用于金属切割的固体激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属切割技术领域，尤其涉及一种用于金属切割的固体激光器。
【背景技术】
[0002]激光切割技术以其加工形式多样化、加工材料范围广、加工质量稳定可靠、生产效率高等特点，在工业、农业、医学、军工、科学研究及人们现代生活中得到广泛应用。
[0003]激光切割主要应用于金属和非金属材料的板材切割。汽车作为现代工业技术与信息技术的完美术都有大量应用。为提高汽车整体品质，约有60%的汽车零部件使用过激光加工。激光在切割过程中，没有传统切割方式中工件与刀具的直接接触，不产生切削力，不存在刀具磨损，因此，其切割效率可提高8~20倍，节省材料15%~30%，在大大降低生产成本的同时还能提尚广品可靠性品质。
[0004]激光切割技术以其加工精度高、切割范围广(几乎包括所有金属和非金属材料的二维和三维切割)和加工效率高等特点，在汽车制造、航空航天及非金属材料切割等领域得到广泛应用。
[0005]激光切割过程是包含材料、激光束和切割气体之间相互作用的一个多参数的复杂非线性的具有随机性和不确定性的热加工过程。影响切割过程的因素主要包括:光束模式、聚焦半径、功率密度、喷嘴类型、辅助气体种类和压力、被切割材料的热传导性等。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供一种具有结构紧凑、牢固耐用、寿命长、热效应的特点，可改善金属切割加工性能，适用于金属自动化切割的固体激光器。
[0007]本实用新型采用的技术方案是:用于金属切割的固体激光器，包括聚光腔、光学谐振腔、充电电源和冷却系统，聚光腔内设有聚光镜、工作物质、激光棒和栗浦源，工作物质呈圆柱形，激光棒和栗浦源平行穿过聚光镜；栗浦源与储能电容并联后与充电电源相连，栗浦源上缠绕有使电能转化为光能的触发电路；所述光学谐振腔是由两截做成的耦合接头，每一截都设有一个凸透镜；其中一截与光纤端面相连，另一截则与激光器相连。
[0008]聚光腔是将栗浦源发射的光能有效均匀的会聚到工作物质上，提高栗浦的转化率。
[0009]光学谐振腔的作用是使受激辐射光经反馈形成放大和震荡并输出激光。
[0010]充电电源为栗浦源提供电能，使栗浦源转化为光能。
[0011]优选的，冷却系统采用全腔冷却结构，聚光腔的外壁由石英玻璃套管组成，聚光腔内充满冷却水，冷却水在石英玻璃套管里面流动。冷却系统主要作用是降低激光棒、栗浦源、聚光腔的高温，保证设备的正常运行，牢固耐用，使用寿命长。
[0012]优选的，所述栗浦源采用光栗浦，选用氪灯、氙灯等惰性气体，是为工作物质形成粒子数反转提供光能量。
[0013]本实用新型用于金属切割的固体激光器的工作原理:采用光栗浦提供光能，而工作物质中的激活离子吸收光能，形成离子数反转，产生激光。一个凸透镜将在其焦点上的激光器发出的光变成平行光，再用另一个凸透镜聚焦到光纤端面上。这种由两截做成的耦合接头，每一截包含一个凸透镜，因为中间是平行光，两截连接部分的精密度要求不高，调节较容易，结构稳定、可靠，使用方便。
[0014]本实用新型用于金属切割的固体激光器的有益效果:
[0015]I)该用于金属切割的固体激光器的输出波长为1.06μπι，是C02激光波长的1/10，较小的波长与金属耦合效率高，改善加工性能；
[0016]2)激光器与光纤耦合，能极大提高加工的自动化程度。通过耦合的激光器经过时间分割和功率分割后，能形成多路系统，并能将一束激光传输给多个工位或远距离工位，便于实现加工柔性化；
[0017]3)该用于金属切割的固体激光器结构紧凑、牢固耐用、使用方便可靠、维修要求较低，具有体型小、寿命长、热效应小的特点。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0019]图1是本实用新型用于金属切割的固体激光器的结构示意图。
[0020]图中，I光学谐振腔，2、激光，3、光纤，4、凸透镜一，5、凸透镜而，6、工作物质，7、激光棒，8、聚光腔，9、聚光镜，10、栗浦源，11、触发电路，12、储能电容，13、充电电源，14、石英玻璃套管。
【具体实施方式】
[0021]请参照图1，本实施例用于金属切割的固体激光器，包括聚光腔、光学谐振腔、充电电源和冷却系统，聚光腔内设有聚光镜、工作物质、激光棒和栗浦源，工作物质呈圆柱形，激光棒和栗浦源平行穿过聚光镜；栗浦源与储能电容并联后与充电电源相连，栗浦源上缠绕有使电能转化为光能的触发电路；所述光学谐振腔是由两截做成的耦合接头，每一截都设有一个凸透镜；其中与光纤端面相连的一截内设有凸透镜二，而与激光器相连的一截内设有凸透镜一。
[0022]聚光腔是将栗浦源发射的光能有效均匀的会聚到工作物质上，提高栗浦的转化率。
[0023]光学谐振腔的作用是使受激辐射光经反馈形成放大和震荡并输出激光。
[0024]充电电源为栗浦源提供电能，使栗浦源转化为光能。
[0025]请参照图1，本实施例中，冷却系统采用全腔冷却结构，聚光腔的外壁由石英玻璃套管组成，聚光腔内充满冷却水，冷却水在石英玻璃套管里面流动。冷却系统主要作用是降低激光棒、栗浦源、聚光腔的高温，保证设备的正常运行，牢固耐用，使用寿命长。
[0026]请参照图1，在本实施例中，所述栗浦源采用光栗浦，选用脉冲氪灯和氙灯的一种，是为工作物质形成粒子数反转提供光能量。
[0027]上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进讲本实用新型的构思和技术方案应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.用于金属切割的固体激光器，包括聚光腔、光学谐振腔、充电电源和冷却系统，其特征在于，聚光腔内设有聚光镜、工作物质、激光棒和栗浦源，工作物质呈圆柱形，激光棒和栗浦源平行穿过聚光镜；栗浦源与储能电容并联后与充电电源相连，栗浦源上缠绕有使电能转化为光能的触发电路；所述光学谐振腔是由两截做成的耦合接头，每一截都设有一个凸透镜；其中一截与光纤端面相连，另一截则与激光器相连。2.根据权利要求1所述的用于金属切割的固体激光器，其特征在于，所述冷却系统采用全腔冷却结构，聚光腔的外壁由石英玻璃套管组成，聚光腔内充满冷却水，冷却水在石英玻璃套管里面流动。3.根据权利要求1或2所述的用于金属切割的固体激光器，其特征在于，所述栗浦源采用光栗浦，选用脉冲氪灯和氙灯中的一种。
【专利摘要】本实用新型公开一种具有结构紧凑、牢固耐用、寿命长、热效应的特点，可改善金属切割加工性能，适用于金属自动化切割的固体激光器。该用于金属切割的固体激光器，包括聚光腔、光学谐振腔、充电电源和冷却系统，聚光腔内设有聚光镜、工作物质、激光棒和泵浦源，工作物质呈圆柱形，激光棒和泵浦源平行穿过聚光镜；泵浦源与储能电容并联后与充电电源相连，泵浦源上缠绕有使电能转化为光能的触发电路；所述光学谐振腔是由两截做成的耦合接头，每一截都设有一个凸透镜；其中一截与光纤端面相连，另一截则与激光器相连。
【IPC分类】H01S3/042, G02B6/42
【公开号】CN204760738
【申请号】CN201520591466
【发明人】许高鹏, 陈海军, 柳震洋
【申请人】呼图壁县景逸雕塑艺术有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月10日