大功率激光器谐振腔结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

目前用于激光切割的大功率CO2激光器主要有轴快流直流激励CO2激光器、轴快流射频激励CO2激光器和扩散冷却射频激励板条CO2激光器几种，与国外激光器相比，国产轴快流直流激励CO2激光器存在着工作稳定性差、故障率高等缺点，具体表现在谐振腔、高压电源、气体单元、控制系统等诸多方面；另外，在更高功率激光器制造方面还很薄弱，在射频电源制造方面也有很大的困难；总的来说，国产切割用大功率CO2激光器制造水平与国际先进水平相比还有很大的差距。

本课题是大功率激光发射器的关键部件，CO2气体分子在高压的激励下产生能级跃迁，在谐振腔内谐振才能产生激光。本谐振腔参照德国通快TL3030型激光数控切割机床的激光器谐振腔设计。谐振腔有反射镜片、镜片安装调整机构、玻璃管定位机构、高压气体循环机构、冷却机构等。要求重量轻、强度高、结构合理，谐振腔的变形要小。设计出全部的零件图和装配图，并对谐振腔进行力学分析。

2. 国内外研究现状分析

激光谐振腔是随着激光的发展而不断的发展起来的，由闭腔发展到开腔，以及能克服腔内的热畸变的受激布里渊散射腔（ｓＢＳ）和相位共轭腔等。

１９８７年，Ｓ．Ｄ．Ｓｉｌｖｅｓｔｒｉ等人利用变反射率输出耦合器，将其应用于脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光器，获得了能量为３００ｒｏｄ的近衍射极限光束。

１９８８年，ｓ．Ｄ．Ｓｉｌｖｅｓｌｒｉ等用反射率径向按一定阶数超高斯分布的变反射率镜作为非稳腔的输出镜（称ＳＶＵＲ腔），从大口径、高效率的激光介质上得到了近衍射极限的高功率激光束。

3. 研究的基本内容与计划

这台切割机床谐振腔参照德国通快tl3030型射频激光数控切割机床设计。谐振腔有聚光镜片机构、冷却机构等。要求精度高、结构合理，设计出全部的零件图和装配图，并对谐振腔进行光学分析，设计出自动聚光机构。

本设计要保证谐振腔有足够的精度；并实现谐振腔与机床、冷却系统的连接和精确的装配

最后：

4. 研究创新点

1.整个数控激光切割机的设计体积将会有一定程度的减小，同时会查阅相关的工程材料手册，使整体的质量减轻，以提高机床整体的机动性能。

2.我所设计的激光器谐振腔仿照南京光谷诺太有限公司的激光器设计，结合德国数控切割机床进行结合，以三种气体进入其冷却系统，主要采用CO2激光切割，比原来的功率相对大，结构简单。