本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軸快流二氧化碳激光器，由于其光束質(zhì)量好、功率高、穩(wěn)定性好、操作簡單和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代工業(yè)加工的主流光源。其中諧振腔是軸快流二氧化碳激光器的核心部件之一，一般由放電管、端板和光橋等部件組成。諧振腔的作用是選擇頻率和方向一致的光在諧振腔內(nèi)不停的進(jìn)行受激放大，從而產(chǎn)生激光。對于軸快流二氧化碳激光器來說，其進(jìn)氣結(jié)構(gòu)及諧振腔的安裝方式直接影響著激光器的放電效率和諧振腔的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的軸快流CO2激光器的諧振腔結(jié)構(gòu)有兩種：1、經(jīng)過換熱器的氣體進(jìn)去到一根中空的圓形長鋁管中，通常稱作中心管，之后將光橋和放電管安裝在中心管上，其缺點(diǎn)在于，增加了氣體流動(dòng)的中間環(huán)節(jié)-中心管，帶來了氣體的壓力損失并增加了成本和制造難度，另外放電管安裝在中心管上，中心管的形變就會(huì)使放電管的軸線偏離光軸，使激光功率和模式發(fā)生改變。2、將光橋安裝在機(jī)殼上，通過波紋管將換熱器出口與放電管進(jìn)氣口相連，其缺點(diǎn)在于光橋與機(jī)殼的隔離程度不高，機(jī)殼的振動(dòng)及形變會(huì)傳遞到光橋上，影響其穩(wěn)定性，采用波紋管連接方式，連接管道長，易產(chǎn)生氣體壓損，并且結(jié)構(gòu)設(shè)備小型化和緊湊化難度高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種壓損低、穩(wěn)定性高的軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)，包括光橋、放電管、前端板和后端板，還包括進(jìn)氣換熱器和五通管，所述放電管通過陰極支撐板固定在所述光橋上，所述光橋和放電管平行設(shè)置，所述放電管兩端分別與前端板和后端板固定連接，所述光橋兩端分別與前端板和后端板通過環(huán)氧膠粘接，所述進(jìn)氣換熱器上設(shè)有換熱器進(jìn)氣口及換熱器出氣口，所述換熱器出氣口與所述放電管的進(jìn)氣管連通，所述放電管出氣端與所述五通管進(jìn)氣端連通，所述五通管上設(shè)有氣流出口，所述進(jìn)氣換熱器一端通過關(guān)節(jié)軸承和抗扭彈簧與所述前端板連接，另一端通過滾針軸承和直線軸承與所述后端板連接。

進(jìn)一步的，所述放電管包括四根，且按兩組平行設(shè)置，每組由兩根同軸布置于五通管兩側(cè)的放電管構(gòu)成，所述五通管包括四個(gè)進(jìn)氣口和一個(gè)出氣口，四個(gè)所述進(jìn)氣口分別與四根放電管的出氣端連通。

進(jìn)一步的，所述陰極支撐板頂部設(shè)有固定環(huán)，底部設(shè)有用于連通放電管出氣端和五通管進(jìn)氣口的安裝孔，所述光橋包括光橋桿和套設(shè)于光橋桿外的光橋保溫套，所述固定環(huán)箍設(shè)于所述光橋桿上，放電管出氣端和五通管進(jìn)氣口分別從兩側(cè)插裝設(shè)置于所述安裝孔內(nèi)，所述安裝孔兩側(cè)均設(shè)有密封墊圈，所述密封墊圈外設(shè)有用于壓緊密封墊圈的密封板，所述密封板之間通過螺栓連接。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣換熱器兩端均設(shè)有支撐架，所述支撐架頂部與機(jī)殼固定連接，所述支撐架與進(jìn)氣換熱器端板通過板簧固定連接。

進(jìn)一步的，所述滾針軸承固定于所述進(jìn)氣換熱器殼體上，所述滾針軸承外罩設(shè)有與進(jìn)氣換熱器殼體固連的滾針軸承座，所述滾針軸承座上固定有第一限位桿，所述后端板上固定有第二限位桿，所述第一限位桿與第二限位桿通過拉緊彈簧彈性連接，所述后端板上還固定有銷軸，所述銷軸擱置于所述滾針軸承上，所述銷軸與所述滾針軸承的中心軸垂直。

進(jìn)一步的，所述后端板底部一角設(shè)有直線軸承固定部，所述直線軸承固定部上設(shè)有直線軸承安裝孔，所述直線軸承固設(shè)于所述直線軸承安裝孔內(nèi)，所述進(jìn)氣換熱器殼體與滾針軸承相對的另一側(cè)面上固定有一U型軸承架，所述直線軸承固定部通過一固定于所述U型軸承架上，且穿過所述直線軸承及所述U型軸承架的軸承桿限定于所述U型軸承架的U型空間內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述關(guān)節(jié)軸承設(shè)置于所述進(jìn)氣換熱器與滾針軸承同側(cè)的殼體上，所述關(guān)節(jié)軸承的活動(dòng)軸與前端板固定連接。

進(jìn)一步的，所述抗扭彈簧設(shè)置于所述進(jìn)氣換熱器與直線軸承同側(cè)的殼體上，所述抗扭彈簧的另一端與所述前端板的內(nèi)表面固定連接。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣換熱器包括進(jìn)氣換熱器殼體、設(shè)置于進(jìn)氣換熱器殼體內(nèi)的散熱片安裝板、散熱片、及隔熱板，所述散熱片安裝板與所述隔熱板相對設(shè)置，多組所述散熱片平行設(shè)置且安裝于所述散熱片安裝板上，另一端與所述隔熱板固定連接，所述隔熱板邊緣與所述進(jìn)氣換熱器殼體內(nèi)壁緊密接觸，中部向散熱片一側(cè)凸出，在隔熱板與進(jìn)氣換熱器殼體之間形成隔熱空腔，所述隔熱板中部設(shè)有與進(jìn)氣換熱器殼體上進(jìn)氣孔連通的高溫氣體進(jìn)氣管，所述高溫氣體進(jìn)氣管端面不低于所述隔熱板邊緣高度。

進(jìn)一步的，所述前端板和后端板上設(shè)有用于注入環(huán)氧膠的注膠孔，所述換熱器進(jìn)氣口采用不易導(dǎo)熱材料制作。

本實(shí)用新型的有益效果：采用換熱器取代傳統(tǒng)的中心管，既節(jié)省了進(jìn)氣中間環(huán)節(jié)，降低了壓損，同時(shí)節(jié)省了激光器的總體空間。將放電管固定在光橋上，使放電管、前端板和后端板與光橋構(gòu)成一個(gè)整體，這個(gè)整體與換熱器之間采用軸承和彈簧連接，提高了諧振腔的穩(wěn)定性。在換熱器的隔熱板與殼體之間設(shè)置隔熱空腔，可以降低高溫氣體對于換熱器殼進(jìn)氣側(cè)面的溫度影響，減小換熱器殼的熱形變。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)立體圖；

圖2為圖1的分解示意圖(不包括換熱器)；

圖3為換熱器出氣口與放電管的進(jìn)氣管連接示意圖；

圖4為陰極支撐板、放電管出氣端和五通管進(jìn)氣口連接示意圖；

圖5為陰極支撐板、放電管出氣端和五通管進(jìn)氣口連接剖視示意圖；

圖6為放電管出氣端與后端板連接示意圖；

圖7為進(jìn)氣換熱器端部與支撐架連接示意圖；

圖8為抗扭彈簧連接示意圖；

圖9為U型軸承架與直線軸承連接示意圖；

圖10為滾針軸承示意圖；

圖11為進(jìn)氣換熱器示意圖；

圖12為進(jìn)氣換熱器縱向剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

如圖1和2所示，一種軸快流二氧化碳激光器的諧振腔系統(tǒng)向右旋轉(zhuǎn)90°放置的立體示意圖，其包括進(jìn)氣換熱器1、光橋2、放電管3、五通管4、陰極支撐板5、前端板6和后端板7。放電管3兩端分別與前端板和后端板固定連接，光橋2兩端分別與前端板6和后端板7通過環(huán)氧膠粘接。如圖3所示，進(jìn)氣換熱器1上設(shè)有兩個(gè)換熱器進(jìn)氣口11及四個(gè)換熱器出氣口12，換熱器出氣口12與放電管3的進(jìn)氣管16連通。放電管3包括四根，按兩組平行設(shè)置，每組由兩根同軸布置于五通管兩側(cè)的放電管構(gòu)成。五通管4包括四個(gè)五通管進(jìn)氣口17和一個(gè)五通管出氣口18，四個(gè)五通管進(jìn)氣口17分別與四根放電管3的放電管出氣端21連通。光橋2包括光橋桿13和套設(shè)于光橋桿13外的三段光橋保溫套14。陰極支撐板5頂部設(shè)有固定環(huán)15，底部設(shè)有用于連通放電管出氣端21和五通管進(jìn)氣口17的安裝孔，固定環(huán)箍設(shè)于光橋桿13上，將放電管3平行設(shè)置于光橋2上。

如圖4和5所示，放電管出氣端21和五通管進(jìn)氣口17分別從兩側(cè)插入陰極支撐板5的安裝孔內(nèi)，安裝孔兩側(cè)均設(shè)有密封墊圈20，密封墊圈20外設(shè)有用于壓緊密封墊圈20的密封板19，密封板19之間通過螺栓連接，從而使整個(gè)安裝孔內(nèi)形成一個(gè)密封空腔，使放電管出氣端21和五通管進(jìn)氣口17之間密封連通。采用陰極支撐板5的安裝孔結(jié)構(gòu)，將四根放電管3與五通管4的四個(gè)進(jìn)氣口連接起來。如圖6所示，四根放電管3的另一端與前端板6或后端板7之間采用與陰極支撐板5安裝孔處相同的結(jié)構(gòu)連接，即在前端板6或后端板7上開設(shè)安裝孔，在安裝孔表面安裝密封圈，然后將放電管3端部插入安裝孔內(nèi)后，通過密封板19壓緊密封。

如圖7所示，進(jìn)氣換熱器1兩端均設(shè)有支撐架8，支撐架8包括與進(jìn)氣換熱器1殼體連接的側(cè)板和與進(jìn)氣換熱器1端部連接的端板，其中，支撐架8的側(cè)板與機(jī)殼固定連接，支撐架8的端板與進(jìn)氣換熱器1的端板通過板簧22固定連接。

如圖8所示，進(jìn)氣換熱器1左側(cè)殼體上安裝有一個(gè)關(guān)節(jié)軸承9，關(guān)節(jié)軸承9的活動(dòng)軸與前端板6固定連接。進(jìn)氣換熱器1右側(cè)殼體上安裝有一個(gè)抗扭彈簧23，抗扭彈簧23的另一端與前端板6的內(nèi)表面固定連接。

如圖9所示，進(jìn)氣換熱器1右側(cè)殼體上遠(yuǎn)離抗扭彈簧23的一端固定有一個(gè)U型軸承架25，U型軸承架25的開口朝外。后端板7底部一角設(shè)有直線軸承固定部24，直線軸承固定部24上設(shè)有直線軸承安裝孔26，直線軸承安裝孔26內(nèi)固定安裝有一個(gè)直線軸承27。直線軸承固定部27通過一固定于U型軸承架25上，且穿過直線軸承27及U型軸承架25的軸承桿28限定于U型軸承架25的U型空間內(nèi)。

如圖10所示，進(jìn)氣換熱器1左側(cè)殼體遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)軸承9的一端固定有一個(gè)滾針軸承29，滾針軸承29外罩設(shè)有一個(gè)與進(jìn)氣換熱器殼體38固連的滾針軸承座10。滾針軸承座10上固定有第一限位桿32，后端板7上固定有第二限位桿33，第一限位桿32與第二限位桿33通過拉緊彈簧31彈性連接。其中，第一限位桿32與滾針軸承19中心軸平行，而第二限位桿33與第一限位桿32垂直設(shè)置。后端板7上還固定有一根與第二限位桿33平行的銷軸30，銷軸30擱置于滾針軸承29上(本專利所示裝置正常使用時(shí)，為圖10向左翻轉(zhuǎn)90°放置)。在前端板6和后端板7上設(shè)有多個(gè)用于注入環(huán)氧膠的注膠孔40，前端板6和后端板7的相對位置調(diào)整好后，通過向注膠孔40內(nèi)灌入環(huán)氧膠將端板和光橋桿粘連起來，此時(shí)，端板和光橋桿都在自由狀態(tài)，可以防止通常硬連接安裝會(huì)產(chǎn)生的應(yīng)力。

如圖11和12所示，進(jìn)氣換熱器1包括進(jìn)氣換熱器殼體38、設(shè)置于進(jìn)氣換熱器殼體38內(nèi)的散熱片安裝板37、散熱片36、及隔熱板34。散熱片安裝板37是夾角為鈍角的折線型板狀結(jié)構(gòu)，其開口朝外。散熱片安裝板37與隔熱板相34對設(shè)置，散熱片36包括兩組，每組包含多片平行設(shè)置的散熱片36。兩組散熱片36之間形成銳角。散熱片3636另一端與隔熱板34固定連接，隔熱板34邊緣與進(jìn)氣換熱器殼體38內(nèi)壁緊密接觸，中部向散熱片36一側(cè)凸出，在隔熱板34與進(jìn)氣換熱器殼體38之間形成隔熱空腔39。隔熱板34中部設(shè)有與進(jìn)氣換熱器殼體38上進(jìn)氣孔連通的高溫氣體進(jìn)氣管35，高溫氣體進(jìn)氣管35端面不低于隔熱板34邊緣高度。從而可以防止高溫氣體進(jìn)入隔熱空腔39內(nèi)，降低高溫氣體對于換熱器殼體38進(jìn)氣側(cè)面的溫度影響，減小換熱器殼體38的熱形變。同時(shí)換熱器進(jìn)氣口11采用不易導(dǎo)熱材料制作，防止高溫氣體和激光器風(fēng)機(jī)的熱量通過它傳導(dǎo)到換熱器上。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。