一种激光转折镜装置的制作方法

本发明属于激光器及激光加工设备，具体涉及一种激光转折镜装置。

背景技术：

1、激光功率的大小和激光器的谐振腔腔长有着很大的关系，在单位长度激光功率一定的情况下，激光器谐振腔越长激光功率也就越大。激光器的折叠型谐振腔腔首尾由输出镜和全反射镜组成，中间则可以放置转折镜将不在同一轴线上的多段增益串联起来，这样激光光束就在输出镜和全反射镜之间往返传播，每经过一次激活介质就放大一次。通过设置多组转折镜，可以将更多段增益介质串联起来，从而得到一个相当长的等效腔长，增加增益长度和激光功率。折叠腔的设计，大大缩小了激光器的体积，激光器结构更加紧凑，空间利用率变高。在折叠腔这种多元件谐振腔中，随着腔长和折叠次数的增加，转折镜装置的稳定性和调节精度对激光功率和光束质量有着重要影响。此外，在激光加工中，通常需要改变激光的传输方向，使其精确稳定的到达加工区域，转折镜装置的稳定性直接影响到激光的指向稳定性，从而影响加工质量和加工速度。

2、鉴于此，本领域技术人员一直在努力寻求一种性能稳定、安装简单、调节精确、且能够精确稳定地改变激光传输方向的激光转折镜装置，但目前尚未取得满意的进展。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明创新地提出了一种性能稳定、安装简单、调节精确、且能够精确稳定地改变激光传输方向的激光转折镜装置。

2、为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

3、一种激光转折镜装置，包括至少一个转折镜单元，所述转折镜单元包括固定基座、调镜板和转折镜，所述固定基座固定在激光器谐振腔端板上，所述转折镜通过安装组件固定于所述调镜板内部，所述调镜板通过连接及调节组件固定于所述固定基座上，所述连接及调节组件包括差动螺丝、调节螺母和弹簧机构，所述固定基座上开设有与所述差动螺丝内端匹配连接的螺孔，所述差动螺丝外端穿出所述调镜板并与所述调节螺母匹配连接，所述调镜板与所述固定基座之间的所述差动螺丝上套装有所述弹簧机构。

4、优选地，所述安装组件包括镜屋、压盖和镜支撑，所述镜屋设置于所述调镜板内部并用于安装所述转折镜，所述压盖固定于所述镜屋外侧的所述调镜板上，所述镜支撑固定于所述镜屋内侧的所述调镜板上，所述压盖和所述镜支撑用于固定所述镜屋并对所述转折镜形成限位。

5、优选地，所述压盖和所述镜支撑的内径均小于所述转折镜外径，所述压盖内侧边缘与所述转折镜外端面接触并形成限位配合，所述镜支撑内侧边缘与所述转折镜内端面接触并形成限位配合，所述镜支撑与所述转折镜贴合面镜面抛光。可以保证转折镜镜片贴合此镜面，从而保证重复安装时镜片的角度不会发生改变。

6、优选地，所述转折镜与所述压盖内侧边缘以及与所述镜屋内侧壁之间、所述镜屋底部与镜支撑之间、所述镜支撑外壁与所述固定基座内壁之间均设置有密封圈。

7、优选地，所述弹簧机构包括套装于所述差动螺丝上的碟簧组，所述碟簧组两端的所述差动螺丝上均套装有平垫片。

8、优选地，所述差动螺丝内端和外端的螺纹螺距不一致，其差值为精细调节的差动螺丝转动一圈调镜板该点的移动距离；所述调镜板上设置有与所述调节螺母对应的台阶孔，所述台阶孔内设置有调节螺母座，所述调节螺母座套装在所述差动螺丝上，所述调节螺母座的一端抵住所述台阶孔的内端面，另一端抵住所述调节螺母，所述调节螺母座与所述调节螺母的接触面均为球面。

9、优选地，所述调镜板和所述固定基座之间设置有三个连接及调节组件，且均布在以所述转折镜中心为圆心的圆周上。

10、优选地，所述固定基座的纵向截面为三角形结构，所述调镜板和所述转折镜固定于所述固定基座的斜面上，所述固定基座内部设置有90°转角的通道，所述通道的进出口分别位于所述固定基座的底面和立面上。

11、优选地，所述激光转折镜装置由两个转折镜单元组成，所述两个转折镜单元中固定基座的立面相互贴合。

12、优选地，所述转折镜上设置有冷却水接头，所述转折镜内部设置有与所述冷却水接头连通的水冷流道。

13、本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

14、本发明在调镜板与固定基座之间设置有连接及调节组件，其中：通过在差动螺丝、螺孔、和调节螺母的配合作用下，能够实现对调镜板与固定基座之间相对位置的调整，使镜片具有良好的稳定性、较大的调节范围和很好的调节精度；具体为：差动螺丝保持不动时，通过旋转调节螺母可以实现对调镜板与固定基座之间相对位置的大范围调节；调节螺母保持不动时，通过旋转差动螺丝可以实现对调镜板与固定基座之间相对位置的细调，这样对调镜板与固定基座之间相对位置的调整更加灵活。

15、本发明在差动螺丝上套装弹簧机构，可以避免运输及加工中高速运动的震动对调镜装置中各部件相对位置的影响，在调节转折镜过程中，碟簧组间的相互作用，具有良好的稳定性。

16、本发明在调镜板和所述固定基座之间设置有三个连接及调节组件，且均布在以转折镜中心为圆心的圆周上。这样在将该转折镜装置用在气体激光器谐振腔中或者具有正压保护的外光路中时，这时调镜板内侧和外侧的压力不同，调镜板会由于内外侧压差而承受到压力，以转折镜中心为圆心均布的连接及调节组件可以保证这个压力均匀的分布到连接和调节组件上，从而避免由于压力不均带来的调镜板以及转折镜角度变化。

17、本发明通过设置压盖、镜屋和镜支撑对转折镜进行固定和限位，镜屋的拆卸比较方便，便于更换镜片，在镜屋装卸过程中，不影响固定基座和调镜板间的相对位置，镜片再次安装后，无需重新调整光路，为激光输出的稳定性提供了保障。本发明具有性能稳定，安装简单，调节范围大和调节精度高的特点。

18、本发明中的转折镜单元单独使用时，可以将激光的传输方向进行90°转折，两个转折镜单元组合使用时，可以将激光的传输方向进行180°转折，且转折前后的光线不重合。

技术特征：

1.一种激光转折镜装置，包括至少一个转折镜单元(1)，所述转折镜单元(1)包括固定基座(11)、调镜板(12)和转折镜(13)，所述固定基座(11)固定在激光器谐振腔端板上，所述转折镜(13)通过安装组件(14)固定于所述调镜板(12)内部，所述调镜板(12)通过连接及调节组件(15)固定于所述固定基座(11)上，其特征在于：所述连接及调节组件(15)包括差动螺丝(151)、调节螺母(152)和弹簧机构(153)，所述固定基座(11)上开设有与所述差动螺丝(151)内端匹配连接的螺孔(111)，所述差动螺丝(151)外端穿出所述调镜板(12)并与所述调节螺母(152)匹配连接，所述调镜板(12)与所述固定基座(11)之间的所述差动螺丝(151)上套装有所述弹簧机构(153)。

2.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述安装组件(14)包括镜屋(141)、压盖(142)和镜支撑(143)，所述镜屋(141)设置于所述调镜板(12)内部并用于安装所述转折镜(13)，所述压盖(142)固定于所述镜屋(141)外侧的所述调镜板(12)上，所述镜支撑(143)固定于所述镜屋(141)内侧的所述调镜板(12)上，所述镜屋(141)和所述镜支撑(143)用于固定所述镜屋(141)并对所述转折镜(13)形成限位。

3.根据权利要求2所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述压盖(142)和所述镜支撑(143)的内径均小于所述转折镜(13)外径，所述压盖(142)内侧边缘与所述转折镜(13)外端面接触并形成限位配合，所述镜支撑(143)内侧边缘与所述转折镜(13)内端面接触并形成限位配合，所述镜支撑(143)与所述转折镜(13)贴合面镜面抛光。

4.根据权利要求3所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述转折镜(13)与所述压盖(142)内侧边缘以及与所述镜屋(141)内侧壁之间、所述镜屋(141)底部与镜支撑(143)之间、所述镜支撑(143)外壁与所述固定基座(11)内壁之间均设置有密封圈(144)。

5.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述弹簧机构(153)包括套装于所述差动螺丝(151)上的碟簧组(1531)，所述碟簧组(1531)两端的所述差动螺丝(151)上均套装有平垫片(1532)。

6.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述差动螺丝(151)内端和外端的螺纹螺距不一致，其差值为精细调节的差动螺丝转动一圈调镜板该点的移动距离；所述调镜板(12)上设置有与所述调节螺母(152)对应的台阶孔(121)，所述台阶孔(121)内设置有调节螺母座(154)，所述调节螺母座(154)套装在所述差动螺丝(151)上，所述调节螺母座(154)的一端抵住台阶孔(121)的内端面，另一端抵住所述调节螺母(152)，所述调节螺母座(154)与调节螺母(152)的接触面均为球面。

7.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述调镜板(12)和所述固定基座(11)之间设置有三个连接及调节组件(15)，且均布在以所述转折镜(13)中心为圆心的圆周上。

8.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述固定基座(11)的纵向截面为三角形结构，所述调镜板(12)和所述转折镜(13)固定于所述固定基座(11)的斜面上，所述固定基座(11)内部设置有90°转角的通道(112)，所述通道(112)的进出口分别位于所述固定基座(11)的底面和立面上。

9.根据权利要求8所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述激光转折镜装置由两个转折镜单元(1)组成，所述两个转折镜单元(1)中固定基座(11)的立面相互贴合。

10.根据权利要求1所述的激光转折镜装置，其特征在于：所述转折镜(13)上设置有冷却水接头(131)，所述转折镜内部设置有与所述冷却水接头(131)连通的水冷流道(132)。

技术总结
本发明公开了一种激光转折镜装置，包括至少一个转折镜单元，所述转折镜单元包括固定基座、调镜板和转折镜，所述固定基座固定在激光器谐振腔端板上，所述转折镜通过安装组件固定于所述调镜板内部，所述调镜板通过连接及调节组件固定于所述固定基座上，所述连接及调节组件包括差动螺丝、调节螺母和弹簧机构，所述固定基座上开设有与所述差动螺丝内端匹配连接的螺孔，所述差动螺丝外端穿出所述调镜板并与所述调节螺母匹配连接，所述调镜板与所述固定基座之间的所述差动螺丝上套装有所述弹簧机构。本发明激光转折镜装置的性能稳定，安装简单，调节范围大，调节精度高，且能够精确稳定地改变光束传输方向。

技术研发人员：李增祥,候双,穆冬,贾鹏
受保护的技术使用者：沧州沃福激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24