專(zhuān)利名稱(chēng)：一種激光反射腔鏡組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光器及其系統(tǒng)中的光學(xué)元件技術(shù)，具體涉及一種激光諧振腔反射腔鏡組件，主要用于高功率及高能量激光器中。
背景技術(shù)：
激光光學(xué)諧振腔的反射鏡由于吸收激光能量，導(dǎo)致鏡面溫度升高和熱膨脹，鏡體在熱脹冷縮過(guò)程中由于受到約束，不能自由伸縮而發(fā)生鏡面畸變，造成輸出光束質(zhì)量和穩(wěn)定性下降。隨著激光功率越來(lái)越高，這個(gè)問(wèn)題越來(lái)越突出。激光反射鏡的畸變與鏡面吸收的激光能量、鏡體材料、冷卻結(jié)構(gòu)和裝夾方式相關(guān)。鏡面吸收的激光能量、鏡體材料、冷卻結(jié)構(gòu)受激光功率、鍍膜材料和工藝、光學(xué)加工、機(jī)械加工等水平限制。鏡體的夾持方式在鏡面畸變中起著很大作用，特別是當(dāng)鏡子材料、尺寸和結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定后。激光器的光學(xué)諧振腔中，激光反射腔鏡在實(shí)際使用過(guò)程中充當(dāng)反射鏡的作用，需要垂直激光光軸，因而激光反射腔鏡在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要在垂直光軸的平面上進(jìn)行調(diào)節(jié)，此外激光反射鏡還承擔(dān)了對(duì)激光諧振腔進(jìn)行密封的功能。因此目前激光反射腔鏡常用的夾持方式為機(jī)械式夾持。已有兩種方法得到廣泛應(yīng)用(孫峰，程祖海，張耀寧，余文峰，周次明，激光器腔鏡夾持方式對(duì)熱變形的影響，強(qiáng)激光與粒子束，2003，Voll7(l) 29-32)。一是周邊壓板法，這種方法也稱(chēng)軸向固定法。即采用與鏡子形狀相同的板材框全部或部分壓住鏡面周邊，密封圈置于鏡面或者鏡子背面，在板材框壓鏡面的過(guò)程中由于密封圈變形而實(shí)現(xiàn)密封。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)于任何鏡面形狀。但是在激光器工作鏡子受熱膨脹時(shí)，鏡面周邊由于受到板材框的約束無(wú)法在軸向自由膨脹，因而鏡面的畸變量大， 嚴(yán)重惡化光束質(zhì)量。當(dāng)激光功率高時(shí)，這種情況更加嚴(yán)重。二是徑向固定法，也稱(chēng)壓密封圈法。即將密封圈固定在鏡子的外圍，然后用壓圈壓密封圈，從而將反射鏡固定在鏡座內(nèi)，實(shí)現(xiàn)密封。這種方法是將反射鏡的徑向施加固定約束，使得激光作用下鏡子在徑向無(wú)法伸展。這種方法由于鏡面可以在軸向自由伸展，因而雖然鏡面變形大，但畸變很小。這種方法在反射鏡質(zhì)量很大時(shí)不適合，此外這種方法對(duì)鏡面和鏡子軸向方向的形狀都有要求，通常只能是規(guī)則的圓柱鏡。除此以外，還有一些夾持方法，都是對(duì)這兩種方法進(jìn)行改進(jìn)。如三小面夾持方法 位于反射鏡平面內(nèi)彼此相隔120°的一個(gè)彈性負(fù)載機(jī)構(gòu)與兩個(gè)固定約束和位于鏡面正交方向上的的三個(gè)彈性負(fù)載機(jī)構(gòu)的夾持方法(李偉，王菲，馮進(jìn)良，約束條件對(duì)反射鏡應(yīng)力與變形的影響，儀器與儀表，2009，Vol. 16，No. 2 103-104)等，這些夾持方法雖然比衍生前的夾持方法鏡面變形有所改善，但是基本原理一樣，存在一樣的缺點(diǎn)。張耀寧等(張耀寧.錐孔耦合激光鏡鏡架[P].中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN2519499，2002-10-30 ；張耀寧.一種新的鏡架一錐孔耦合激光鏡鏡架[P].中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)ZL01273469. 1,2002)研發(fā)了采用在鏡面正交方向上的的三個(gè)錐孔定位夾緊鏡子的方法。三錐孔的夾持方式的鏡面變形介于上述兩種方法之間，但鏡面的對(duì)稱(chēng)性不如上述兩種方法。此外這種三個(gè)錐孔定位夾緊鏡子方法還難以滿足激光諧振腔的密封要求，難以裝夾非圓形鏡。還有根據(jù)這兩種方法衍生而來(lái)的鏡子夾持方法，也存在類(lèi)似缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光反射腔鏡組件，該組件可以很方便地夾持激光反射腔鏡特別是大質(zhì)量、異種形狀的反射鏡；且可以方便實(shí)現(xiàn)激光諧振腔的密封；特別重要的是由于鏡面不受約束，因而鏡面畸變很小。本發(fā)明提供的一種激光反射腔鏡組件，其特征在于，包括反射鏡、前夾持器和后夾持器；反射鏡的底座部分相對(duì)鏡體部分徑向突出l_20mm，形成凸臺(tái)，后夾持器上開(kāi)有凹槽， 反射鏡的底座部分置于該凹槽內(nèi)，前夾持器上開(kāi)有臺(tái)階通孔，反射鏡穿過(guò)該臺(tái)階通孔，且臺(tái)階通孔上的臺(tái)階與反射鏡的凸臺(tái)抵接，前夾持器和后夾持器通過(guò)螺釘連接，使反射鏡的凸臺(tái)被夾緊，前夾持器的臺(tái)階通孔與反射鏡鏡體部分的側(cè)面之間留有徑向間隙。與激光諧振腔的密封可以采用軸向或者徑向密封前夾持器或后夾持器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明使反射腔鏡為凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，夾持器夾持鏡子的凸臺(tái)，從而在與鏡子實(shí)施剛性?shī)A持的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鏡面的自由伸展。本發(fā)明克服了目前激光發(fā)射腔鏡存在的鏡面受約束或者夾持無(wú)力的困難，同時(shí)能很好解決密封問(wèn)題。相對(duì)于前述的三種夾持方式，本發(fā)明提供的激光反射腔鏡組件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易裝夾、變形小、易密封、適應(yīng)任意形狀及質(zhì)量反射腔鏡等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還可適應(yīng)于異形鏡。


圖1是激光反射腔鏡組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式在激光輻照下，鏡面由于吸熱產(chǎn)生溫升而膨脹，如果鏡面的某些部位受到約束，則會(huì)使鏡面發(fā)生畸變。如果鏡面的膨脹不受約束，這樣鏡面雖然總體膨脹大，但是面型改變卻不大，即鏡面面型畸變小?？梢?jiàn)鏡面面型畸變與夾持方式有很大關(guān)系。在激光器諧振腔中， 反射鏡及其裝夾方式不僅要實(shí)現(xiàn)反射功能，還要承擔(dān)諧振腔的密封功能。在高功率激光器中，反射鏡的直徑和厚度都很大，因而質(zhì)量很大。本發(fā)明提供的小畸變激光反射腔鏡外形結(jié)構(gòu)及裝夾方法能夠?qū)崿F(xiàn)這些功能。下面結(jié)合附圖和圓形鏡實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種激光反射腔鏡組件包括具有凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的反射鏡1、 前夾持器2、密封圈3和后夾持器4四部分。凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的反射鏡1包括鏡面5和凸臺(tái)6。在該裝置不工作時(shí)，鏡子背面7的形狀與鏡面5—樣，只是尺寸比鏡面稍大，約寬l-20mm，從而形成凸臺(tái)6。后夾持器4上開(kāi)有凹槽，反射鏡1的底座部分置于該凹槽內(nèi)，前夾持器2上開(kāi)有臺(tái)階通孔，反射鏡1穿過(guò)該臺(tái)階通孔，且臺(tái)階通孔上的臺(tái)階與反射鏡1的凸臺(tái)6抵接。 前后夾持器的周邊有連接用螺釘孔。裝夾反射鏡1時(shí)，前后夾持器靠螺釘9連接，夾緊反射鏡1的凸臺(tái)6。如果是水冷鏡，還可以在后夾持器的凹槽中鑲嵌密封圈3，凹槽必須在水冷區(qū)域之外。當(dāng)該裝置工作時(shí)，將被前后夾持器緊緊固定的反射鏡1的鏡面5面向激光8輻照區(qū)；然后采用徑向密封或者軸向密封前夾持器2或后夾持器4以實(shí)現(xiàn)激光諧振腔的密封。當(dāng)激光器工作時(shí)，鏡面5由于吸熱升溫而膨脹，形成凸起的鏡面10。由于鏡面5沒(méi)有任何約束，可以自由伸展，因而凸起的鏡面10雖然總體膨脹，但是面型改變(凸起)很小，即畸變很小。由于后夾持器4內(nèi)部可以安裝密封條，因而冷卻水的密封可以很好解決。由于夾持器可以很方便地與激光諧振腔實(shí)現(xiàn)徑向密封或者軸向密封，因此激光諧振腔的密封也能很好解決。由于夾持器與鏡子之間是剛性?shī)A持，因而鏡子質(zhì)量再大也不會(huì)影響夾持效果。
本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種激光反射腔鏡組件，其特征在于，包括反射鏡(1)、前夾持器(2)和后夾持器 (4)；反射鏡(1)的底座部分相對(duì)鏡體部分徑向突出l_20mm，形成凸臺(tái)(6)，后夾持器(4)上開(kāi)有凹槽，反射鏡(1)的底座部分置于該凹槽內(nèi)，前夾持器(2)上開(kāi)有臺(tái)階通孔，反射鏡(1) 穿過(guò)該臺(tái)階通孔，且臺(tái)階通孔上的臺(tái)階與反射鏡(1)的凸臺(tái)(6)抵接，前夾持器(4)和后夾持器(2)通過(guò)螺釘連接，使反射鏡(1)的凸臺(tái)(6)被夾緊，前夾持器(2)的臺(tái)階通孔與反射鏡(1)鏡體部分的側(cè)面之間留有徑向間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光反射腔鏡組件，其特征在于，反射鏡(1)為水冷鏡，后夾持器(4)在水冷區(qū)域之外設(shè)有凹槽，凹槽中鑲嵌密封圈(3)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光反射腔鏡組件，包括反射鏡、前夾持器和后夾持器；反射鏡的底座部分相對(duì)鏡體部分徑向突出1-20mm，形成凸臺(tái)，后夾持器上開(kāi)有凹槽，反射鏡的底座部分置于該凹槽內(nèi)，前夾持器上開(kāi)有臺(tái)階通孔，反射鏡穿過(guò)該臺(tái)階通孔，且臺(tái)階通孔上的臺(tái)階與反射鏡的凸臺(tái)抵接，前夾持器和后夾持器通過(guò)螺釘連接，使反射鏡的凸臺(tái)被夾緊，前夾持器的臺(tái)階通孔與反射鏡鏡體部分的側(cè)面之間留有徑向間隙。它使反射腔鏡為凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，夾持器夾持鏡子的凸臺(tái)，從而在與鏡子實(shí)施剛性?shī)A持的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)鏡面的自由伸展。本發(fā)明克服了目前激光發(fā)射腔鏡存在的鏡面受約束或者夾持無(wú)力的困難，同時(shí)能很好解決密封問(wèn)題。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，還可適應(yīng)于異形鏡。
文檔編號(hào)H01S3/02GK102263361SQ20111016936
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者盧宏, 左都羅, 朱海紅, 程祖海, 陸培祥 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)