[实用新型]一种能够承受高功率的快速响应激光器光闸

说明书

技术领域

本实用新型是一种能够承受高功率的快速响应激光器光闸，属于大功率固体激光器技术领域。

背景技术

固体激光器由于具有高能量存储，波长短、金属吸收率高、易于光纤传输等优点在工业材料加工、表面处理及军事等领域获得越来越广泛的应用。

光闸是对从激光谐振腔出射的激光进行关闭和开放控制的一种装置，是激光器的重要部件。光闸的性能主要有运动元件的时间响应性，动作灵敏性和启停时刚性冲击力的大小，以及光吸收体对高功率激光的吸收能力。这些性能直接影响加工性能，如：在激光熔覆和激光快速成型中，开光总是比送粉滞后一段时间，这就大大影响了加工质量。所以，为了提高大功率固体激光器在工业应用中的稳定性、安全性和可靠性以及工件的加工质量，对光闸进行了系统的设计。

目前，常用的光闸结构有气缸带动吸收体前后运动，如图1所示；吸收体不动，由步进电机带动齿轮齿条使激光全反镜移动(平动或转动)，图2为和水平方向成45°角的激光全反镜平动的结构。图1结构，气缸直接带动吸收体运动，结构简单，体积小，但是吸收体的质量较大，加之气缸自身的运动稳定性影响，在应用过程中往往会出现吸收体动作不灵敏，响应慢，刚性冲击大，难以保证加工质量。图2结构，是由伺服电机带动齿轮齿条机构再使激光全反射镜移动，全反镜的质量远小于吸收体的质量，而且伺服电机运动响应性能优于气缸，齿轮齿条运动也很平稳，此结构运动稳定性好，刚性冲击小，反应灵敏，开关光时间短，但是这种结构复杂，所需器件多，往往体积较大，对于在空间尺寸上有要求的情况下，使用有限制，同时这种结构成本较高。

实用新型内容

为了提高大功率固体激光器在工业应用中的稳定性、安全性和可靠性以及工件的加工质量，设计了一种新的光闸结构。本光闸结构简单，动作灵敏，时间响应性好，开关光迅速，刚性冲击小，吸收体的吸收能力强，成本低，性价比高。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案，包括吸收体、激光全反镜和气缸，从激光器发出的光，经激光全反镜反射到吸收体内。吸收体包括壳体、内芯、尾端反射体和后端盖。其中：内芯的两端与壳体固连，内芯的外径与壳体的内径间隙配合，在内芯的外表面设置有双螺旋线，双螺旋线在一个端部连通，双螺旋线的另一端与冷却水出入口相连；尾端反射体设置在内芯的端部，并通过后端盖与壳体固定。气缸与激光全反镜相连，能够带动与水平方向成45°角的激光全反镜沿竖直方向运动。

所述内芯的内表面设置有肋壁，肋壁为圆环状结构，并与内芯的内表面连为一体，肋壁沿内芯的轴线方向均匀分布。

本实用新型的优点：首先，采用气缸带动与水平方向成45°角的激光全反镜沿竖直方向运动，气缸带动质量轻的全反镜运动，很好的改善了运动的稳定性，减小了刚性冲击。全反镜沿竖直方向运动比沿与水平方向成45°角方向运动，缩短了运动行程，从而在相同条件下缩短了运动时间，也就意味着缩短了开关光的时间。其次，对吸收体的设计，采用双螺旋结构做为循环冷却水的水流通道，增加了水流动的距离，增加了水在吸收体内部循环的时间，使得吸收体冷却更加充分，受热更加均匀，从而也增强了吸收体对高功率激光的吸收能力，同时内芯的内表面采用表面肋化的方法，扩大其传热面积，增强热传递，这种结构还具有阻碍进入吸收体内的激光逸出的作用。再次，这种光闸的整体结构简单，成本低。

附图说明

图1气缸带动吸收体运动结构简图；

图2机械驱动反射镜运动结构简图；

图3本实用新型机构简图；

图4吸收体壳体结构示意图；

图5吸收体内芯结构示意图；

图6内芯内部结构示意图；

图7壳体、内芯组合示意图；

图8后端盖结构示意图；a、后端盖整体示意图，b、后端盖剖切图

图9尾端反射体结构示意图；

图10后端盖与尾端反射体组合示意图；

图中：1、激光器，2、吸收体，3、外部热交换器，4，激光全反镜，5、气缸，6、齿轮，7、齿条，8步进电机，9、进水口，10、出水口，11，螺纹连接孔，12、吸收体外壳内孔，13、双螺旋水流通道，14、吸收体内芯内孔，15、肋壁，16、沉头孔。

具体实施方式

下面结合附图3～图10对本实用新型作进一步说明：