[發明專利]一種錐形相位鎖定二氧化碳激光器

無效

• 申請號: 200810045584.9
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101630807A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 劉靜倫;李育德;陳梅
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03;H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學工程和激光應用領域，主要是由錐形放電區和相關光學元件構成的相位鎖定的大功率二氧化碳激光器的構建方法及裝置。錐形相位鎖定二氧化碳激光器輸出光束經會聚系統處理后可方便地應用于金屬、非金屬材料的表面處理、焊接、切割、打孔等，可成為激光加工的重要設備。?

背景技術

激光加工是利用激光的優良的方向性、高輸出功率和相干性的特點對金屬和非金屬材料進行高精度的快速加工。用于加工的激光器，在1967年之前主要是脈沖振蕩的紅寶石激光器和釹玻璃激光器，之后，隨著連續振蕩的二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器輸出功率的提高，利用這兩種激光器進行加工也多起來。現在除二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器是主要的加工用激光器件外，正在發展的光纖激光器等也將成為加工用重要激光器。在現代制造業中，激光加工已經成為生產線的重要環節。激光加工機已形成產業，近幾年的統計資料表明，國際上激光加工機的年產值約30多億美元，主要是二氧化碳激光加工機和Nd:YAG激光加工機。二氧化碳激光加工系統的年產值約約15億美元。二氧化碳激光加工機廣泛使用軸流型和橫流型二氧化碳激光器，也采用平板波導二氧化碳激光器。軸流型二氧化碳激光器一般輸出約1KW，輸出模式好，多用于金屬材料的切割，打孔，焊接等，當然也可用于工件熱處理，表面處理等。橫流型二氧化碳激光器一般輸出10KW至幾十萬瓦，功率大，模式較差，故一般用于金屬材料工件的熱處理，表面處理等。平板波導激光器輸出功率可達500W-1000W，由于重量輕，體積小而可直接架于機床，用于切割打孔，焊接等。上述三種激光器各有其不足之處，軸流型二氧化碳激光器和橫流型二氧化碳激光器的最大缺點是其裝置特別龐大，因此加工機機頭和激光器只能是分離的，兩者之間往往有較長的距離，激光輸出后經過較長的傳輸系統后才到達加工機機頭，由于無傳輸二氧化碳激光的光纖，故光波和直線傳輸和方向的改變及到達加工機機頭后的光路控制都靠光學元件和相應控制措施來實現。平板波導二氧化碳激光器雖然可直接裝配到加工機架上，激光光源和加工機頭裝配在一起，但此種激光器的輸出功率收其結構限制，放大技術復雜。在已有的二氧化碳激光器和二氧化碳激光器的發明專利中，最接近本發明的是圓筒形二氧化碳激光器和中空錐形氣體激光器。前者在米長級器件已輸出達1KW，但至今并未在激光器產業中興盛起來，估計與其同時輸出兩束光源原因有關，且這兩束光無確定位相關系。后者的發明專利申報號為：2007100483280。它當然也包括中空圓錐型二氧化碳激光器。本發明與之根本不同點在于其激光輸出位相鎖定是確實的。而專利(申請號：2007100483280)所包含的二氧化碳激光器輸出的光束雖然是軸對稱的，但是各部分光束間存在確定的位相關系的可能性較小，故在經會聚?系統會聚后，因相干性較差而不能形成很強的相干迭加，至少是不能形成持續的相干迭加，故在激光加工中會對加工效率，特性和穩定性等產生不利影響。?

發明內容

本發明正是為了克服上述多種二氧化碳激光器和中空圓錐型氣體激光器專利的缺點而提出的，提供一種二氧化碳激光器，它將圓錐型二氧化碳激光器和軸對稱輸出光束進行相位鎖定，使會聚光束形成強烈的相干迭加，從而使其具有的激光加工的效率和特性與軸流型二氧化碳激光器的充分接近，以至于超過，而在器件體積和使用方便方面又大占優勢。使其與圓筒形CO₂激光器平板波導型CO₂激光器一樣，具有很好的緊湊性，其輸出光束質量和相干性又高于圓筒形二氧化碳激光器的，在緊湊性和輸出水平質量方面可高于平板波導器件。?