氣體激光器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種氣體激光器(1)，其包括：多個放電管(3)，所述多個放電管通過一些角塊和中間塊(4，5，14)彼此連接，其中在這些角塊中分別設(shè)置有至少一個用于激光射束(6，10)的射束引導(dǎo)的鏡元件(7，8，9)，其中這些角塊和中間塊(4，5，14)設(shè)置在諧振器框(17)上，其中所述諧振器框(17)具有至少一個冷卻通道(21)，其中所述諧振器框(17)實(shí)施為鑄件。
【專利說明】氣體激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種氣體激光器。

【背景技術(shù)】
[0002] 氣體激光器、尤其是所要求保護(hù)的類型的C02激光器例如通過TruFlow系列已知。 其包括多個放電管，這些放電管通過一些角塊和中間塊彼此連接，其中在這些角塊中分別 設(shè)置有至少一個用于激光射束的射束引導(dǎo)的鏡元件。角塊和中間塊設(shè)置在諧振器框上，其 中所述諧振器框具有一個冷卻通道或多個冷卻通道。
[0003] 氣體激光器、尤其是co2激光器具有折疊的、優(yōu)選方形的激光諧振器，在所述激光 諧振器中激光射束在一個或多個重疊放置的、平行的平面中方形地折疊，為此在每一個平 面中設(shè)置有鏡元件，所述鏡元件通常放置在四個角塊中。在這些角塊之間設(shè)置有放電管， 所述放電管具有用于激勵激光氣體的電極。激光氣體能夠由例如可以構(gòu)造為徑向鼓風(fēng)機(jī) (madial^bllse)的壓力源經(jīng)過輸送線路輸送給角塊，其中在輸送線路中通常設(shè)置有熱交 換器的一個冷卻通道或多個冷卻通道，以便在進(jìn)入角塊之前并且因此在射束引導(dǎo)空間中冷 卻激光氣體。激光氣體循環(huán)通過抽吸線路連通，通過所述抽吸線路從放電管中抽出經(jīng)加熱 的激光氣體并且將其輸送至徑向鼓風(fēng)機(jī)。在此，激光氣體的抽吸通過中間塊實(shí)現(xiàn)，所述中間 塊分別設(shè)置在角塊之間。角塊與中間塊固定在方形的諧振器框上，所述諧振器框被冷卻通 道穿過。
[0004] 諧振器框通常由抗腐蝕的不銹鋼構(gòu)成。由于不銹鋼的機(jī)械特性和物理特性，不僅 諧振器框的制造而且設(shè)置在所述諧振器框中的冷卻通道的制造伴隨著相對較高的材料成 本和制造成本以及相對費(fèi)事的制造方法。由不銹鋼制成的諧振器框的精加工也是相對耗時 且成本較高的。角塊和中間塊通常由鋁或者鋁合金構(gòu)成。由于如下事實(shí)：諧振器框和角塊 和中間塊具有不同的熱導(dǎo)率值，在溫度波動的情況下可能出現(xiàn)導(dǎo)致激光諧振器的失準(zhǔn)的機(jī) 械應(yīng)力。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的任務(wù)為，提供一種可以低成本地制造的氣體激光器。
[0006] 所述任務(wù)通過以下氣體激光器、優(yōu)選C02激光器來解決。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的氣體激光器包括多個放電管，所述多個放電管通過一些角塊和 中間塊彼此連接，其中在這些角塊中分別設(shè)置有至少一個用于激光射束的射束引導(dǎo)的鏡元 件，其中這些角塊和中間塊設(shè)置在諧振器框上，其中所述諧振器框具有至少一個冷卻通道， 其中所述諧振器框?qū)嵤殍T件。
[0008] 與例如切削制造方法、例如銑削相比，作為鑄件（Gussk0rper )制造諧振器框具 有相對較小的制造開銷或者相對較小的制造成本。優(yōu)選地，諧振器框具有一行空腔,所述空 腔通過分別在方形框的側(cè)面中央的區(qū)域中交叉的接板限界。所述接板分別在方形諧振器框 的角區(qū)域中十字形地、沿諧振器框的側(cè)面星形地設(shè)置。所述空心結(jié)構(gòu)使諧振器框穩(wěn)定。同 時，通過所述方式實(shí)施的諧振器框的重量相對較小。諧振器框?qū)嵤殍T件能夠?qū)崿F(xiàn)相對低 成本地并且以較小的開銷制造所述空心結(jié)構(gòu)。
[0009]在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，氣體激光器包括由具有至少isowAmK)的 熱導(dǎo)率的材料制造的諧振器框。通過相對較高的熱導(dǎo)率確保將諧振器框的熱變形保持在較 低水平上。
[0010]在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，氣體激光器包括由鋁或者由鋁合金構(gòu)成或者包括 鋁或者鋁合金的諧振器框。鋁具有如下優(yōu)點(diǎn)：其由于其機(jī)械特性和物理特性可以比不銹鋼 更容易地并且因此也成本更低地進(jìn)行加工。此外，其具有特別高的熱導(dǎo)率。通過選擇鋁或 鋁合金作為用于諧振器框的材料以及通過流經(jīng)諧振器框的一個或多個冷卻通道的冷卻介 質(zhì)的冷卻，在很大程度上防止諧振器框的熱變形。這能夠?qū)崿F(xiàn)諧振器框的均勻的溫度調(diào)節(jié)。 所述諧振器框到處具有相同的溫度水平。同樣，諧振器框的溫度保持恒定，優(yōu)選恰好保持在 ±0.5°c上。在一種實(shí)施方式中，固定在諧振器框上的角塊和中間塊由鋁構(gòu)成。當(dāng)諧振器框 以及角塊和中間塊由具有不同熱膨脹系數(shù)的或者具有不同熱導(dǎo)率值的材料構(gòu)成時，較大的 溫度波動可能導(dǎo)致角塊和中間塊在諧振器框上滑動，這可能導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的失準(zhǔn)。當(dāng)兩個 元件由相同的材料構(gòu)成并且近似具有相同的溫度時，在很大程度上避免了以上情況。
[0011] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中,在鑄件中一體地成形一個或多個冷卻通道。這具 有以下優(yōu)點(diǎn)：能夠在很大程度上無泄漏地冷卻諧振器框，因?yàn)楸苊庥啥嗖考?gòu)造的冷卻通 道的部分區(qū)段。
[0012] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，冷卻通道包括鑄入諧振器框中的管路元件。與通 過切削的方法、例如打孔制造的冷卻通道相比，這具有以下優(yōu)點(diǎn)：使生產(chǎn)成本或者生產(chǎn)開銷 較低。
[0013] 優(yōu)選地，至少一個冷卻通道由防腐蝕的材料、優(yōu)選由不銹鋼制造。這能夠?qū)崿F(xiàn)諧振 器框的無泄漏的冷卻并且由此在總體上提高氣體激光器的過程可靠性。這樣的冷卻通道能 夠整合到所有的或者幾乎所有的激光器冷卻循環(huán)中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1以截面示圖示出具有折疊的激光諧振器的co2氣體激光器的實(shí)施例的俯視 圖，
[0015] 圖2示出圖1中的C02氣體激光器的透視圖，
[0016] 圖3示出諧振器框的實(shí)施例的俯視圖，
[0017] 圖4以截面示圖示出圖3中的諧振器框的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 在圖1中和在圖2中示出的C02氣體激光器1具有方形折疊的激光諧振器2,所述 激光諧振器具有四個彼此連接的激光放電管3,這些激光放電管通過角塊4、5彼此連接。在 激光放電管3的軸線方向上延伸的激光射束6用點(diǎn)劃線示出。角塊4中的轉(zhuǎn)向鏡7用于將 激光射束6分別轉(zhuǎn)向90°。在這些角塊中的一個角塊5中設(shè)置有一個反射鏡 8和一個部分 透射的耦合輸出鏡9。反射鏡8構(gòu)造成高反射的并且以180°反射激光射束6,從而以相反 的方向重新通過激光放電管3。
[0019] 激光射束6的一部分在部分透射的耦合輸出鏡9處從激光諧振器2中耦合輸出， 其余部分留在激光諧振器2中并且重新通過激光放電管3。通過耦合輸出鏡9從激光諧振 器2中耦合輸出的激光射束在圖1中用10表示。
[0020] 在折疊的激光諧振器2的中央設(shè)置有徑向鼓風(fēng)機(jī)11作為用于激光氣體--在此 C02的壓力源，所述徑向鼓風(fēng)機(jī)通過用于激光氣體的輸送殼體12與角塊4、5連接。在角塊 4、5之間在中間設(shè)置有激光諧振器2的中間塊14,所述中間塊與抽吸殼體13連接，所述抽 吸殼體13用于從激光諧振器2中抽吸激光氣體以及反饋給徑向鼓風(fēng)機(jī)11。激光放電管3內(nèi) 部的激光氣體的流動方向以及輸送殼體與抽吸殼體12、13中的激光氣體的流動方向在圖1 中通過箭頭說明。激光氣體的激勵通過電極15實(shí)現(xiàn)，所述電極與激光放電管3鄰近地設(shè)置 并且與未示出的高頻發(fā)生器連接。作為高頻發(fā)生器可以使用例如具有激勵頻率為13. 56MHz 或27. 12MHz的電子管發(fā)生器或晶體管發(fā)生器。殼體4、5以及14固定在諧振器框17上。殼 體4、5和14優(yōu)選由鋁制造。
[0021] 圖3示出這種諧振器框17的結(jié)構(gòu)。角塊或中間塊4、5、14安裝在連接法蘭18或 19上。諧振器框17通過鑄造方法優(yōu)選由鋁制造。諧振器框17具有空心結(jié)構(gòu)，其中一行十 字形或星形設(shè)置的接板將諧振器框17的外側(cè)彼此連接。當(dāng)重量相對較小時，這使振器框17 穩(wěn)定。此外，諧振器框17具有在很大程度上對稱的兩件式結(jié)構(gòu)，其中劃分平行于基面X延 伸。在所述平面X中，兩個在很大程度上平行延伸的冷卻通道 21鑄入諧振器框17中（圖 4)。通過位于其中的冷卻介質(zhì)的冷卻與鋁的良好導(dǎo)熱性共同實(shí)現(xiàn)諧振器塊17的均勻的溫 度調(diào)節(jié)。由于其耐腐蝕性，冷卻通道21能夠應(yīng)用在激光諧振器 2的所有冷卻循環(huán)中。優(yōu)選 地，冷卻通道21沿著諧振器框17的整個周邊延伸，其中進(jìn)口和出口設(shè)置在角塊4、5中的一 個角塊的區(qū)域中。在一個實(shí)施例中，冷卻通道21由彼此接合的部分冷卻通道元件組成。然 而在一個特別優(yōu)選的實(shí)施例中，冷卻通道作為連續(xù)的管路元件一體地實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1. 一種氣體激光器（1)，其包括： 多個放電管（3)，所述多個放電管通過一些角塊和中間塊（4,5,14)彼此連接，其中， 在這些角塊中分別設(shè)置有至少一個用于激光射束出，1〇)的射束引導(dǎo)的鏡元件（7,8,9)，其 中，這些角塊和中間塊（4,5,14)設(shè)置在諧振器框（17)上，其中，所述諧振器框（17)具有至 少一個冷卻通道（21)， 其特征在于， 所述諧振器框（17)實(shí)施為鑄件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體激光器（1)，其中，所述諧振器框（17)由具有至少150W/ mK的熱導(dǎo)率的材料制造。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體激光器（1)，其中，所述諧振器框（17)包括鋁或鋁 合金。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體激光器（1)，其中，所述至少一個冷卻通道（21) - 體地在所述鑄件中成形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體激光器（1)，其中，所述至少一個冷卻通道（21)包 括至少一個管路元件，所述至少一個管路元件鑄入所述鑄件中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體激光器（1)，其中，所述至少一個冷卻通道（21)由 防腐蝕的材料制造。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體激光器（1)，其中，所述諧振器框（17)由鋁或鋁合 金構(gòu)成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體激光器（1)，其中，所述至少一個冷卻通道（21)由不銹 鋼制造。
【文檔編號】H01S3/02GK204067840SQ201320897488
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月15日
【發(fā)明者】T·策勒, F·魏爾 申請人:通快激光與系統(tǒng)工程有限公司