过四分之一波片后，经聚焦镜聚焦后，照射到被切割的工件上。
[0017] -种C02激光器，包括如上所述的C02激光器的外光路传输系统。
[0018] 相较于现有技术，本实用新型提供的一种C02激光器及其外光路传输系统，所述外 光路传输系统包括光束整形装置，所述光束整形装置包括设置在C02激光器出射光的光路 上的棱镜;所述棱镜的第一侧面与C02激光器的出射光垂直，C02激光器射出的、径向截面为 椭圆的激光束垂直第一侧面进入棱镜，并在棱镜的第二侧面发生折射后射出；所述棱镜的 主截面与所述椭圆的长轴平行，所述棱镜的顶角小于棱镜的第二侧面发生全反射的临界 角。即，光斑为椭圆的激光束通过棱镜后，其长轴被压缩，变为圆形的光斑，提高了激光束的 一致性，使C02激光器切割材料时，切割的效果一致。
【附图说明】
[0019] 图1为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统中，激光束通过棱镜的光路 示意图。
[0020] 图2为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统中，激光束通过光束整形装 置的光路不意图。
[0021] 图3为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统中，激光束整形前后长轴长 度的比值与光楔顶角的对应关系的示意图。
[0022] 图4为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统的俯视图。
[0023] 图5为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统的立体图。
[0024] 图6为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统中，光束整形装置的结构 图。
[0025] 图7为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输系统的光路示意图。
[0026] 图8为本实用新型提供的C02激光器的外光路传输方法的方法流程图。
【具体实施方式】
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