瞄准稳定的激光器制造技术

一种有一个罩体（１０）的激光器。冷却介质从进口（１３４）经管路（３５）供往热交换器（８），并由热交换器经管路（３７）从出口（１３６）排出。由上往下看，进出口（１３４）和（１３６）设置成对称于罩体中心线。进口（３４０）和出口（３４２）也具有类似的相互对称的位置关系。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能使瞄准稳定的激光器，这里所谓的瞄准是指一束激光束的发射位置和发射方向。日本专利公报63-64073和634-832号中分别揭示了激光器。图20是日本专利公报63-64073号中揭示的一种激光器的示意透视图。参照图20，激光器发射激光器2。该激光器有一条作为激光介质气体的通路的管道3，一对放电电极4a和4b，一个第一激光束反射装置5a，一个第二激光束反射装置5b，一个风机6，一个热交换器8，以及一个在低于0.1标准大气压的低真空下密封地容纳着激光介质气体的罩体10。全反射镜26装在第二反射装置5b内。部分反射镜32装于第一反射装置5a内。图21是日本专利公报64-832号中揭示的一种激光器的前视图。图22是该激光器的平面图。图23是该激光器的右视图。图24是沿图23中的24-24剖取的剖面放大图，显示了该激光器的某些细节。图25是沿图23中的线25-25剖取的剖面放大图，显示了该激光器的另一些细节。图26是沿图23中的线26-26剖取的剖面放大图，也显示了该激光器的一些细节。参阅图21—26，激光器有金属波纹管7、螺母9、滚动轴承11、托架12、罩壳13、球面轴承14、法兰15、螺栓16和18、隔圈17、座板20a和20b、装在罩体10上的固定底脚22、以及支撑杆24a、24b和24c。罩体10上设有进口34和出口36，以使用于冷却热交换器8的冷却介质流进流出。管路35和37分别将进口34和出口36与热交换器8连接起来。罩体10上的进口40和出口42用作冷却电极4a和4b的冷却介质的出入口。管路41和43分别将进口40和出口42与电极4a和4b连接起来。管路45把电极4a和4b连接起来。固定底脚22用于将罩体10固定在其它结构(未示)上。激光器的工作过程描述如下在罩体10内，电极4a和4b通过放电，激发激光介质气体，风机6使激光介质气体不断循环。热交换器8用以冷却激光介质气体。激光介质气体通过放电电极4a和4b之间并被激发而进入激光振荡状态。由于放电而温度升高的激光介质气体进入管道3，并在热交换器8中冷却，随后沿箭头A所示的方向经过风机6循环流动。分别包括在激光束反射装置5a和5b内的部分反射镜32和全反射镜26构成共振反射镜，其沿罩体10的纵向布置。由共振反射镜形成的光路，穿越被放电激发的激光介质气体的激发区。经全反射镜26反射的激光光束到达部分反射镜32。已经达到部分反射镜32的部分激光光束向外输出，而其余的沿原路径折回，借以不断重复同一过程。激光光束重复地通过上述激发区时被增强，并由部分反射镜向外输出。激光束反射装置5a和5b固定在座板20a和20b上，而座板20a和20b是由支撑杆24a、24b和24c支承。波纹管7分别连接在罩体10与右座板20a和左座板20b之间，以避免一个座板受到外力时传递到另一个上。在激光器工作过程中，还需从一冷却装置之类的介质源(未示)供给冷却介质，例如，冷却介质从进口34进入罩体10内，经管路35进入热交换器8，然后经出口36从罩体10内排出。从进口40进入的冷却介质经管路41进入下面的电极4b，再经管路45进入上面的电板4a，最后经管路43和出口从罩体10内排出。罩体10固定在一个稳固的刚性结构上，例如有混凝土基础的地板上，或者一个电力配电板的框架上，以便于给激光器供电。接下来，描述罩体10和座板20a和20b的支承结构。座板20a由三根支撑杆24a、24b和24c支承。支撑杆24a、24b、24c对罩体10的连接结构是互不相同的。如图25所示，支撑杆24a是由安装在罩壳13内的球面轴承14支承，罩壳是固定在罩体10上。座板20a由螺母9固定在支撑杆24a的杆端。如图26所示，支撑杆24b的端部装在滚动轴承11内，托架12由螺栓18固定在罩体10上并以其平的表面与滚动轴承的下表面线接触。在用螺母9将支撑杆24b紧固于座板20a时隔圈17使滚动轴套定位。如图24所示，座板20a由螺母9固定在支撑杆24c上从而与罩体10隔开。上述三根支撑杆24a、24b和24c都由镍铁合金之类的线膨胀系数小的材料制成，以使座板20a和20b即使在温度变化时也能保持平行。在使用激光器时，首先启动风机6。与此同时，将通常低于室温(例如10℃)的冷却介质供入热交换器8和放电电极4a和4b，借以使冷却介质在电极4a和4b之间的进口部分的温度和流速达到预定状态，以便由放电有效地激发激光介质气体。供入冷却介质之后，当风机6达到预定转速时激光介质气体以高速循环流动，以达到其预定温度和流速。预运行时间一般等于风机6达到预定转速所需的时间。当激光器准备就绪时，就可以激发激光了。由于冷却介质通过进口34和40以及出口36和42，罩体10的温度由室温渐变至接近于冷却介质的温度。温度变化的时间常数由罩体10的热容量决定。这一时间常数比激光器的升温升速时间长，甚至在激光器已准备好之后罩体的温度仍在缓慢变化。在冷却介质温度低于室温时，由于进口34、40或出口36、42的传热，图27中用斜断划线标示的部位将受到局部冷却。于是如图27所示，罩体上部(即靠近管道3那一侧的部分)因受冷而收缩，于是使罩体内产生应变，导致由罩体10支承的座板20a和20b的位置发生变化，引起激光束瞄准的变化。此现象发生在激光器起振和关停过程中，其持续时间相当长。罩体10的应变的大小取决于冷却介质温度与室温的温差。这种应变称为“第一种形式的罩体应变”。在激光器工作时流过电极温度升高时的激光介质气体在管道内流动，由于热辐射，邻近管道3的罩体10从热的管道3得到热量，其面对管道3的部位温度升高而发生热膨胀。因此，罩体10上又产生应变，如图28所示。这样，在激光器振荡时，激光束的瞄准就会发生变化。这样现象由激光器的起停操作引发，其持续时间也较长。罩体10的这种应变的大小取决于放电电极的输入功率，且被称为“第二种形式的罩体应变”。在现有相关技术的激光器中，座板20a和20b以相同方式支持着支撑杆24a、24b和24c，在罩体10与基座20a和20b之间没有任何能够机械地把它们之间的相对位置关系确定下来的部件。这是由于支撑杆24a是可以在球面轴承14的内表面上滑动的(见图25)，而支撑杆24b也可以在由隔圈17机械定位的滚动轴承11和托架12之间滑动。所以，如果在运输等过程中受到了冲击，这些滑动部分就可能发生位移，支撑杆24a和罩壳13的台阶部分或支撑杆24b和托架12的台阶部分就会相互接触。因此，虽然在上述部件发生接触之前罩体10与座板20a和20b是互相隔离开的，但在发生接触之后罩体的应变也会传递到座板上。可见，罩体10的较多变动会对座板20a和20b产生直接影响，破坏激光束瞄准的重复性。而且，在有第一或第二种形式的应变发生时，固定在罩体10上的两个球面轴承14之间的距离就会因罩体10的温度变化、伸长或收缩而发生改变，因此，支撑杆24a必须能在球形轴承14a和14b的任一接触表面上滑动。这里无法判断是座板20a还是座板20b滑动，因为这取决于发生滑动时哪一座板的摩擦系数最小。而且也无法保证罩体10的由于应变而滑动了的那一侧在应力消失之后回复到应变产生之前的状态。这样，在激光器每次起振和关停过程中与开机停机操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器，其特征在于，包括： 一个密封地容纳激光介质气体并具有一纵向中心线罩体； 一对相对地设置在所述罩体内并平行于所述中心线的放电电极，以利用激光介质气体发射激光束； 一套用于使激光介质气体在所述罩体内循环流动的循环装置； 一个设置在所述罩体内的热交换器，用以冷却因放电电极的放电而被加热的激光介质气体； 一个设置在所述罩体的第一位置的进口，用以将冷却介质供往热交换器；以及 一个设置在罩体的相对于其平行于放电电极的中心线与进口所在的第一位置大致对称的第二位置上的出口，以供冷却介质从热交换器排出。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西田聡，大谷昭博，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]