[實用新型]用于CO2激光打標機的激光諧振腔

無效

• 申請號: 00230751.0
• 申請日: 2000-08-31
• 公開（公告）號: CN2442418Y
• 公開（公告）日: 2001-08-08
• 發明（設計）人: 潘毅;陳宏中;萬滋雄
• 申請（專利權）人: 武漢金石凱激光技術有限公司
• 主分類號: H01S3/08
• 分類號: H01S3/08
• 代理公司: 武漢市專利事務所
• 代理人: 王和平

本實用新型屬激光打標機領域。

目前，激光打標機的熱點問題是如何提高打標的速度和清晰度、同時又能確保整機的可靠運行。為了達到上述目的人們采用了高速振鏡式打標機，脈沖掩模打標機等技術。這些打標機通常使用的激光器為YAG激光器或者CO₂(二氧化碳)激光器，其中的關鍵技術之一就是提高激光器的效率和輸出激光的利用率。如果效率或激光利用率不高，無疑會導致增加激光的體積、電源功率、元件的技術指標、制造成本等一系列參數，最終增加了技術難度和嚴重地影響整體性能以及可靠性。美國專利US5011253-A公開了一種“激光打標的光學系統-在激光器與掩模之間放置聚焦透鏡和凹面鏡”。該專利的發明目的是提高激光的有效利用率，但結構復雜、成本高。中國發明專利ZL92104312.0公開了一種“用于激光打標機的激光諧振腔”，其發明目的也是提高激光的有效利用率。該發明具有結構簡單、能直接輸出文字或圖案、成本低的顯著優點，但由于該激光諧振腔是開放式結構、無法實際應用于氣體激光器(氣體激光器中產生激光的工作物質是氣體必須與空氣隔離)，又由于該激光諧振腔的掩模片不便于打標時的成像調節而導致標記不清晰。

本實用新型的目的是將具有文字、圖案的掩模輸出腔鏡，替代傳統激光器中均勻的部分透過的輸出耦合鏡，將鍍金或鍍增強介質膜的鏡片作為全反射鏡，將透過率接近100％的GaAs(砷化鎵)或ZnSe(硒化鋅)作為工作氣體與空氣隔離的窗口構成實際用于CO₂激光打標機的激光諧振腔。

為了完成上述目的，本實用新型采用了以下實用的技術方案：在激光打標機的激光諧振腔中，其諧振腔的掩模輸出腔鏡(1)由具有文字、圖案的掩模透過部分和剩余的全反射部分構成，其中全反射部分與另一全反射鏡(2)構成激光諧振腔。窗口(3)的位置處于全反射鏡和掩模輸出腔之間，在全反射鏡(2)與窗口(3)之間的激光容器壁(6)上設有密封圈(7)，原則上，掩模輸出腔鏡的全反射部分反射回來的光與另一全反射鏡在激光諧振腔內形成激光振蕩，掩模輸出腔鏡的透過部分作為激光輸出。因為掩模輸出腔鏡的文字、圖案部分是鏤空的，沒有密封功能-即開放式結構，所以這樣的光學諧振腔一般是無法用于氣體激光的。因為氣體激光器的工作物質是氣體，必須與空氣隔離，所以氣體激光器都有容器將工作物質密封，一般是容器經過抽真空后再充以相關的激光氣體。因此本實用新型在此基礎上增加了將透過率接近100％的GaAs(砷化鎵)或ZnSe(硒化鋅)作為工作氣體與空氣隔離的窗口(3)構成實際用于CO2激光打標機的激光諧振腔。窗口的兩個主要作用是完全透過輸出激光和隔離密封。窗口的位置處于全反射鏡和掩模輸出腔鏡之間的激光工作物質與大氣隔離密封處，并以激光的光軸為中心。由于激光振蕩過程中會多次通過窗口，因此窗口的透過率越接近于100％對激光器越有利。

本實用新型的優點，一是輸出的激光能量全部用于打標，比普通的掩模打標機的激光能量利用率成倍或幾倍地提高，因為普通掩模打標機輸出的激光在經過掩模后能量利用率最多不超過50％，甚至只有10％。再則，可以隨意調節掩模輸出腔鏡和成像鏡之間的距離以得到最佳的物像關系而使打出的標記既清晰又可以根據實際情況在被標記物體上得到合適的標記大小。同時可以方便地更換掩模鏡而得到不同的文字和圖案以及產品批號等標記，這樣的標記具有防偽功能。

本實用新型附圖說明。

圖1為用于CO2激光打標機的激光諧振腔示意圖。

圖2為圖1中輸出掩模腔鏡(1)的A向示圖。

圖中，1掩模輸出腔鏡，2全反射鏡，3窗口，4成像鏡，5被標記物體，6激光容器壁，7密封圈。

以下為本實用新型的一個具體實施例子。掩模輸出腔鏡(1)與全反射鏡(2)之間的距離為1米(即激光諧振腔腔長1米)，窗口(3)與全反射鏡(2)之間的距離為900毫米，掩模輸出腔鏡(1)、全反射鏡(2)、窗口(3)、成像鏡(4)的尺寸都是直徑50毫米、厚度5毫米，全反射鏡(2)的曲率半徑為6米，成像鏡(4)的焦距為250毫米、它與掩模輸出腔鏡(1)的距離為500毫米，這樣的激光諧振腔就可以在香煙、酒、化裝品等商品的包裝上打出清晰的標記或批號，這樣的標記還具有防偽的功能。