一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔论文和设计-唐友清

全文摘要

本实用新型公开了一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，包括谐振腔本体（1）、前端板（2）、后端板（3）、电感机构（4）、正电极板（5）和负电极板（7），所述谐振腔的内腔底部设置与谐振腔本体（1）一体成型的负电极板（7），负电极板（7）的上方依次平行设置正电极板（5）和电感机构（4），电感机构（4）分别与正电极板（5）和负电极板（7）相连接构成LC振荡电路，在正电极板（5）和负电极板（7）之间设有N型光路引导机构（6），N型光路引导机构（6）上的截面为圆形的弯折呈N形的光路引导槽的端部分别与前端板（2）和后端板（3）上的相应镜片相对应。本实用新型的结构简单、密封性好、输出的激光束质量好。

主设计要求

1.一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，包括谐振腔本体（1）、前端板（2）、后端板（3）、电感机构（4）、正电极板（5）和负电极板（7），谐振腔本体（1）、前端板（2）、后端板（3）组合构成一封闭的谐振腔，其特征在于：所述谐振腔的内腔底部设置与谐振腔本体（1）一体成型的负电极板（7），负电极板（7）的上方依次平行设置正电极板（5）和电感机构（4），电感机构（4）分别与正电极板（5）和负电极板（7）相连接构成LC振荡电路，所述的正电极板（5）和负电极板（7）之间设有与两者平行设置的N型光路引导机构（6），N型光路引导机构（6）上的截面为圆形的弯折呈N形的光路引导槽的端部分别与前端板（2）和后端板（3）上的相应镜片相对应。

设计方案

2.根据权利要求1所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述电感机构（4）中的连接柱（43）垂直与正电极板（5）相连接，且电感机构（4）中的电感支架（41）的端部分别通过卡簧与前端板（2）和后端板（3）相连，使得电感机构（4）能够通过谐振腔本体（1）与负电极板（7）相连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的电感机构（4）包括电感支架（41）、盘状电感线圈（42）和连接柱（43），电感支架（41）上设有与电感支架（41）厚度相同的盘状电感线圈（42），两带盘状电感线圈（42）的电感支架（41）并列设置即构成电感机构（4）且电感机构（4）中的任意相邻两个盘状电感线圈（42）分属不同的电感支架（41）；所述连接柱（43）的上端与对应的盘状电感线圈（42）的中心相连接，即每一个盘状电感线圈（42）的中心有一个向下延伸的连接柱（43）与正电极板（5）相连。

4.根据权利要求3所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的电感支架（41）和盘状电感线圈（42）一体成型；所述盘状电感线圈（42）为导电材料由内向外按顺时针方向在同一平面内渐开绕制构成；构成同一盘状电感线圈（42）的导电材料之间的间隙相同且间隙宽度与该导电材料的厚度相同。

5.根据权利要求1所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述前端板（2）的厚度方向上分别设有用于安装激光输出镜镜座（22）和用于安装激光反射镜镜座（23）的贯穿孔（21），激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的周侧分别通过相应的金属薄片与对应贯穿孔（21）的内壁连接，激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的镜片安装端处皆设有对应的压帽（25）且激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的镜片安装端嵌置在对应压帽（25）的内腔中，使得激光输出镜镜片被固定在激光输出镜镜座（22）上且激光反射镜镜片被固定在激光反射镜镜座（23）上。

6.根据权利要求5所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的金属薄片分别邻近相应激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm。

7.根据权利要求5所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的前端板（2）上分别设有沿相应激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的径向均匀分布的螺栓孔（24），调节螺栓与螺栓孔（24）螺纹连接分别将对应的激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）限定在前端板（2）上的贯穿孔（21）内；所述的调节螺栓分别对应设置在相应激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的尾端以能够限定激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的位置并调整激光输出镜镜座（22）和激光反射镜镜座（23）的角度。

8.根据权利要求5或7所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述激光输出镜镜座（22）的中轴线与前端板（2）厚度方向上的水平线平行且所述激光反射镜镜座（23）的中轴线与前端板（2）厚度方向上的水平线构成度数为4°～7°的夹角。

9.根据权利要求1所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述后端板（3）的厚度方向上的贯穿孔（21）中分别设有用于安装反射镜镜片的第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32），第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的周侧分别通过对应的金属薄片与贯穿孔（21）的内壁连接，第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的镜片安装端处分别设有压帽（25）且第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的镜片安装端皆嵌置在压帽（25）的内腔中，使得反射镜片被固定在第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）上。

10.根据权利要求9所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的金属薄片分别邻近对应的第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm。

11.根据权利要求9所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的后端板（3）上分别设有沿第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的径向均匀分布的螺栓孔（24），调节螺栓与螺栓孔（24）螺纹连接分别将第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）限定在后端板（3）上的贯穿孔（21）内；所述的调节螺栓分别对应设置在第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的尾端以能够限定第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的位置并调整第一反射镜座（31）和第二反射镜座（32）的角度。

12.根据权利要求9或11所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述第一反射镜座（31）的中轴线与后端板（3）厚度方向上的水平线构成度数为2°～4°的夹角且第二反射镜座（32）的中轴线与后端板（3）厚度方向上的水平线亦构成度数为2°～4°的夹角。

13.根据权利要求5或9所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的压帽（25）为圆筒状且压帽（25）的一端分别设有向内延伸的边缘和向外延伸的边缘，向内延伸的边缘用于将相应的镜片固定在对应的镜座上、且向外延伸的边缘用于压帽（25）的拆卸。

14.根据权利要求1所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的N型光路引导机构（6）上设有呈N形布置的光路凹槽A（61）、光路凹槽B（62）和光路凹槽C（63），其中光路凹槽A（61）与N型光路引导机构（6）本体上的一条长边平行且临近该长边，光路凹槽B（62）的一端起始于光路凹槽A（61）的一端且其另一端向N型光路引导机构（6）本体的斜对角端延伸至光路凹槽C（63）的一端，光路凹槽C（63）与N型光路引导机构（6）本体上的另一条长边平行且临近该长边；其中光路凹槽A（61）和光路凹槽B（62）交汇的一端为第一交汇点激光反射端口（64）且第一交汇点激光反射端口（64）与后端板（3）上的第一反射镜座（31）对应设置，光路凹槽C（63）与光路凹槽B（62）交汇的一端为第二交汇点激光反射端口（65）且第二交汇点激光反射端口（65）与前端板（2）上的激光反射镜镜座（23）对应设置，光路凹槽A（61）的另一端为激光输出端口（66）且激光输出端口（66）与前端板（2）上的激光输出镜镜座（22）对应设置，光路凹槽C（63）的另一端为开口激光反射端口（67）且开口激光反射端口（67）与后端板（3）上的第二反射镜座（32）对应设置。

15.根据权利要求14所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的光路凹槽A（61）和光路凹槽B（62）之间的夹角以及光路凹槽B（62）和光路凹槽C（63）之间的夹角均为3°～6°且光路凹槽A（61）、光路凹槽B（62）和光路凹槽C（63）的直径均为2.5mm～3.5mm。

16.根据权利要求1所述的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，其特征在于：所述的谐振腔本体（1）、前端板（2）和后端板（3）皆采用同种金属材料制成，在前端板（2）和后端板（3）面向谐振腔本体（1）的一侧均设有一圈填充有金属密封材料的密封凹槽，通过紧固件分别将前端板（2）和后端板（3）与谐振腔本体（1）固定密封连接则构成谐振腔；在谐振腔的外壁上设有沿竖直方向平行设置的若干散热片（11），散热片（11）与谐振腔本体（1）一体成型。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，具体地说是一种结构简单、装配容易、性能稳定的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔。

背景技术

在射频二氧化碳激光器的谐振腔内一般由正电极板、负电极板和连接正负电极板的若干电感线圈构成LC振荡电路，正电极板和负电极板为两块平板电极，开启激光器后，在正负电极板之间的激光工作气体被激励发生辉光放电生产激光，激光在振荡电路中不断振荡放大最后冲出激光输出镜片输出到激光谐振腔外，通过激光整形光路将谐振腔输出的截面为矩形的光束整形为圆形光束，然后用于激光加工，由于平板电极激励的激光束为矩形，所以采用平板电极的激光谐振腔一般都要和复杂的光路整形装置配套使用，增加设备成本，而且通过若干电感线圈连接正电极板和负电极板的制造工艺也较复杂，增加了激光谐振腔的装配难度。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、装配容易、性能稳定的用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔；该激光谐振腔通过加设N型光路引导机构，使激光谐振腔直接输出截面为圆形的光束，不需要复杂的光路整形装置对矩形光束进行整形，同时用一体成型的电感机构代替若干电感线圈，降低装配难度，解决现有技术存在的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，包括谐振腔本体、前端板、后端板、电感机构、正电极板和负电极板，谐振腔本体、前端板、后端板组合构成一封闭的谐振腔，其特征在于：所述谐振腔的内腔底部设置与谐振腔本体一体成型的负电极板，负电极板的上方依次平行设置正电极板和电感机构，电感机构分别与正电极板和负电极板相连接构成LC振荡电路，所述的正电极板和负电极板之间设有与两者平行设置的N型光路引导机构，N型光路引导机构上的截面为圆形的光路引导槽的端部分别与前端板和后端板上的相应镜片相对应。

所述电感机构中的连接柱垂直与正电极板相连接，且电感机构中的电感支架的端部分别通过卡簧与前端板和后端板相连，使得电感机构能够通过谐振腔本体与负电极板相连接。

所述的电感机构包括电感支架、盘状电感线圈和连接柱，电感支架上设有与电感支架厚度相同的盘状电感线圈，两带盘状电感线圈的电感支架并列设置即构成电感机构且电感机构中的任意相邻两个盘状电感线圈分属不同的电感支架；所述连接柱的上端与对应的盘状电感线圈的中心相连接，即每一个盘状电感线圈的中心有一个向下延伸的连接柱与正电极板相连。

所述的电感支架和盘状电感线圈一体成型；所述盘状电感线圈为导电材料由内向外按顺时针方向在同一平面内渐开绕制构成；构成同一盘状电感线圈的导电材料之间的间隙相同且间隙宽度与该导电材料的厚度相同。

所述前端板的厚度方向上分别设有用于安装激光输出镜镜座和用于安装激光反射镜镜座的贯穿孔，激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的周侧分别通过相应的金属薄片与对应贯穿孔的内壁连接，激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的镜片安装端处皆设有对应的压帽且激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的镜片安装端嵌置在对应压帽的内腔中，使得激光输出镜镜片被固定在激光输出镜镜座上且激光反射镜镜片被固定在激光反射镜镜座上。

所述的金属薄片分别邻近相应激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm。

所述的前端板上分别设有沿相应激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的径向均匀分布的螺栓孔，调节螺栓与螺栓孔螺纹连接分别将对应的激光输出镜镜座和激光反射镜镜座限定在前端板上的贯穿孔内；所述的调节螺栓分别对应设置在相应激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的尾端以能够限定激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的位置并调整激光输出镜镜座和激光反射镜镜座的角度。

所述激光输出镜镜座的中轴线与前端板厚度方向上的水平线平行且所述激光反射镜镜座的中轴线与前端板厚度方向上的水平线构成度数为4°～7°的夹角。

所述后端板的厚度方向上的贯穿孔中分别设有用于安装反射镜镜片的第一反射镜座和第二反射镜座，第一反射镜座和第二反射镜座的周侧分别通过对应的金属薄片与贯穿孔的内壁连接，第一反射镜座和第二反射镜座的镜片安装端处分别设有压帽5且第一反射镜座和第二反射镜座的镜片安装端皆嵌置在压帽5的内腔中，使得反射镜片被固定在第一反射镜座和第二反射镜座上。

所述的金属薄片分别邻近对应的第一反射镜座和第二反射镜座的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm。

所述的后端板上分别设有沿第一反射镜座和第二反射镜座的径向均匀分布的螺栓孔，调节螺栓与螺栓孔螺纹连接分别将第一反射镜座和第二反射镜座限定在后端板上的贯穿孔内；所述的调节螺栓分别对应设置在第一反射镜座和第二反射镜座的尾端以能够限定第一反射镜座和第二反射镜座的位置并调整第一反射镜座和第二反射镜座的角度。

所述第一反射镜座的中轴线与后端板厚度方向上的水平线构成度数为2°～4°的夹角且第二反射镜座的中轴线与后端板厚度方向上的水平线亦构成度数为2°～4°的夹角。

所述的压帽为圆筒状且压帽的一端分别设有向内延伸的边缘和向外延伸的边缘，向内延伸的边缘用于将相应的镜片固定在对应的镜座上、且向外延伸的边缘用于压帽的拆卸。

所述的N型光路引导机构上设有呈N形布置的光路凹槽A、光路凹槽B和光路凹槽C，其中光路凹槽A与N型光路引导机构本体上的一条长边平行且临近该长边，光路凹槽B的一端起始于光路凹槽A的一端且其另一端向N型光路引导机构本体的斜对角端延伸至光路凹槽C的一端，光路凹槽C与N型光路引导机构本体上的另一条长边平行且临近该长边；其中光路凹槽A和光路凹槽B交汇的一端为第一交汇点激光反射端口且第一交汇点激光反射端口与后端板上的第一反射镜座对应设置，光路凹槽C与光路凹槽B交汇的一端为第二交汇点激光反射端口且第二交汇点激光反射端口与前端板上的激光反射镜镜座对应设置，光路凹槽A的另一端为激光输出端口且激光输出端口与前端板上的激光输出镜镜座对应设置，光路凹槽C的另一端为开口激光反射端口且开口激光反射端口与后端板上的第二反射镜座对应设置。

所述的光路凹槽A和光路凹槽B之间的夹角以及光路凹槽B和光路凹槽C之间的夹角均为3°～6°且光路凹槽A、光路凹槽B和光路凹槽C的直径均为2.5mm～3.5mm。

所述的谐振腔本体、前端板和后端板皆采用同种金属材料制成，在前端板和后端板面向谐振腔本体的一侧均设有一圈填充有金属密封材料的密封凹槽，通过紧固件分别将前端板和后端板与谐振腔本体固定密封连接则构成谐振腔；在谐振腔的外壁上设有沿竖直方向平行设置的若干散热片，散热片与谐振腔本体一体成型。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型通过正电极板、负电极板以及电感机构之间的巧妙连接构建LC振荡电路，同时通过N型光路引导机构中的N形引导槽构建截面为圆形的谐振光路通道，使谐振产生的原始激光束即为圆形激光束，不需要采用复杂的光路整机机构即可获取优质的精密激光束用于激光加工，相同长度的N形光路引导槽较单一直线形的光路引导槽更高效，能产生激光振荡的有效光路长度更长，因此能输出更大功率的激光；该激光谐振腔的结构简单、散热性好、密封性好、输出的激光束质量好，故适宜推广。

附图说明

附图1为本实用新型的N型激光谐振腔的轴侧图；

附图2为本实用新型的N型激光谐振腔的正视截面结构图；

附图3为本实用新型的N型激光谐振腔的前端板截面图；

附图4为本实用新型的N型激光谐振腔的前端板剖面图；

附图5为本实用新型的N型激光谐振腔的后端板截面图；

附图6为本实用新型的N型激光谐振腔的压帽结构图；

附图7为本实用新型的N型激光谐振腔的电感机构和正电极板组合结构图；

附图8为本实用新型的N型激光谐振腔的电感机构的结构示意图；

附图9为本实用新型的N型激光谐振腔的N型光路引导机构的结构示意图。

其中：1—谐振腔本体；11—散热片；2—前端板；21—贯穿孔；22—激光输出镜镜座；23—激光反射镜镜座；24—螺栓孔；25—压帽；3—后端板；31—第一反射镜座；32—第二反射镜座；4—电感机构；41—电感支架；42—盘状电感线圈；43—连接柱；5—正电极板；6—N型光路引导机构；61—光路凹槽A；62—光路凹槽B；63—光路凹槽C；64—第一交汇点激光反射端口；65—第二交汇点激光反射端口；66—激光输出端口66；67—开口激光反射端口；68—定位通孔；7—负电极板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-9所示：一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，包括谐振腔本体1、前端板2、后端板3、电感机构4、正电极板5和负电极板7，谐振腔本体1、前端板2、后端板3组合构成一封闭的谐振腔，其中谐振腔本体1、前端板2和后端板3皆采用同种金属材料制成，在前端板2和后端板3面向谐振腔本体1的一侧均设有一圈填充有金属密封材料的密封凹槽，通过紧固件分别将前端板2和后端板3与谐振腔本体1固定密封连接则构成谐振腔；在谐振腔的外壁上设有沿竖直方向平行设置的若干散热片11，散热片11与谐振腔本体1一体成型；在谐振腔的内腔底部设置与谐振腔本体1一体成型的负电极板7，负电极板7的上方依次平行设置正电极板5和电感机构4，电感机构4中的连接柱43垂直与正电极板5相连接，且电感机构4中的电感支架41的端部分别通过卡簧与前端板2和后端板3相连，使得电感机构4能够通过谐振腔本体1与负电极板7相连接，电感机构4分别与正电极板5和负电极板7相连接构成LC振荡电路；在正电极板5和负电极板7之间设有与两者平行设置的N型光路引导机构6，N型光路引导机构6上的截面为圆形的光路引导槽的端部分别与前端板2和后端板3上的相应镜片相对应。上述的谐振腔内充满了一定气压的二氧化碳激光工作气体，在谐振腔腔体内部正电极板5和负电极板7平行设置，电感机构4分别通过连接柱43和前后端板与正电极板5和负电极板7连接构成LC振荡电路，正电极板5和负电极板7之间设置有N型光路引导机构6，N型光路引导机构6上设有呈N形的光路引导槽，其中充满了二氧化碳激光工作气体，开启激光器，正电极板5向负电极板7高频放电，激励光路引导槽中的气体产生激光，激光在前端板2的两块镜片和后端板3的一块镜片之间来回反射不断放大，当激光功率超过激光输出境的输出阈值时激光即可通过激光输出镜输出到激光谐振腔外，成为可用于激光加工的激光束，因N型光路引导机构6上的光路引导槽的截面为圆形，因此输出的激光束也为圆形，圆形激光束最易用于激光加工，只需先后通过准直镜和聚焦镜后即可形成功率密度高、焦点稳定且光斑直径小的精密激光束，可用于高精度的激光加工。

在上述激光谐振腔的结构基础上，电感机构4包括一体成型的电感支架41和盘状电感线圈42以及连接柱43，电感支架41上设有与电感支架41厚度相同的盘状电感线圈42，盘状电感线圈42为导电材料由内向外按顺时针方向在同一平面内渐开绕制构成，构成同一盘状电感线圈42的导电材料之间的间隙相同且间隙宽度与该导电材料的厚度相同；两带盘状电感线圈42的电感支架41并列设置即构成电感机构4且电感机构4中的任意相邻两个盘状电感线圈42分属不同的电感支架41；连接柱43的上端与对应的盘状电感线圈42的中心相连接，即每一个盘状电感线圈42的中心有一个向下延伸的连接柱43与正电极板5相连。

在前端板2的厚度方向上分别设有用于安装激光输出镜镜座22和用于安装激光反射镜镜座23的贯穿孔21，激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的周侧分别通过相应的金属薄片与对应贯穿孔21的内壁连接，金属薄片分别邻近相应激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm；同时，在前端板2上分别设有沿相应激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的径向均匀分布的螺栓孔24，调节螺栓与螺栓孔24螺纹连接分别将对应的激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23限定在前端板2上的贯穿孔21内；所述的调节螺栓分别对应设置在相应激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的尾端以能够限定激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的位置并调整激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的角度，激光输出镜镜座22的中轴线与前端板2厚度方向上的水平线平行且所述激光反射镜镜座23的中轴线与前端板2厚度方向上的水平线构成度数为4°～7°的夹角；激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的镜片安装端处皆设有对应的压帽25且激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23的镜片安装端嵌置在对应压帽25的内腔中，该压帽25为圆筒状且压帽25的一端分别设有向内延伸的边缘和向外延伸的边缘，向内延伸的边缘用于将相应的镜片固定在对应的镜座上、且向外延伸的边缘用于压帽25的拆卸，使得激光输出镜镜片被固定在激光输出镜镜座22上且激光反射镜镜片被固定在激光反射镜镜座23上。

在后端板3的厚度方向上的贯穿孔21中分别设有用于安装反射镜镜片的第一反射镜座31和第二反射镜座32，第一反射镜座31和第二反射镜座32的周侧分别通过对应的金属薄片与贯穿孔21的内壁连接，金属薄片分别邻近对应的第一反射镜座31和第二反射镜座32的镜片安装端设置，且金属薄片的厚度为0.6mm～0.9mm；在后端板3上分别设有沿第一反射镜座31和第二反射镜座32的径向均匀分布的螺栓孔24，调节螺栓与螺栓孔24螺纹连接分别将第一反射镜座31和第二反射镜座32限定在后端板3上的贯穿孔21内；所述的调节螺栓分别对应设置在第一反射镜座31和第二反射镜座32的尾端以能够限定第一反射镜座31和第二反射镜座32的位置并调整第一反射镜座31和第二反射镜座32的角度，第一反射镜座31的中轴线与后端板3厚度方向上的水平线构成度数为2°～4°的夹角且第二反射镜座32的中轴线与后端板3厚度方向上的水平线亦构成度数为2°～4°的夹角；第一反射镜座31和第二反射镜座32的镜片安装端处分别设有压帽25且第一反射镜座31和第二反射镜座32的镜片安装端皆嵌置在压帽25的内腔中，压帽25为圆筒状且压帽25的一端分别设有向内延伸的边缘和向外延伸的边缘，向内延伸的边缘用于将相应的镜片固定在对应的镜座上、且向外延伸的边缘用于压帽25的拆卸，使得反射镜片被固定在第一反射镜座31和第二反射镜座32上。

在N型光路引导机构6上设有呈N形布置的光路凹槽A61、光路凹槽B62和光路凹槽C63，其中光路凹槽A61与N型光路引导机构6本体上的一条长边平行且临近该长边，光路凹槽B62的一端起始于光路凹槽A61的一端且其另一端向N型光路引导机构6本体的斜对角端延伸至光路凹槽C63的一端，光路凹槽C63与N型光路引导机构6本体上的另一条长边平行且临近该长边；光路凹槽A61和光路凹槽B62之间的夹角以及光路凹槽B62和光路凹槽C63之间的夹角均为3°～6°且光路凹槽A61、光路凹槽B62和光路凹槽C63的直径均为2.5mm～3.5mm。其中光路凹槽A61和光路凹槽B62交汇的一端为第一交汇点激光反射端口64且第一交汇点激光反射端口64与后端板3上的第一反射镜座31对应设置，光路凹槽C63与光路凹槽B62交汇的一端为第二交汇点激光反射端口65且第二交汇点激光反射端口65与前端板2上的激光反射镜镜座23对应设置，光路凹槽A61的另一端为激光输出端口66且激光输出端口66与前端板2上的激光输出镜镜座22对应设置，光路凹槽C63的另一端为开口激光反射端口67且开口激光反射端口67与后端板3上的第二反射镜座32对应设置。

下面通过对本实用新型提供的N型激光谐振腔的各个部件进行详细说明来进一步展现本发明的技术方案。

如图1-2所示，一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔，包括谐振腔本体1、前端板2、后端板3、电感机构4、正电极板5、N型光路引导机构6和负电极板7。谐振腔本体1为内部中空两端开口的长方形腔体，前端板2和后端板3分别安装在谐振腔本体1两端，使其构成一个封闭的腔体，即为谐振腔，电感机构4、正电极板5、N型光路引导机构6和负电极板7平行设置在谐振腔内部。上述结构中的谐振腔本体1由金属材料制成，其外壁有沿竖直方向平行设置的若干散热片11，散热片11与谐振腔本体1一体成型；前端板2和后端板3均由与谐振腔本体1一样的金属材料制成，在前端板2和后端板3面向谐振腔本体1的一侧均有一圈密封凹槽，在密封凹槽中填充金属密封材料，然后通过紧固件分别将前端板2和后端板3与谐振腔本体1固定密封连接，构成谐振腔，并在谐振腔中充入一定压力的二氧化碳激光工作气体。

如图3-4、6所示，前端板2上设置有与前端板2一体成型的激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23，激光输出镜镜座22为圆筒状且中间有一通孔用于激光输出，反射镜镜座23为圆柱体，在其端面安装用于反射激光的反射镜镜片；激光输出镜镜座22和激光反射镜镜座23分别设置在厚度方向上均穿透前端板2本体的贯穿孔21内，激光输出镜镜座22与前端板2本体之间以及激光反射镜镜座23与前端板2本体之间均通过金属薄片连接，金属薄片的位置靠近镜座的镜片安装端；同时在前端板2本体内有多个螺栓孔24，这些螺栓孔24沿对应镜座的径向分布，用于插入调节螺栓对相应镜座的方向进行微调；压帽25将相应的镜片固定安装在对应镜座的镜片安装端，压帽25套设在镜座上且与镜座紧密配合。

如图5-6所示，在后端板3上设置有与后端板3一体成型的两个反射镜镜座，分别为第一反射镜座31和第二反射镜座32，两个镜座均为圆柱体，第一反射镜座31和第二反射镜座32分别设置在厚度方向上均穿透后端板3本体的贯穿孔21内，贯穿孔21的内壁和对应的镜座之间有金属薄片连接，金属薄片的位置靠近相应镜座的镜片安装端。在后端板3本体内有四个螺栓孔24，这些螺栓孔24沿反射镜镜座31的径向均匀分布，用于插入调节螺栓对反射镜镜座31的方向进行微调。压帽25套设在反射镜镜座31的镜片安装端并用于将镜片固定在反射镜镜座31上。

如图2、7-8所示，电感机构4包括电感支架41、盘状电感线圈42和连接柱43，在电感支架41上设有与电感支架41厚度相同的盘状电感线圈42，盘状电感线圈42为导电材料由内向外按顺时针方向在同一平面内渐开绕制构成，构成同一盘状电感线圈42的导电材料之间的间隙相同且间隙宽度与该导电材料的厚度相同；两带盘状电感线圈42的电感支架41并列设置即构成电感机构4且电感机构4中的任意相邻两个盘状电感线圈42分属不同的电感支架；电感支架41和盘状电感线圈42一体成型。正电极板5平行设置于电感机构4下方，正电极板5和电感机构4通过多个连接柱43相连，在每一个盘状电感线圈42的中心有一个向下延伸的连接柱43，连接柱43的下端与正电极板5固定连接；负电极板7处于谐振腔本体1的内腔底部并与谐振腔本体1一体成型，电感机构4的两根电感支架41的四个端口分别通过卡簧与前端板2和后端板3相连，使得电感机构4通过前端板2、后端板3分别与谐振腔的腔体内壁连接，因谐振腔本体1与负电极板7一体成型，因此电感机构4也与负电极板7连接；故电感机构4通过连接柱43与正电极板5连接、同时也通过谐振腔本体1与负电极板7连接，由此构建一个由电感机构4、正电极板5和负电极板7连接构成的LC振荡电路，用于二氧化碳激光的起振和放大。

如图9所示，N型光路引导机构6平行设置在正电极板5和负电极板7之间，有光路凹槽的一面靠近负电极板6。N型光路引导机构6是一块矩形陶瓷板，其上有呈N形设置的三条光路凹槽：光路凹槽A61、光路凹槽B62和光路凹槽C63,其中光路凹槽A61和光路凹槽C63分别与陶瓷板的两条长边临近，且均与两条长边平行，光路凹槽B62的一端起始于光路凹槽A61的一端且其另一端向陶瓷板的斜对角端延伸最后与光路凹槽C63的一端相交，光路凹槽A61和光路凹槽B62之间的夹角为3°～6°且光路凹槽A61和光路凹槽B62的直径为2.5mm～3.5mm。其中光路凹槽A61与光路凹槽B62交汇的一端为第一交汇点激光反射端口64，光路凹槽C63与光路凹槽B62交汇的一端为第二交汇点激光反射端口65，光路凹槽A61另一端为激光输出端口66且光路凹槽C63的另一端为开口激光反射端口67；第一交汇点激光反射端口64与后端板3上的第一反射镜座31对应设置，光路凹槽A61上的激光输出端口66与前端板2上的激光输出镜镜座23对应设置，第二交汇点激光反射端口65与前端板2上的激光反射镜镜座22对应设置，光路凹槽C63上的开口激光反射端口67与后端板3上的第二反射镜座32对应设置。在激光输出镜镜座23上设置有激光输出镜片，在激光反射镜镜座22、第一反射镜座31、第二反射镜座32上均设置有激光反射镜片，激光输出镜片和激光反射镜片均通过压帽25套设在各自的镜座上。另外在N型光路引导机构6上设有用于装配定位的两个定位通孔68。

本实用新型通过正电极板5、负电极板7以及电感机构4之间的巧妙连接构建LC振荡电路，同时通过N型光路引导机构6中的N形引导槽构建截面为圆形的谐振光路通道，使谐振产生的原始激光束即为圆形激光束，不需要采用复杂的光路整形机构即可获取优质的精密激光束用于激光加工，相同长度的N形光路引导槽较单一直线形的光路引导槽更高效，能产生激光振荡的有效光路长度更长，因此能输出更大功率的激光；该激光谐振腔的结构简单、散热性好、密封性好、输出的激光束质量好，故适宜推广。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

设计图

一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔论文和设计

一种用于射频二氧化碳激光器的N型激光谐振腔论文和设计-唐友清

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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