专利名称：一种新结构二氧化碳激光器的制作方法
技术领域：
本发明是一种小功率，封离型，玻璃放电管结构的二氧化碳激光器， 可应用于激光切割，雕刻等设备上。
背景技术：
在当前中小功率封离型二氧化碳激光器领域中，主要分两大结构， 一种金属腔的射频激励二氧化碳激光器，这种激光器生产成本高主要用于 激光打标；本发明涉及的是另一种玻璃放电管结构的直流高压电激励二氧 化碳激光器。査中国专利公开号CN2862437,其名称为封离型二氧化碳激光 器，它是这样描述的 一种封离型二氧化碳激光器，有贮气管，贮气管内 设置水冷管，水冷管与进、出水管连接，水冷管内设置放电管，阳电极设 置在放电管一端的空腔内，该空腔外侧设置全反镜，阴电极设置在放电管 另一端的空腔内，该空腔外侧设置输出反射镜，水冷管上绕装回气管，回 气管的一端与贮气管相通，回气管另一端与设置有阳电极的空腔相通。该 激光器与更早些市场上销售的玻璃管激光器比无明显特点和优势，它的结 构和目前市场上销售的激光器都有如下缺点当前激光器都把全反镜和输出镜都直接粘接在玻璃管口，并且管口的研磨精度很难达到预期要求，使 产品品质一致性不高，输出功率和模式也很难处于最佳状态。当前激光器的储气管直径都在65毫米以下，储气量比较少，导致器件的使用寿命不长。当前激光器负电极环都采用金属片巻曲在放电管内壁，负电极在放电时温 度很高，当冷却水流不畅，电极温度急剧上升，并迅速将高温传递给电极 环旁侧的玻璃材料，导致玻璃放电管负电极端的不均匀膨胀而炸裂，使器 件损坏。当前激光器的正电极都采用金属薄片巻曲在放电管内壁，在电场 的作用下，正电极发射正离子向负极运动，在它到达负电极时俘获电子后 才变成中性粒子，所以正电极放电时只有局部电极材料在起作用，根据放电特点，能量只聚集在最靠近负电极方向的正电极薄片边缘的一小点，而 电极是薄片巻成的，那么这一放电点的激发面积就更少，这一点的能量作 用就更高，电极材料的稳定性就降低。当前激光器的电极都是通过烧结在 玻璃管壳上的金属杆将电流引入的，烧结工艺难度高，但激光器件对真空 密封要求高，所以产品合格率很难提高，并且这样的结构当电极附近的镜 片是半导体或导体时，电极会对镜片放电，破坏镜片膜层，影响产品的稳 定使用。
发明内容
分析当前玻璃管结构的各种激光器的优点，和它们存在的缺陷，本 发明所解决的技术问题是提供一种结构可靠，生产方便，输出功率高光束 质量好，使用寿命长的二氧化碳激光器。为了达到上述目的，本实用新型 是由如下方式实现的本激光器输出镜不是直接粘接在玻璃管口的，而是 把输出镜粘接在角度调节器的一端，角度调节器的另一端和过渡法兰片焊 接在一起，再把过渡法兰片和玻璃管口用环氧树脂胶封接在一起。角度调 节器用弹性较好的不锈钢材料制造，在角度调节器的中间由外向内开有调 节凹槽，在靠近这个凹槽的地方由内向外开有另一调节凹槽，在由外向内 开的调节凹槽的周边安装有三个以上的调节螺丝，通过调节凹槽的弹性来 吸收调节螺丝紧入时的张力，从而改变输出镜的角度。本激光器的全反镜 也不是直接粘接在玻璃管口的，而是把全反镜粘接在一对刀口法兰的调节 法兰上，为了调节法兰在调节镜片时不使镜片变形，增加调节法兰的机械 强度，在调节法兰背面镜片的粘接处要向外凸出一部分，把刀口法兰的另 一半固定法兰和过渡法兰片焊接上，再把过渡法兰片和玻璃管口用环氧树脂胶封接上。在固定法兰的刀口和调节法兰的刀q之间夹一个软金属垫圈，软金属垫圈可用铜，铝，银等金属制造，通过调节不同方位的夹紧螺丝的紧入程度来压縮软金属垫圈，来改变全反镜的角度。过渡法兰片材料的线 膨胀系数比角度调节器材料和固定法兰材料的线膨胀系数小，更接近与玻 璃管材料的线膨胀系数。过渡法兰片用铁，镍，钴的合金材料制造，也可 用钼，钨材料制造。为了延长激光器的使用寿命，增加储气量，本新结构二氧化碳激光器采用直径都超过65毫米的储气管。本新结构二氧化碳激 光器的负电极用金属管机床精加工成圆筒形，圆筒内留一台阶，用一个不 锈钢弹簧一头顶在角度调节器上，另一头顶在电极筒内，并把负电极筒套 在放电管的凸出部，借用弹簧的压力顶在水套管和放电管的连接处，并悬 在放电管口，这样的负电极安装结构，在短时间的放电管冷却不良情况下， 不会导致电极附近的放电管炸裂。负极电源线接在负极接线螺钉上，并通 过角度调节器和不锈钢弹簧作为导体连接负电极，这样把负电极端管口金 属结构件作为整个电流载体，在它附近没有其它导体或半导体，使用时电 极就不存在对其它材料的放电现象。本一种新结构二氧化碳激光器的正电 极用金属管机床精加工成，有放电环和安装环，在其中间留有连接杆将放 电环和安装环连接成一整体，在其末端的安装环有一个不闭合的开口，通 过这个开口来吸收安装环卡在固定法兰上的张力，这样的正电极安装结构 使正电极的放电环端面垂直于放电管的中心轴，并且放电环有一定厚度， 这样做到了电极放电点面积的尽可能大和均匀，从而降低了正电极材料的 氧化反应，延长了器件寿命。正极电源线接在正极接线螺钉上，并通过固 定法兰作为导体连接正电极，这样把负电极端管口金属结构件及硅材料的 全反镜一并作为整个电流载体，在它附近没有其它导体或半导体，使用时 电极就不存在对其它材料的放电现象。用一个聚四氟杯罩住全反镜，调节 法兰，固定法兰及过渡法兰片这些金属导电体，对外界的起绝缘保护作用。在输出镜外面套上一个铝圈，铝圈中间留有通光孔，铝圈对输出镜起保护 作用外，还对输出镜起散热作用。
本发明有如下附1为本发明的结构示意图
具体实施例方式附图表示了本发明的结构及其实施例，以下结合附图作详细描 述及原理。本发明一种新结构二氧化碳激光器。它的玻璃管部分由放电管 (20),水套管(19),回气管(17)，储气管(18)，进水口 (16)，出水口 (6)组成。先把玻璃管架在调光台上，用内调焦望远镜同轴对直放电管 (20),把固定法兰(5)焊接在过渡法兰片(14)上，把正电极(15)的 安装环(26)套在固定法兰(5)向内伸的圆筒上，将过渡法兰(14)用环 氧树脂胶粘接在靠近回气管一端的玻璃管口，并使固定法兰(5)的内孔和 放电管(20)保持同轴。将全反镜(1)用环氧树脂胶封接在调节法兰(3) 背面的凸出部上，在调节法兰(3)和固定法兰(5)的刀口之间夹上铜垫 圈(13)，并用周边的调节螺丝(2)固定上，通过控制各个方向调节螺丝 (2)的紧入程度，来改变全反镜(1)的角度，使全反镜(1)的反射像同 轴与放电管(20)中心轴。将输出镜(12)用环氧树脂胶封接在角度调节 器(21) —端的通光口上，角度调节器(21)用弹性较好的不锈钢等材料 ,制造，在角度调节器(21)的中间由外向内开有调节凹槽(11)，在靠近这 个调节凹槽(11)的地方由内向外开有调节凹槽(11)，在由外向内开的调 节凹槽(11)的周边安装有三个以上的调节螺丝(22)，当其中一边的调节 螺丝(22)向内紧入时那么这一边的调节凹槽(11)就向外张开，通过调 节凹槽(11)的弹性来吸收调节张力，从而带动输出镜(12)改变其角度。 把角度调节器(21)的另一端插入过渡法兰(9)内，并密封焊接。将不锈器(21)的内侧圆筒上，不锈钢弹簧(8)的另 一端套上负电极(7),并把负电极(7)顶在放电管(20) 口，并悬在储气 管(18)中心，把过渡法兰(9)用环氧树脂胶封接在玻璃管口，使角度调 节器(21)同轴与放电管(20)的中心轴。把正电极引线用正极接线螺丝 (4)固定在固定法兰(5)上，并套上聚四氟高压保护套(24)，把负电极 引线用负极接线螺丝(10)固定在角度调节器(21)上。抽真空后，冲入 工作气体，接通冷却水，输入工作电流，即可出光。并通过调节角度调节 器(21)周边的调节螺丝(22)，来改变输出镜(12)的角度，使其最大可 能的同轴与全反镜(1)，从而使激光输出功率和模式处于最佳状态。
权利要求
1.一种新结构二氧化碳激光器，输出镜(12)粘接在角度调节器(21)的一端，角度调节器(21)的另一端和过渡法兰片(9)焊接在一起，再把过渡法兰片(9)和玻璃管口用环氧树脂胶封接在一起。角度调节器(21)用弹性较好的不锈钢材料制造，在角度调节器(21)的中间由外向内开有调节凹槽(11)，在靠近这个调节凹槽(11)的地方由内向外开有调节凹槽(11)，在由外向内开的调节凹槽(11)的周边安装有三个以上的调节螺丝(22)。一种新结构二氧化碳激光器的全反镜(1)粘接在一对刀口法兰的调节法兰(3)上，为增加调节法兰(3)的机械强度，在调节法兰(3)背面全反镜(1)的粘接处向外凸出一部分，把刀口法兰的另一半固定法兰(5)和过渡法兰片(14)焊接上，再把过渡法兰片(14)和玻璃管口用环氧树脂胶封接上。在固定法兰(5)的刀口和调节法兰(3)的刀口之间夹一个软金属垫圈(13)，软金属垫圈(13)用铜，铝，或银金属制造，通过调节不同方位的夹紧螺丝(2)的紧入程度来调节全反镜(1)的角度。过渡法兰片(14)材料的线膨胀系数和激光器管口玻璃材料的线膨胀系数接近，可用钼，钨材料也可用铁，镍，钴的合金材料制造，过渡法兰片(14)(9)材料的线膨胀系数比角度调节器(21)材料和固定法兰(5)材料的线膨胀系数小。为了延长激光器的使用寿命，增加储气量，本一种新结构二氧化碳激光器采用直径超过65毫米小于110毫米的储气管(18)。本一种新结构二氧化碳激光器的负电极(7)采用金属管，机床精加工成圆筒形，圆筒内留一台阶，用一个不锈钢弹簧(8)一头顶在角度调节器(21)上，另一头顶在负电极(7)筒内，并把负电极(7)筒套在放电管(20)的凸出部，借用弹簧(8)的压力顶在水套管(19)和放电管(20)的连接处，并悬在放电管(20)口。负极电源线接在负极接线螺丝(10)上，并通过角度调节器(21)和不锈钢弹簧(8)作为导体连接负电极(7)。本一种新结构二氧化碳激光器的正电极(15)用金属管机床精加工成，有放电环(25)和安装环(26)，在其中间留有连接杆将放电环(25)和安装环(26)连接成一整体，在其末端的安装环(26)有一个不闭合的开口，通过这个开口来吸收安装环(26)卡在固定法兰(5)上的张力。正极电源线接在正极接线螺丝(4)上，并通过固定法兰(5)作为导体连接正电极(15)。用一个聚四氟杯(24)罩住全反镜(1)，调节法兰(3)，固定法兰(5)及过渡法兰片(14)这些金属导电体。在输出镜(12)外面套上一个保护圈(23)，保护圈(23)中间留有通光孔。
2. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于激光器 输出镜(12)封接在不锈钢材料制造的带有通光孔的角度调节器(21)上。
3. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于激光器 全反镜(1)封接在不锈钢材料制造的带有通光孔的调节法兰(3)上。
4. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于输出镜(12)的角度是可调的，是通过带通光孔角度调节器(21)实现的。
5. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于角度调节器(21)用弹性较好的不锈钢材料制造，在角度调节器(21)的中间由外 向内开有调节凹槽(11)，在靠近这个调节凹槽(11)的地方由内向外开有 调节凹槽(11)，在由外向内开的调节凹槽(11)的周边安装有三个以上的 调节螺丝(22)。
6. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于全反镜(1)的角度是可调的，是通过由固定法兰(5),调节法兰(3)，软金属垫 圈(13),夹紧螺丝(2)所组成调节系统来实现的。
7. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于调节法 兰(3)的背面向外凸出一部分来增加结构强度。
8. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于角度调节器(21)焊接在过渡法兰片(9)上，再把过渡法兰片(9)用环氧树脂胶封接在玻璃管口。
9. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于固定法兰(5)焊接在过渡法兰片(14)上，再把过渡法兰片(14)用环氧树脂胶 封接在玻璃管口。
10. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于过渡 法兰片(14) (9)材料的线膨胀系数比角度调节器(21)材料和固定法兰(5) 材料的线膨胀系数小，更接近与玻璃管材料的线膨胀系数。过渡法兰片(14) (9)用铁，镍，钴的合金材料制造，也可用钼，钨材料制造。
11. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于采用直径在65毫米至110毫米之间的加大储气管(18)。
12. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于负电 极(7)采用金属管，机床精加工成圆筒形，圆筒内留一台阶。
13. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于负电极(7)悬在放电管口。
14. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于负电极(7)端管口的所有导电结构，都和负电极(7)连为同一电流的导体。
15. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于正电 极(15)端管口的所有导电结构，都和正电极(15)连为同一电流的导体。
16. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于正电 极(15)采用金属管，机床精加工成两个圆环，前圆环为放电环(25),后 圆环为按装环(26),中间留有细杆相连。
17. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于正电 极(15)直接卡在固定法兰(5)上。
18. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于用聚 四氟杯(24)罩住正电极(15)附近的金属导电体。
19. 根据权利要求1所述的一种新结构二氧化碳激光器，主要特征在于在输 出镜(12)外面套有一个保护圈(23)，保护圈(23)中间留有通光孔。
全文摘要
本发明一种新结构二氧化碳激光器。两头的金属封接结构均可对镜片(1)(12)的角度进行调节。由玻璃材料的放电管(20)，水套管(19)，储气管(18)，回气管(17)，进水嘴(16)，出水嘴(6)构成的激光器管身主体结构；由全反镜(1)，输出镜(23)构成谐振腔；由固定法兰(5)，调节法兰(3)，软金属垫圈(13)，调节螺丝(2)构成全反镜角度调节系统；通过过渡法兰片(14)(9)把角度调节系统的金属结构和激光器管身的玻璃结构封接在一起；高压保护套(24)对激光器带高压金属结构部分起安全保护作用；输出镜保护套(23)对输出镜(12)起保护和散热作用。本发明主要应用于中小功率的激光切割、雕刻机床上，对材料进行加工。
文档编号H01S3/223GK101262112SQ20081000694
公开日2008年9月10日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者(请求不公开姓名) 申请人:徐海军