一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器的製作方法
2023-06-08 16:40:01 1
專利名稱：一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射器裝置，特別涉及一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器。
背景技術：
目前的雷射器中，放電管通常是由玻璃或石英材料製成，裡面充以二氧化碳氣體和其他輔助氣體；電極一般是鎳制空心圓筒；諧振腔的一端是反射鏡片，另一端是輸出鏡片。當在電極上加高電壓，放電管中產生輝光放電，經鏡面反射後形成雷射束。雷射器有比較大的功率和比較高的能量轉換效率，譜線也比較豐富，在10微米附近有幾十條譜線的雷射輸出，在工業、軍事、醫療、科研等方面得到了廣泛的應用。目前的雷射器使用中只有部分能量在發生雷射時被轉換，其餘能量轉換為氣體的熱能，使溫度升高，而氣體溫度的升高，將引起雷射上能級的消激發和雷射下能級的熱激發，這都會使粒子的反轉數減少；並且，氣體溫度的升高，將使譜線展寬，導致增益係數下降；特別是，氣體溫度的升高，還將引起二氧化碳分子的分解，降低放電管內的二氧化碳分子濃度，這些因素都會使雷射器的輸出功率下降，甚至產生「溫度猝滅」。目前為了降低雷射器的溫度，是在放電管外套設冷卻裝置來降低放電管的溫度，在雷射器兩端的反射鏡片和輸出鏡片上分別設置冷卻裝置來冷卻反射鏡片和輸出鏡片的溫度，目前使用的冷卻裝置，內部有冷卻液儲納腔，並在冷卻液儲納腔上設置有冷卻液進口和冷卻液出口。在使用時，冷卻裝置貼緊輸出鏡片和反射鏡片，冷卻液從冷卻液進口進入冷卻液儲納腔然後從冷卻液出口流出，從而實現冷卻輸出鏡片和反射鏡片目的。實際使用中，對於反射鏡片而言,只有中間部分的反射鏡片對雷射束進行反射，雷射束並沒有落在外圍部分的鏡片上，從而導致了反射鏡片上的溫度呈現出從中部向外圍逐步降低的溫度梯度。 目前的雷射器反射鏡片冷卻裝置是整體貼合在反射鏡片上，對反射鏡片進行整體的冷卻，雖然反射鏡片的溫度得到了降低，但是反射鏡片上的依然呈現出中部溫度相對較高，而外圍溫度相對較低的溫度梯度，這種溫度梯度出現在反射鏡片上，使得反射鏡片中部的膨脹幅度大於外圍的膨脹幅度，影響反射鏡片安裝精度的同時也降低了反射鏡片的工作壽命。另外，由於目前的雷射器反射鏡片冷卻裝置是整體貼合在反射鏡片上，冷卻裝置只能夠對雷射器反射鏡片進行冷卻，而雷射器安裝反射鏡片的端部卻不能夠得到冷卻。所以，目前亟需一種能夠在雷射器工作時，均勻冷卻反射鏡片，並且能夠冷卻雷射器端部的二氧化碳雷射器。
發明內容
本發明的目的在於:針對現有雷射器反射鏡片冷卻裝置在冷卻雷射器反射鏡片時，不能消除雷射器反射鏡片上的溫度梯度，導致影響反射鏡片安裝精度的同時也降低了反射鏡片的工作壽命，並且雷射器安裝反射鏡片的端部卻不能夠得到冷卻的不足，提供了一種能夠均勻冷卻反射鏡片，避免反射鏡片上出現較高的溫度梯度，從而提高反射鏡片安裝精度和工作壽命，並且能夠冷卻雷射器端部的二氧化碳雷射器。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為:
一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，包括雷射器、所述雷射器兩端分別設置有輸出鏡片和反射鏡片，所述輸出鏡片上設置有輸出鏡片冷卻套，所述雷射器安裝所述反射鏡片的端部套設有一端密閉另一端敞開的套殼，所述套殼的敞開端與所述雷射器之間設置有用於密封所述套殼與所述雷射器之間間隙的絕緣墊，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔將所述反射鏡片以及安裝該反射鏡片的雷射器端部密封在內，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔內填充有冷卻液，所述殼體外側端部設置有冷卻裝置，所述套殼的敞開端與所述雷射器之間還設置有用於密封所述密閉空腔的密封膠。雷射器工作時，反射鏡片和雷射器安裝反射鏡片的端部的溫度升高，冷卻液迅速的將反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的熱量傳遞到套殼上，套殼外側端部設置的冷卻裝置冷卻套殼，從而達到冷卻反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的效果，並且由於設置了絕緣墊，防止了雷射器端部對外放電的危險。作為本發明的優選方案，所述反射鏡片背離所述雷射器的端面上同心設置有導熱片，所述導熱片與所述反射鏡片之間具有間隙，所述導熱片中部凸起與所述反射鏡片中部貼緊，所述導熱片外圍與所述反射鏡片外圍隔開，所述導熱片邊緣與所述反射鏡片邊緣之間設置有密封膠，在所述反射鏡片和所述導熱片之間形成圓環形空腔。由於反射鏡片只有中間部分對雷射束進行反射，雷射束並沒有落在反射鏡片的外圍部分上，所以反射鏡片中部溫度遠遠高於外圍溫度，在反射鏡片上形成較大的溫度梯度，在導熱片的中部設置凸起，將導熱片的凸起貼緊反射鏡片溫度較高的中部，反射鏡片外圍與導熱片外圍之間通過空氣隔開，使得反射鏡片中部的熱量能夠快速的傳遞到導熱片上，而反射鏡片外圍的熱量通過空氣後再傳遞到導熱片，熱量傳 遞較為緩慢，導熱片上的熱量通過冷卻液傳遞到套殼上，套殼經冷卻裝置冷卻後，反射鏡片中部和外圍的溫度梯度大幅下降，提高反射鏡片安裝精度和工作壽命。作為本發明的優選方案，所述套殼內側端面中部嚮導熱片凸起並與所述導熱片接觸。在安裝時，方便套殼的定位和安裝。作為本發明的優選方案，所述導熱片為金屬導熱片。採用金屬材料作為導熱片，由於金屬材料具有良好的熱傳導率，提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述導熱片為紫銅。紫銅具有較大的熱傳導率，進一步提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述導熱片的凸起與所述反射鏡片之間設置有粘結劑。由於導熱片與反射鏡片的硬度都較高，難以保證導熱片與反射鏡片緊密貼合，從而影響反射鏡片的冷卻效果，在導熱片的凸起與反射鏡片之間設置粘結劑，填補了導熱片與反射鏡片間的細微間隙，使得反射鏡片上的熱量能夠良好的傳遞到導熱片上，提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述冷卻液為冷卻油。冷卻油具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。
作為本發明的優選方案，所述套殼為陶瓷材料。由於陶瓷材料具有良好的熱傳導能力，從而進一步的提高了對反射鏡片的冷卻效果；同時，由於陶瓷材料具有良好的絕緣性能，所以採用陶瓷材料作為套殼，也避免了雷射器內電極的高壓對外部放電的危險。作為本發明的優選方案，所述套殼為氧化鋁陶瓷。氧化鋁陶瓷具有良好的熱傳導能力，提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼為氧化鎂陶瓷。氧化鎂陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼為氧化鈹陶瓷。氧化鈹陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼為氧化釔陶瓷。氧化釔陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的冷卻效果。本發明的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，在安裝反射鏡片的雷射器端部設置陶瓷套殼，通過陶瓷套殼將安裝反射鏡片的雷射器端部、反射鏡片以及設置在反射鏡片上的導熱片密封在套殼內，並在套殼的密閉空腔內注入冷卻液，然後在套殼外端部設置冷卻裝置，雷射器工作時，反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的溫度升高，冷卻液迅速的將反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的熱量傳遞到套殼上，套殼外側端部設置的冷卻裝置冷卻套殼，從而達到冷卻反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部的效果；同時，由於在反射鏡片同心設置有中部凸起的導熱片，在雷射器工作時，由於反射鏡片只有中間部分對雷射束進行反射，雷射 束並沒有落在反射鏡片的外圍部分上，所以反射鏡片中部溫度遠遠高於外圍溫度，在反射鏡片上形成較大的溫度梯度，在導熱片的中部設置凸起，將凸起貼緊反射鏡片溫度較高的中部，反射鏡片外圍與導熱片外圍之間通過空氣隔開，使得反射鏡片上中部的熱量能夠快速的傳遞到導熱片上，而反射鏡片外圍的熱量通過空氣後再傳遞到導熱片，熱量傳遞較為緩慢，導熱片上的熱量通過冷卻液傳遞到套殼上，套殼經冷卻裝置冷卻後，反射鏡片中部和外圍的溫度梯度大幅下降，提高反射鏡片安裝精度和工作壽命。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是:
1、能夠同時冷卻反射鏡片和安裝該反射鏡片的雷射器端部。2、大幅降低反射鏡片上的溫度梯度。3、採用了冷卻油作為冷卻液，提高了冷卻效率。4、採用了陶瓷材料作為套殼，進一步提高了冷卻效率。
圖1為本發明的雷射器反射鏡片安裝端的剖視 圖2為本發明的結構示意圖，
圖中標記:1_雷射器，2-輸出鏡片，3-反射鏡片，4-輸出鏡片冷卻套，5-套殼，6-絕緣墊，7-冷卻液，8-冷卻裝置，9-導熱片，10。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1和圖2所示的一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，包括雷射器1、所述雷射器I兩端分別設置有輸出鏡片2和反射鏡片3，所述輸出鏡片2上設置有輸出鏡片冷卻套4，所述雷射器I安裝所述反射鏡片3的端部套設有一端密閉另一端敞開的套殼5，所述套殼5的敞開端與所述雷射器I之間設置有用於密封所述套殼5與所述雷射器I之間間隙的絕緣墊6，所述套殼5與所述絕緣墊6之間的密閉空腔將所述反射鏡片3以及安裝該反射鏡片3的雷射器I端部密封在內，所述套殼5與所述絕緣墊6之間的密閉空腔內填充有冷卻液7，所述殼體5外側端部設置有冷卻裝置8，所述套殼5的敞開端與所述雷射器I之間還設置有用於密封所述密閉空腔的密封膠。雷射器工作時，反射鏡片3和雷射器I安裝反射鏡片3的端部的溫度升高，冷卻液7迅速的將反射鏡片3和雷射器I端部的熱量傳遞到套殼5上，套殼5外側端部設置的冷卻裝置8冷卻套殼5，從而達到冷卻反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的效果，並且由於設置了絕緣墊，防止了雷射器I端部對外放電的危險。作為本發明的優選方案，所述反射鏡片3背離所述雷射器I的端面上同心設置有導熱片9，所述導熱片9與所述反射鏡片3之間具有間隙，所述導熱片9中部凸起與所述反射鏡片3中部貼緊 ，所述導熱片9外圍與所述反射鏡片3外圍隔開，所述導熱片9邊緣與所述反射鏡片3邊緣之間設置有密封膠，在所述反射鏡片3和所述導熱片9之間形成圓環形空腔。由於反射鏡片3隻有中間部分對雷射束進行反射,雷射束並沒有落在反射鏡片3的外圍部分上，所以反射鏡片3中部溫度遠遠高於外圍溫度，在反射鏡片3上形成較大的溫度梯度，在導熱片9的中部設置凸起，將導熱片9的凸起貼緊反射鏡片3溫度較高的中部，反射鏡片3外圍與導熱片9外圍之間通過空氣隔開，使得反射鏡片3中部的熱量能夠快速的傳遞到導熱片9上，而反射鏡片3外圍的熱量通過空氣後再傳遞到導熱片9，熱量傳遞較為緩慢，導熱片9上的熱量通過冷卻液7傳遞到套殼5上，套殼5經冷卻裝置8冷卻後，反射鏡片3中部和外圍的溫度梯度大幅下降，提高反射鏡片3安裝精度和工作壽命。作為本發明的優選方案，所述套殼5內側端面中部嚮導熱片9凸起並與所述導熱片9接觸。在安裝時，方便套殼5的定位和安裝。作為本發明的優選方案，所述導熱片9為金屬導熱片9。採用金屬材料作為導熱片9，由於金屬材料具有良好的熱傳導率，提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I立而部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述導熱片9為紫銅。紫銅具有較大的熱傳導率，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述導熱片9的凸起與所述反射鏡片3之間設置有粘結齊U。由於導熱片9與反射鏡片3的硬度都較高，難以保證導熱片9與反射鏡片3緊密貼合，從而影響反射鏡片3的冷卻效果，在導熱片9的凸起與反射鏡片3之間設置粘結劑，填補了導熱片9與反射鏡片3間的細微間隙，使得反射鏡片3上的熱量能夠良好的傳遞到導熱片9上，提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述冷卻液7為冷卻油。冷卻油具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。
作為本發明的優選方案，所述套殼5為陶瓷材料。由於陶瓷材料具有良好的熱傳導能力，從而進一步的提高了對反射鏡片3和雷射器I安裝反射鏡片3的端部的冷卻效果；同時，由於陶瓷材料具有良好的絕緣性能，所以採用陶瓷材料作為套殼5，也避免了雷射器I內電極的高壓對外部放電的危險。作為本發明的優選方案，所述套殼5為氧化鋁陶瓷。氧化鋁陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼5為氧化鎂陶瓷。氧化鎂陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼5為氧化鈹陶瓷。氧化鈹陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。作為本發明的優選方案，所述套殼5為氧化釔陶瓷。氧化釔陶瓷具有良好的熱傳導能力，進一步提高了對反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的冷卻效果。本發明的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，在安裝反射鏡片3的雷射器I端部設置套殼5，通過套殼5將安裝反射鏡片3的雷射器I端部、反射鏡片3以及設置在反射鏡片3上的導熱片9密封在套殼5內，並在套殼5的密閉空腔內注入冷卻液7，然後在套殼5外端部設置冷卻裝置8，雷射器I工作時，反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的溫度升高，冷卻液7迅速的將反射鏡片3和雷射器I端部的熱量傳遞到套殼5上，套殼5外側端部設置的冷卻裝置8冷卻套殼5，從而達到冷卻反射鏡片3和安裝該反射鏡片3的雷射器I端部的效果；同時，由於在反射鏡片3同心設置有中部凸起的導熱片9，在雷射器I工作時，由於反射鏡片3隻有中間部分對雷射束進行反射，雷射束並沒有落在反射鏡片3的外圍部分上，所以反射鏡片3中部溫度遠遠高於外圍溫度，在反射鏡片3上形成較大的溫度梯度，在導熱片9的中部設置凸起，將導熱片9的凸起貼緊反射鏡片3溫度較高的中部，反射鏡片3外圍與導熱片9外圍之間 通過空氣隔開，使得反射鏡片3中部的熱量能夠快速的傳遞到導熱片9上，而反射鏡片3外圍的熱量通過空氣後再傳遞到導熱片9，熱量傳遞較為緩慢，導熱片9上的熱量通過冷卻液7傳遞到套殼5上，套殼5經冷卻裝置8冷卻後，反射鏡片3中部和外圍的溫度梯度大幅下降，提高反射鏡片3安裝精度和工作壽命。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，包括雷射器、所述雷射器兩端分別設置有輸出鏡片和反射鏡片，所述輸出鏡片上設置有輸出鏡片冷卻套，其特徵在於，所述雷射器安裝所述反射鏡片的端部套設有一端密閉另一端敞開的套殼，所述套殼的敞開端與所述雷射器之間設置有用於密封所述套殼與所述雷射器之間間隙的絕緣墊，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔將所述反射鏡片以及安裝該反射鏡片的雷射器端部密封在內，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔內填充有冷卻液，所述殼體外側端部設置有冷卻裝置，所述套殼的敞開端與所述雷射器之間還設置有用於密封所述密閉空腔的密封膠。
2.根據權利要求1所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述反射鏡片背離所述雷射器的端面上同心設置有導熱片，所述導熱片與所述反射鏡片之間具有間隙，所述導熱片中部凸起與所述反射鏡片中部貼緊，所述導熱片邊緣與所述反射鏡片邊緣之間設置有密封膠，在所述反射鏡片和所述導熱片之間形成圓環形空腔。
3.根據權利要求2所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述套殼內側端面中部嚮導熱片凸起並與所述導熱片接觸。
4.根據權利要求3所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述導熱片為金屬導熱片。
5.根據權利要求4所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述導熱片為紫銅。
6.根據權利要求5所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述導熱片的凸起與所述反射鏡片之間設置有粘結劑。
7.根據權利要求6所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述冷卻液為冷卻油。
8.根據權利要求1-6任意一項所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述套殼為陶瓷材料。
9.根據權利要求8所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述套殼為氧化鋁陶瓷。
10.根據權利要求8所述的帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，其特徵在於，所述套殼為氧化鈹陶瓷。
全文摘要
本發明涉及一種雷射器裝置，特別涉及一種帶油液冷卻套的二氧化碳雷射器，包括雷射器、所述雷射器兩端分別設置有輸出鏡片和反射鏡片，所述輸出鏡片上設置有輸出鏡片冷卻套，所述雷射器安裝所述反射鏡片的端部套設有一端密閉另一端敞開的套殼，所述套殼的敞開端與所述雷射器之間設置有用於密封所述套殼與所述雷射器之間間隙的絕緣墊，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔將安裝所述反射鏡片的所述雷射器端部以及所述反射鏡片密封在內，所述套殼與所述絕緣墊之間的密閉空腔內填充有冷卻液，所述殼體外側端部設置有冷卻裝置。冷卻液將反射鏡片和雷射器端部的熱量傳遞到套殼上，經冷卻裝置冷卻，從而冷卻反射鏡片和雷射器安裝反射鏡片的端部。
文檔編號H01S3/041GK103219634SQ20131016853
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月9日 優先權日2013年5月9日
發明者殷衛援 申請人:成都微深科技有限公司