專利名稱：一種激光器的擴(kuò)束裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種激光器的擴(kuò)束裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型技術(shù)方案涉及激光器擴(kuò)束機(jī)構(gòu)，具體涉及實(shí)現(xiàn)大幅面切割的外置擴(kuò)束裝置。
背景技術(shù)：
隨著大功率氣體激光器在切割、焊接、熔覆等行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的用途，尤其在切 割領(lǐng)域，更是占據(jù)了 85%以上的應(yīng)用市場(chǎng)。作為對(duì)大功率氣體激光器切割品質(zhì)的要求，逐漸 被擺在人們的視野內(nèi)。人們不再滿足于只是將鋼板等材料切割下來(lái)就可以的現(xiàn)狀，而是根 據(jù)具體的實(shí)際加工要求，對(duì)切割平臺(tái)內(nèi)的大幅面連續(xù)切割能力和大幅面連續(xù)切割時(shí)切割斷 面前后端的品質(zhì)一致性，及免補(bǔ)充加工(如打磨多余毛刺)等技術(shù)品質(zhì)要求，逐一被提到衡 量大功率氣體激光器的品質(zhì)能力范疇來(lái)?，F(xiàn)有的PRC大功率氣體激光器光束，在機(jī)床工作幅面內(nèi)進(jìn)行傳播，隨著光程的延 伸，光束直徑逐漸變大，瑞利長(zhǎng)度僅為2. 8米，光斑直徑間的最大差距為12毫米。由于光束 直徑變化過(guò)大，致使在機(jī)床不同位置上面的聚焦焦點(diǎn)差異巨大。嚴(yán)重影響了加工效果的一 致性。使得沒有辦法完成大幅面的連續(xù)切割或者高精度的板材加工。已經(jīng)嚴(yán)重制約了 PRC 大功率氣體激光器的加工能力和實(shí)際應(yīng)用范圍。說(shuō)明PRC是指美國(guó)PRC(Penn Research Corporation)公司(北美最大的快速 軸流C02激光器制造廠家)，本文中的PRC激光器，是指在我們國(guó)內(nèi)比較廣泛應(yīng)用的該公司 生產(chǎn)的大功率激光器。由于PRC激光器光束直徑的變化，引起在機(jī)床上的聚焦焦點(diǎn)變化，造成加工精度 和加工一致的無(wú)法保證，同時(shí)也嚴(yán)重影響整理激光切割設(shè)備加工效率。因此，提供一種為 PRC激光器光束整形裝置，已經(jīng)成為PRC大功率激光器當(dāng)前應(yīng)用急需解決的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有PRC激光器光束直徑的變化，引起在機(jī)床上的聚焦焦點(diǎn)變化，出現(xiàn) 加工精度和加工一致的無(wú)法保證的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種激光器外置擴(kuò)束裝置。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種激光器的擴(kuò)束裝置，包 括主體、光路依序通過(guò)的第一、第二、第三、第四反射鏡片，所述第一反射鏡片和第三反射鏡 片設(shè)置在所述安裝支架的一側(cè)，所述第二反射鏡片和第四反射鏡片設(shè)置在所述安裝支架的 另一側(cè)，所述第二反射鏡片為凸面反射鏡片，第三反射鏡片為凹面反射鏡片。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第二反射鏡片和所述第三反射鏡片的入射角 為大于O度且小于4. 5度。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第二反射鏡片和第三反射鏡的入射角為大于 1.5度且小于3度。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第二反射鏡片的曲率半徑為1. 6米至3. 6米。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第二反射鏡片的曲率半徑為2. O米至2. 4米。[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第三反射鏡片的曲率半徑為3米至5米。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第三反射鏡片的曲率半徑為3. 8米至4. 2米。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述第一反射鏡片、第二反射鏡片、第三反射鏡片和第四反射鏡有光線射過(guò)來(lái)的一面設(shè)置有低吸收率零相位偏移膜層。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為還包括設(shè)置在所述主體上的多個(gè)鏡腔，所述四個(gè) 鏡片設(shè)置在各自的鏡腔內(nèi)。本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案為所述鏡腔設(shè)有調(diào)節(jié)鏡片的調(diào)節(jié)螺桿。本實(shí)用新型提供的一種激光器的擴(kuò)束裝置，通過(guò)光路箱式主體將相應(yīng)的鏡片鏡腔 合理配置空間技術(shù)參數(shù)，組成光束整形的擴(kuò)束裝置。該激光器外置擴(kuò)束整形裝置的特征是 結(jié)構(gòu)形式和安裝方式簡(jiǎn)單快捷，外觀結(jié)構(gòu)緊湊，布局穩(wěn)定可靠合理。對(duì)光路傳輸?shù)倪^(guò)程進(jìn)行 密封保護(hù)，確保該裝置使用的安全性及光束傳輸品質(zhì)的可靠性。相對(duì)固定的鏡腔安裝位置 確保裝配調(diào)試過(guò)程中鏡片安裝位置的重復(fù)性和可靠性，使得該裝置在外場(chǎng)維護(hù)和安裝時(shí)具 有很高的可操作性和很高的調(diào)試效率。本實(shí)用新型使用直線折疊結(jié)構(gòu)(通過(guò)光路反射的形式)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方 便，零部件加工精度要求下降，使成本更低，保證了激光器光束質(zhì)量的穩(wěn)定性。

圖1為本實(shí)用新型一種激光器的擴(kuò)束裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一種激光器的擴(kuò)束裝置的另一角度立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型一種激光器的擴(kuò)束裝置的光路走向示意圖。圖中各部件名稱如下第一反射鏡片1、第二反射鏡片2、第三反射鏡片3、第四反 射鏡片4、主體5、調(diào)節(jié)螺桿6、第一鏡腔10、第二鏡腔20、第三鏡腔30、第四鏡腔40。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行展開說(shuō)明如圖1至圖2所示為本實(shí)用新型的一種激光器的擴(kuò)束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本激光 器擴(kuò)束裝置尤其涉及大功率氣體激光器的外置擴(kuò)束裝置，包括光路箱式主體5 ；固定在該 光路箱式主體5上的四個(gè)鏡腔，分別為第一、第二、第三、第四鏡腔10、20、30、40 ；分別固定 在所述四個(gè)鏡腔10、20、30、40內(nèi)的四個(gè)鏡片，分別為第一反射鏡片1、第二反射鏡片2、第三 反射鏡片3、第四反射鏡片4;及調(diào)節(jié)鏡片在所固定的鏡腔內(nèi)位置的多個(gè)調(diào)節(jié)螺桿6。其中， 所述第一反射鏡片1、第二反射鏡片2、第三反射鏡片3和第二反射鏡4有光線射過(guò)來(lái)的一 面設(shè)置有超低吸收率零相位偏移膜層。所述第二反射鏡片2為凸面反射鏡，其曲率半徑為1. 6米至3. 6米，其曲率半徑優(yōu) 選為2.0米至2. 4米。所述第三反射鏡片3為凹面反射鏡，其曲率半徑為3米至5米，其率半徑優(yōu)選為 3. 8米至4. 2米。所述第一、第三反射鏡片1、3安裝固定在光路箱式主體5的一側(cè)，所述第二、第四 反射鏡片2、4安裝固定在光路箱式主體5的另一側(cè)。所述第一反射鏡片1、第二反射鏡片2、第三反射鏡片3和第四反射鏡片4位置關(guān)系滿足如下光路光束從入光口(圖未示)進(jìn)入本擴(kuò)束裝置后，首先進(jìn)入第一反射鏡片1， 通過(guò)第一反射鏡片1的反射光線射到第二反射鏡片2上，由于第二反射鏡片2是凸面反射 鏡，該凸面反射鏡將原始光斑擴(kuò)大，并將光束反射光線射到第三反射鏡片3上，由于第三反 射鏡片3是凹面反射鏡，該凹面反射鏡將由第二反射鏡片2擴(kuò)大的光斑收縮，并且在一定距 離內(nèi)形成較小的光束，光束整形后由第三反射鏡片3的反射光線射到第四反射鏡片4上，調(diào) 整光束最終傳播方向，從本擴(kuò)束裝置中進(jìn)入待工作的場(chǎng)合。通過(guò)所述第二反射鏡片2和第三反射鏡片3的入射光和反射光夾角大于0度且小于9度，S卩所述第二反射鏡片2和所述第三反射鏡片3的入射角為大于0度且小于4. 5度； 通過(guò)所述第二反射鏡片2和第三反射鏡片3的入射光和反射光在同一平面內(nèi)的夾角優(yōu)選大 于3度且小于6度。即所述第二反射鏡2和第三凹面反射鏡3的入射角優(yōu)選為大于1. 5度 且小于3度(如圖3所示)。使用中，本實(shí)用新型的一種激光器擴(kuò)束裝置，為大功率氣體激光器光束整形裝置， 是特別為PRC大功率氣體激光器設(shè)計(jì)定制的一款符合其光束特點(diǎn)的光束整形裝置。本裝置 結(jié)合零相位偏移的高反鍍膜，將容易發(fā)散的PRC激光器光束進(jìn)行整形，以此來(lái)保持光束直 徑的一致。裝置通過(guò)曲率半徑1. 6 3. 6m凸面的反射鏡和曲率半徑3 5m凹面的反射鏡， 在鏡片的空間擺放由安裝箱體來(lái)固定，主要是確保通過(guò)凸面鏡片和凹面鏡片的入射光線和 反射光線在同一平面內(nèi)的夾角大于0度且小于9度。如圖1所示，光束從入光口進(jìn)入擴(kuò)束裝置，先進(jìn)入第一反射鏡片1，通過(guò)第一反射 鏡片1反射到第二反射鏡片2上。第二反射鏡片2是凸面反射鏡，可以將原始光斑擴(kuò)大，反 射到第三反射鏡片3上。第三反射鏡片3是凹面反射鏡，可以將被擴(kuò)大的光斑收縮，并且在 一定距離內(nèi)形成變化較小的光束。光束整形后反射到第四反射鏡4上，調(diào)整光束最終傳播 方向，從整形裝置中輸出。由于所有的鏡片1、2、3、4都由相應(yīng)的鏡腔10、20、30、40固定，這些鏡腔全部固定 在光路箱式主體5上，使得整個(gè)擴(kuò)束裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且一方面可以確保光束傳播過(guò)程的密 封性、安全性和可靠性；一方面可以通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)減少鏡片調(diào)節(jié)時(shí)的誤差，使得該裝置在安 裝裝配時(shí)簡(jiǎn)單、靈活、高效，給現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試提供了有效的便利。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于，包括主體(5)、光路依序通過(guò)的第一、第二、第三、第四反射鏡片(1)、(2)、(3)、(4)，所述第一反射鏡片(1)和第三反射鏡片(3)設(shè)置在所述主體(5)的一側(cè)，所述第二反射鏡片(2)和第四反射鏡片(4)設(shè)置在所述主體(5)的另一側(cè)，所述第二反射鏡片(2)為凸面反射鏡片，第三反射鏡片(3)為凹面反射鏡片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第二反射鏡片(2) 和所述第三反射鏡片(3)的入射角為大于O度且小于4. 5度。
3.如權(quán)利要求2所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第二反射鏡片(2) 和第三反射鏡(3)的入射角為大于1. 5度且小于3度。
4.如權(quán)利要求1所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第二反射鏡片(2) 的曲率半徑為1.6米至3. 6米。
5.如權(quán)利要求4所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第二反射鏡片(2) 的曲率半徑為2. O米至2. 4米。
6.如權(quán)利要求1所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第三反射鏡片(3) 的曲率半徑為3米至5米。
7.如權(quán)利要求6所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第三反射鏡片(3) 的曲率半徑為3. 8米至4. 2米。
8.如權(quán)利要求1至7任意一項(xiàng)所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述第一 反射鏡片(1)、第二反射鏡片(2)、第三反射鏡片(3)和第四反射鏡(4)有光線射過(guò)來(lái)的一 面設(shè)置有低吸收率零相位偏移膜層。
9.如權(quán)利要求8所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于還包括設(shè)置在所述主體 上的多個(gè)鏡腔，所述四個(gè)鏡片設(shè)置在各自的鏡腔內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的一種激光器的擴(kuò)束裝置，其特征在于所述鏡腔設(shè)有調(diào)節(jié)鏡片 的調(diào)節(jié)螺桿(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種激光器的擴(kuò)束裝置，包括主體、光路依序通過(guò)的第一、第二、第三、第四反射鏡片，所述第一反射鏡片和第三反射鏡片設(shè)置在所述主體的一側(cè)，所述第二反射鏡片和第四反射鏡片設(shè)置在所述主體的另一側(cè)，所述第二反射鏡片為凸面反射鏡片，第三反射鏡片為凹面反射鏡片。本實(shí)用新型使用直線折疊結(jié)構(gòu)(通過(guò)光路反射的形式)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，零部件加工精度要求下降，使成本更低，保證了激光器光束質(zhì)量的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23K26/38GK201552386SQ200920260598
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者盧洪湖, 張建群, 彭金明, 田社斌, 肖鵬, 陳永興, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司