專利名稱：一種高功率激光吸收裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高功率激光器的激光吸收裝置，屬于高功率激光技術領域。
背景技術：
激光加工技術以其優(yōu)越的加工性能正在逐漸替代傳統(tǒng)的加工技術，基于高功率全固態(tài)激光器的加工裝備廣泛應用于汽車、鐵路、船舶、冶金、石化、國防以及航空航天等領域，具有廣闊的應用前景。在激光加工過程中，激光光束需要頻繁的暫停來滿足加工的需要，通常的做法是利用光閘將激光束導入激光吸收裝置中。由于高功率激光器的激光能量高，破壞性強，對人體尤其是眼睛的危害巨大，同時容易造成環(huán)境污染。所以，激光吸收裝置在高功率激光加工應用中發(fā)揮著極其重要的作用。現(xiàn)有的激光吸收裝置普遍存在一個問題，即激光束進入激光吸收裝置后不能完全吸收，有一部分光束會通過激光進入口散射到吸收裝置外，如果激光吸收裝置置于激光器內部便會引起內部空氣溫度升高，長時間運行時會影響激光器的穩(wěn)定運行，如果激光吸收裝置置于激光器外部的光路上，溢出的散射光也會加熱光路密封罩，存在潛在的不安全隱患。 發(fā)明內容針對以上不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高功率激光束吸收裝置，是在吸收體內設置對激光光束進行吸收的鋸齒狀斜面，其反射體是椎體，激光在反射體、吸收體和擋光光闌之間被多次反射和吸收最終轉化為熱量被冷卻水帶走。本實用新型的技術方案是通過以下方式實現(xiàn)的:一種高功率激光吸收裝置，包括吸收激光的吸收體、反射激光的反射體和防止激光溢出的擋光光闌，反射體和擋光光闌分別設在吸收體的二端，吸收體的內腔體設有鋸齒狀斜面，內部有吸收體水循環(huán)通道I，外殼體上有吸收體進水口和吸收體出水口，反射體是椎體，椎體部分與吸收體的內腔配合，安裝于吸收體前端的擋光光闌設有通光孔徑，其直徑小于吸收體內壁直徑，其特征在于:所述的激光入射光線進入到擋光光闌和吸收體體腔內的鋸齒狀斜面后再到反射體，激光在反射體、吸收體和擋光光闌之間被多次反射和吸收最終被吸收體吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。所述的吸收體是由外殼體和內腔體焊接而成的，內部有吸收體水循環(huán)通道I,外殼體上有吸收體進水口 I和吸收體出水口 I，兩側的螺紋孔連接吸收體、反射體和擋光光闌，圓面上的螺紋孔固定激光吸收裝置；內腔體內壁環(huán)繞有鋸齒狀斜面，鋸齒尖角為60°，一面水平，斜面朝向反射體，一方面將激光反射給反射體，另一方面吸收輻射到內壁上的激光，熱量由其內部的冷卻水帶走；被鋸齒狀斜面反射的光線將再次被反射體反射到鋸齒狀斜面，形成由反射體到鋸齒狀斜面的多次反射結構，最終激光被吸收體吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。所述的吸收體由不銹鋼或者鋁合金材料焊接而成，內部是環(huán)形吸收體水循環(huán)通道I，當材質為鋁合金時，外殼體和內腔體分別陽極氧化，然后進行焊接，焊接后修平焊接面，表面進行第二次陽極氧化并發(fā)黑。所述的吸收體的內壁直徑在20mm到35mm之間。所述的反射體的一端是椎體，表面拋光，對激光有極高的反射率，內部有反射體水循環(huán)通道II，外有反射體進水口 II和反射體出水口 II。所述的反射體的材質是黃銅或者紫銅，圓錐面拋光，圓錐的角度為106°或者165。。所述的擋光光闌安裝于吸收體的前端，內有擋光光闌水循環(huán)通道III，外有擋光光闌進水口 III和擋光光闌出水口 III，沉孔為連接孔，通光孔徑直徑小于吸收體的內壁直徑，可有效阻止雜散光的外溢。所述的擋光光闌的材質為不銹鋼，通光孔徑15為12mm 22mm。本實用新型，采用106°或者165°的反射體，當激光射到反射體時激光被反射到吸收體腔內的鋸齒狀斜面上，再次將激光反射到反射體。經過11次來回反射后，激光能量基本被吸收體吸收。吸收體、反射體和擋光光闌均采用水循環(huán)冷卻方式散熱，保證在充分吸收激光能量的前提下良好散熱，本發(fā)明的激光吸收裝置穩(wěn)定、可靠、安全，可以長時間連續(xù)使用?？梢杂糜诩す馄鲀炔炕蛘咄獠课?.5 5kw的激光能量。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


圖1是本實用新型的激光吸收裝置圖。圖2是本實用新型的吸收體剖面圖。圖3是本發(fā)明的吸收體的另一面剖面圖。圖4是本實用新型的反射體剖面圖。圖5是本實用新型的擋光光闌剖面圖。圖6是本實用新型的光線追跡圖。圖中:1.吸收體；2.反射體；3.擋光光闌；4.吸收體外殼體；5.吸收體內腔體；
6.吸收體進水口 I ;7.吸收體出水口 I ;8.吸收體水循環(huán)通道I ;9.鋸齒狀斜面；10吸收體的連接螺紋孔；11.反射體進水口 II ；12.反射體出水口 II ；13.反射體水循環(huán)通道II ；
14.反射體反射面；15.擋光光闌通光孔；16.擋光光闌進水口 III ；17.擋光光闌水循環(huán)通道III ；18.擋光光闌出水口 III ；19.擋光光闌連接孔；20.入射光線；21.溢出光線。
具體實施方式
由
圖1知，一種高功率激光吸收裝置，包括吸收激光的吸收體1、反射激光的反射體2和防止激光溢出的擋光光闌3，反射體2和擋光光闌3分別設在吸收體I的二端，采用常見車削、銑削等機械加工手段實現(xiàn)，反射體表面可用拋光膏拋光，之后三者用螺釘連接即可。激光入射光線通過擋光光闌3進入吸收體I射到反射體2上，反射體2將入射光線反射到內腔體的鋸齒狀斜面9后再被反射到反射體2，激光在反射體2、吸收體I和擋光光闌3之間被多次反射和吸收最終被吸收體I吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。由圖2、圖3知，是本實施例的吸收體剖面圖。吸收體I是由外殼體5和內腔體4焊接而成的，內部有吸收體水循環(huán)通道18，外殼體上有吸收體進水口 16和吸收體出水口 17，兩側的螺紋孔10連接吸收體1、反射體2和擋光光闌3，吸收體I的內腔體4內壁環(huán)繞有鋸齒狀斜面9，圓面上的螺紋孔10固定激光吸收裝置；鋸齒狀斜面9的鋸齒尖角為60°，一面水平，斜面朝向反射體2，一方面將激光反射給反射體2，另一方面吸收輻射到內壁上的激光，熱量由其內部的冷卻水帶走；被鋸齒狀斜面9反射的光線將再次被反射體2反射到鋸齒狀斜面9，形成由反射體2到鋸齒狀斜面9的多次反射結構，最終激光被吸收體I吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。吸收體I的內壁直徑在20mm到35mm之間。材質由不銹鋼或者招合金材料焊接而成，當材質為鋁合金時，外殼體和內腔體分別陽極氧化，然后進行焊接，焊接后修平焊接面，進行第二次陽極氧化并發(fā)黑。由圖4知，是本實施例的反射體剖面圖。反射體2是椎體，表面14拋光，圓錐的角度為106°或者165°。對激光有極高的反射率，椎體部分與吸收體I的內腔配合，反射體2內設有水循環(huán)通道Π13，外部有反射體進水口 IIll和反射體出水口 1112。反射體2的材質是黃銅或者紫銅。錐角表面14先采用粒度10 μ m的拋光膏粗拋，然后采用粒度3 μ m和
0.5 μ m的拋光骨精拋。由圖5知，是本實施例的擋光光闌剖面圖。安裝于吸收體前端的擋光光闌3設有通光孔徑15，內有擋光光闌水循環(huán)通道II117，外有擋光光闌進水口 II116和擋光光闌出水口 11118，沉孔19為連接孔，通光孔徑15直徑小于吸收體I的內壁直徑，可有效阻止雜散光的外溢。擋光光闌3的材質為不銹鋼，通光孔徑15為12mm 22mm。由圖6知，是本實施例的光線追跡圖。經LightTool光線追跡，當反射體錐角為106°和165°時，入射光線20在吸收體I和反射體2之間反射的次數超過11次光線21開始溢出通光孔徑15，而錐角為其他角度時，入射光線20經過5 7次反射便開始溢出通光孔徑15。激光在反射體2、吸收體I和擋光光闌3之間被多次反射和吸收最終被完全吸收，有效地防止了激光雜散光的向外散射。本實用新型已成功應用于我公司3kW高功率全固態(tài)激光器產品中，實現(xiàn)高功率激光器內部光路的阻斷和吸收，最長阻斷時間8小時，無異常，且激光器內部無升溫，表明該激光吸收裝置的溢出光能量極小，可安全應用于高功率激光器內部和外部光路對激光光束進行阻斷和吸收。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明的應用。
權利要求1.一種高功率激光吸收裝置，包括吸收激光的吸收體(I)、反射激光的反射體(2)和防止激光溢出的擋光光闌(3)，反射體(2)和擋光光闌(3)分別設在吸收體(I)的二端，吸收體(I)的內腔體(4)設有鋸齒狀斜面(9)，內部有吸收體水循環(huán)通道I (8)，外殼體上有吸收體進水口(6)和吸收體出水口(7)，反射體(2)是椎體，椎體部分與吸收體(I)的內腔配合，安裝于吸收體前端的擋光光闌3()設有通光孔徑(15),其直徑小于吸收體O I內壁直徑，其特征在于:所述的激光入射光線進入到擋光光闌(3)和吸收體(I)體腔內的鋸齒狀斜面(9)后再到反射體(2)，被多次反射和吸收最終被吸收體(I)吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。
2.根據權利要求1所述的一種高功率激光吸收裝置，其特征在于:所述的吸收體(I)是由外殼體(5)和內腔體(4)焊接而成的，內部有吸收體水循環(huán)通道I (8)，外殼體上有吸收體進水口 1(6)和吸收體出水口 I (7)，兩側的螺紋孔(10)連接吸收體(I)、反射體(2)和擋光光闌(3)，圓面上的螺紋孔(10)固定激光吸收裝置；內腔體(4)內壁環(huán)繞有鋸齒狀斜面(9),鋸齒尖角為60° ,—面水平,斜面朝向反射體(2)。
3.根據權利要求1所述的一種高功率激光吸收裝置，其特征在于:所述的反射體(2)的內部有水循環(huán)通道II (13)，外有反射體進水口 II(Il)和反射體出水口 II (12)，反射體(2)一端是椎體，表面(14)拋光，圓錐的角度為106°或者165°
4.根據權利要求1所述的一種高功率激光吸收裝置，其特征在于:所述的吸收體(I)的內壁直徑在20mm到35mm之間。
5.根據權利要求1所述的一種高功率激光吸收裝置，其特征在于:所述的擋光光闌(3)安裝于吸收體(I)的前端，內有擋光光闌水循環(huán)通道111(17)，外有擋光光闌進水口111(16)和擋光光闌出水口 III (18)，沉孔(19)為連接孔，通光孔徑(15)直徑小于吸收體(I)的內壁直徑。
6.根據權利要求1所述的一種高功率激光吸收裝置，其特征在于:所述的擋光光闌(3)的材質為不銹鋼，通光孔徑(15)為12mm 22mm。
專利摘要一種高功率激光吸收裝置，包括吸收激光的吸收體(1)、反射激光的反射體(2)和防止激光溢出的擋光光闌(3)，反射體(2)和擋光光闌(3)分別設在吸收體(1)的二端，安裝于吸收體前端的擋光光闌(3)設有通光孔徑(15)，其直徑小于吸收體(1)內壁直徑，其特征在于所述的激光入射光線進入到擋光光闌(3)和吸收體(1)體腔內的鋸齒狀斜面(9)后再到反射體(2)，被多次反射和吸收最終被吸收體(1)吸收轉化為熱量并被冷卻水帶走。本實用新型，采用106°或者165°的反射體，當激光射到反射體時激光被反射到吸收體腔內的鋸齒狀斜面上，經過11次來回反射后，激光能量基本被吸收體吸收。采用水循環(huán)冷卻方式散熱，保證在充分吸收激光能量的前提下良好散熱，本實用新型的激光吸收裝置穩(wěn)定、可靠、安全，可以長時間連續(xù)使用。
文檔編號G02B7/00GK202939357SQ20122012448
公開日2013年5月15日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權日2012年3月29日
發(fā)明者趙鵬飛, 常亮, 趙偉芳, 農光壹, 李達, 董智勇, 林學春, 林培晨 申請人:江蘇中科四象激光科技有限公司