专利名称：大功率连续固体激光器聚光腔的利记博彩app
技术领域：
一种大功率连续固体激光器聚光腔属于大功率固体激光器技术领域。
背景技术：
激光加工应用范围十分广泛，目前已在机械、电子、汽车、航空航天、钢铁、造船、军工等行业获得较为广泛的应用，并且在国民生产总值中占有越来越大的比重。大功率固体激光器有高能量储存、波长短、金属吸收率高的优点；且易于光纤传输，不但提高了系统的灵活性，同时与工业机器人匹配可组装成在线柔性制造系统实现柔性加工。
大功率连续固体激光器中存在两个主要问题光束质量问题，另一个问题是功率问题。固体激光器中，聚光腔又称泵浦腔，作用是将泵浦光源辐射的光能有效的传输到工作物质即Nd:YAG棒上去，以激励激光工作物质产生激光。聚光腔的传输性能在很大程度上决定了激光系统的总效率，聚光腔除了给光源和吸收激活材料之间提供良好耦合之外，还决定激光工作物质即Nd:YAG棒上泵浦密度的分布，从而影响激光器输出光束的均匀性，发散度和光学热畸变。所以，聚光腔的设计的好坏直接影响激光器的转换效率、输出功率和激光光束质量。
聚光腔结构种类繁多，常用的有椭圆柱聚光腔如图1、圆柱聚光腔如图2、紧包聚光腔等如图3。椭圆柱聚光腔中，由椭圆一个焦点发出的光线经椭圆反射后，将会聚到另一个焦点上。椭圆柱聚光腔用这个几何成像原理利用光能。单椭圆柱腔中一般光照不均匀，严重时产生光学畸变且泵浦能量不能很高，影响激光器的输出功率。而多椭圆柱聚光腔功率大，但效率降低，加工较困难。圆柱聚光腔是椭圆聚光腔的特例，为了得到较高的几何成像聚光效率，要求聚光腔尺寸显著大于工作物质即Nd:YAG棒和泵浦灯的尺寸。但实际上聚光腔尺寸不能做的太大，又由于冷却和滤光的要求，泵浦灯和工作物质即Nd:YAG棒均应适当离开圆心放置，这样就造成了光束照明不均匀的问题。紧包聚光腔主要靠泵浦灯光直接照射和聚光腔内的空间的高光能密度来实现其聚光作用。紧包聚光腔有腔内空间过于狭小、聚光腔本身热容量过小，器件升温显著的缺点。
聚光腔又分单灯泵浦腔和多灯泵浦腔。单灯泵浦腔结构效率高、易加工，但泵浦均匀性差且功率低；多灯泵浦腔结构随着灯数增加其均匀性增加且泵浦功率可以很高，可以实现大功率激光输出，但其效率降低、难加工。
聚光腔从反射形式上有镜面反射和漫反射腔。聚光腔为漫反射时，在聚光腔内可形成均匀光场，投射到Nd:YAG棒上的光能也是均匀的。一般温反射面可用氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO4)等粉末材料制成。镜面反射腔是用的较多的一种聚光腔，它利用光学成像原理将泵浦光会聚到棒上，聚光腔直接用抛光的银皮或铝皮制成，或者利用金属聚光腔内表面抛光或镀高反射金属层。镜面反射腔要获得良好的光学均匀性，则要求有严格的腔体反射面的几何形状，实际上加工时很难做到，这使其泵浦的均匀性较差。
发明内容
为获得高功率高光束质量激光输出，设计了一种实用新型聚光腔。本实用新型聚光腔结构简单、泵浦效率高、较好的泵浦均匀性；另外，由于聚光腔由上下两部分组成，所以加工简单并且调整方便。
本实用新型聚光腔为双灯泵浦陶瓷漫反射腔。
聚光腔由两块相同的聚光腔体组成，是实验优化设计得出的一个空心封闭的不规则柱状体。
本实用新型提供的大功率连续固体激光器聚光腔，其特征在于，该聚光腔是由一长方体于y方向上贯通地挖出一个空腔而成，如图4；按常规设定x、y、z方向，该长方体相应对称设定x方向中轴线，z方向中轴线；聚光腔分为上下两部分，下半部分截面形状与上述上半部分截面形状关于x方向中轴线对称；聚光腔z方向上的截面形状如图5；
上半部分截面形状如下从一个四分之一圆弧开始，该四分之一圆弧一边在x方向中轴线上，该四分之一圆弧连接一条平行于x方向中轴线的直线段，该线段再连接一关于z方向中轴线对称的圆弧，该圆弧的弦在上述直线段的延长线上，圆心在聚光腔内；上半部分截面关于z方向中轴线对称，由此确定上半部分截面其余部分形状。
相对于单灯和多灯泵浦结构，双灯泵浦结构具有泵浦效率高、泵浦均匀性好、可实现大功率泵浦、易加工等优点。
本实用新型的工作原理参见图5。本聚光腔由两块相同的氧化铝陶瓷体4构成。腔体表面镀掺氧化钐的釉层，来提高反射率。腔体中心放置工作物质即Nd:YAG棒2，其外套有滤光玻璃管5，两侧对称放置两根泵浦灯1。工作时，泵浦灯1发出的泵浦光经聚光腔4构成的特殊几何形体反射面3的高效漫反射，再透过滤光管5均匀地照射在工作物质即Nd:YAG棒2上，使工作物质2能产生大功率高光束质量的激光输出。泵浦光经聚光腔反射面3漫反射时，其中部分波长小于400nm的紫外光被吸收，再经滤光管5时，波长1060nm的红外光和小于300nm的紫外光被吸收，同时发出可见荧光，对于工作物质即Nd:YAG棒2既可滤掉有害光又可消“退泵”现象提高泵浦效率。冷却水经区域6沿泵浦灯1、滤光管5流过，流速大而均匀地进行冷却。
图1是椭圆柱聚光腔结构示意图，图1(a)是单灯泵浦单椭圆柱聚光腔结构示意图，图1(b)是双灯泵浦双椭圆柱聚光腔结构示意图；图2是圆柱聚光腔结构示意图，图2(a)是单灯泵浦单圆柱聚光腔结构示意图，图2(b)是单灯泵浦双圆柱聚光腔结构示意图；图3是紧包聚光腔结构示意图，图3(a)是单灯泵浦紧包聚光腔结构示意图，图3(b)是双灯泵浦紧包聚光腔结构示意图；以上各图中1、泵浦灯，2、工作物质即Nd:YAG棒，3、聚光腔反射面。
图4是本实用新型的立体结构示意图；图5是聚光腔z方向截面形状示意图；
图6是本实用新型的工作原理示意图图中1、泵浦灯，2、工作物质即Nd:YAG棒，3、聚光腔反射面，4、聚光腔体，5、滤光玻璃管，6、冷却水通过区域；具体实施方式
本实用新型参见图6安装。聚光腔体尺寸160mm×50mm×16mm，外表平整，表面镀掺氧化钐的釉。本实用新型由两块相同聚光腔体4构成，安装简单，揭开上端聚光腔体可方便地更换泵浦灯。本实用新型结构简单，有高的泵浦效率，使用该聚光腔制成的灯泵浦Nd:YAG激光器总电光效率可达4％。而现有的灯泵浦Nd:YAG激光器总电光效率只能达3％。
另外，由于聚光腔由上下两部分组成，所以加工简单并且调整方便。
权利要求1.大功率连续固体激光器聚光腔，其特征在于，该聚光腔是由一长方体于y方向上贯通地挖出一个空腔而成；按常规设定x、y、z方向，该长方体相应对称设定x方向中轴线，z方向中轴线；聚光腔分为上下两部分，下半部分截面形状与上述上半部分截面形状关于x方向中轴线对称；上半部分截面形状如下从一个四分之一圆弧开始，该四分之一圆弧一边在x方向中轴线上，该四分之一圆弧连接一条平行于x方向中轴线的直线段，该线段再连接一关于z方向中轴线对称的圆弧，该圆弧的弦在上述直线段的延长线上，圆心在聚光腔内；上半部分截面关于z方向中轴线对称，由此确定上半部分截面其余部分形状。
专利摘要大功率连续固体激光器聚光腔属大功率固体激光器领域。现有固体激光器存在光束质量和功率问题。该聚光腔是由一长方体于y方向上贯通地挖一空腔；设定x、y、z方向，该长方体相应对称设定x方向中轴线，z方向中轴线；聚光腔分上下两部分，下半部分截面形状与上半部分截面形状关于x方向中轴线对称；上半部分截面形状如下从一个四分之一圆弧开始，该圆弧一边在x方向中轴线上，该圆弧连接一条平行于x方向中轴线的直线段，再连接一关于z方向中轴线对称的圆弧，该圆弧的弦在直线段的延长线上，圆心在聚光腔内；上半部分截面关于z方向中轴线对称，由此确定上半部分截面其余部分。本实用新型泵浦效率高、较好的泵浦均匀性；加工简单，调整方便。
文档编号G02F1/35GK2814458SQ20052011021
公开日2006年9月6日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者李强, 房明星, 姜梦华 申请人:北京工业大学