專利名稱：一種水冷金屬反射鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水冷金屬反射鏡，屬于激光技術與光學技術領域。
背景技術：
目前在大功率激光器和加工系統中廣泛使用的金屬反射鏡，主要應用的水冷反射鏡，在冷卻效果和結構上，沒有考慮到激光束能量分布的特點，如圓對稱形，以及激光束能量分布是中心高，遠離中心，能量逐漸降低。因此造成反射鏡在大功率激光器和加工系統中，受熱不均勻和對稱，引起鏡面形變較大，直接造成光束質量下降。例如圖1圖2圖3所示，是一種現有的水冷反射鏡結構，有左部件1和右部件3，冷卻水從進水口5進入，通過通道2，6和7到達出水口4，冷卻水流經中心通道7的路程最長，流經邊緣通道2，6的路程最短，而激光束在中心處能量最大，邊緣處能量最小，因此該結構，在中心處冷卻效果最差。此外該結構冷卻是非圓對稱的，而大部分情況下，激光束能量分布是圓對稱的。因此會造成從中心沿徑向各方向的冷卻不均勻性。

發明內容
為了克服現有技術結構的不足，本發明提供一種水冷金屬反射鏡。用于大功率激光器或激光加工系統。本發明針對激光束能量分布的特點，光束圓對稱能量分布和中心處能量高邊緣處能量低，因而本發明的水冷反射鏡冷卻效果是圓對稱的，并且冷卻水流經鏡面中心處的路程最短，流經鏡面邊緣處的路程最長，以獲得最佳的鏡面冷卻效果。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種水冷金屬反射鏡，有2只金屬部件，金屬部件的一面有同心圓溝槽，相互對稱，其中1只金屬部件的同心圓溝槽之間有直通槽連接溝通，另1只金屬部件的同心圓溝槽之1有2個通孔分別連接進水口和出水口，2只金屬部件的有同心圓溝槽的面焊接而成為一體。
同心圓溝槽構成多條冷卻水道。冷卻水由進水口進入，沿水道流動，從出水口流出。冷卻水流經鏡面中心處的水道路程最短，流經鏡面邊緣處的水道路程遞增。因此鏡面中心處冷卻效果最好，沿邊緣處冷卻效果遞降。
本發明的有益效果，在本發明是一種用于大功率激光器或激光加工系統的水冷金屬反射鏡。由于本發明針對激光束能量分布的特點，光束圓對稱能量分布和中心處能量高邊緣處能量低，因而本發明的水冷反射鏡冷卻效果是圓對稱的，在鏡面中心處的冷卻效果最好，沿鏡面邊緣處的冷卻效果遞減。對金屬反射鏡可進行高效的冷卻，使得金屬鏡面熱變性大為減小，以保證傳輸的激光束質量。在大功率激光器和激光應用系統以及大功率激光器光束變換的光學系統中，具有較大的應用前景。


圖1、圖2、圖3為一種已有的水冷金屬反射鏡結構示意圖；圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11為本發明水冷金屬反射鏡結構示意圖；下面結合附圖和實施例對發明進一步說明。
具體實施例方式
實施例1一種水冷金屬反射鏡結構由圖4、圖5、圖6和圖9所示，有2只金屬部件8、9，金屬部件8、9的一面有同心圓溝槽23、24，相互對稱，其中1只金屬部件8的同心圓溝槽10、11、12之間有直通槽13連接溝通，另1只金屬部件9的同心圓溝槽15、16、17之16有2個通孔19、20分別連接進水口21和出水口22，2只金屬部件8、9的有同心圓溝槽的面焊接而成為一體。金屬部件的中心有分流圓14、18。
金屬部件1的另一面為金屬反射鏡反射面25，金屬反射鏡反射面25為曲面包括圓弧面、組合弧面。
同心圓溝槽為冷卻水道。冷卻水由進水口21進入，沿水道10、11、12、13和15、16、17流動，從出水口22流出。冷卻水流經鏡面中心處的水道12、17路程最短，流經鏡面邊緣處的水道路程遞增。中心分流圓14、18的直徑為0-10mm，因此鏡面中心處冷卻效果最好，沿邊緣處冷卻效果遞降。為保證冷卻水在金屬鏡內可充滿各個水道，金屬鏡內6個水冷通道的橫截面面積之和與進水口和出水口橫截面面積的關系由下式確定Sc＝Sj≥S4+S5+S6+...(1)上式中，Sc為出水口橫截面面積，Sj為進水口橫截面面積，S4為水道12、17的橫截面面積，S5為水道11、16的橫截面面積，S6為水道10、15的橫截面面積。即進水口橫截面面積與出水口橫截面面積相等，進水口橫截面面積大于或等于各個鏡內水道橫截面面積之和。
實施例2如圖7所示，是一種用于大功率激光加工系統的水冷金屬反射鏡結構示意。2只金屬部件8、9，金屬部件8的一面有同心圓溝槽23，同心圓溝槽23之間有直通槽連接溝通，另1只金屬部件9的沒有同心圓溝槽。其他結構同實施例1。
水冷金屬反射鏡兩部分在非流水通道的接觸面處均用低溫金屬焊料封接，構成一個整體如圖7所示。鏡面外徑為70mm，金屬鏡高度為25mm，金屬鏡內部水道高為1.5mm，水道寬為3mm，相鄰水道間距為9mm，中心分流圓直徑為6mm。共三種六個水道。進水口和出水口橫截面直徑為6mm。
金屬鏡內通水道橫截面面積之和＝6×1.5×3＝27mm2進水口或出水口橫截面面積＝3.141596×3×3＝28.3mm2進水口或出水口橫截面面積＞金屬鏡內通水道橫截面面積之和，滿足公式(1)的要求，在金屬鏡內冷卻水可充滿各個水道。
實施例3如圖8所示，2只金屬部件8、9，金屬部件9的一面有同心圓溝槽24，同心圓溝槽24之間有直通槽連接溝通，另1只金屬部件8的沒有同心圓溝槽。其他結構同實施例1。
實施例4如圖10所示，2只金屬部件8、9，金屬部件9的一面有同心圓凸槽25，另1只金屬部件8的一面有同心圓溝槽23，同心圓溝槽23之間有直通槽連接溝通，同心圓溝槽23、同心圓凸槽25之間鑲嵌配合，留有空間，面積滿足上述公式。
實施例5只金屬部件8、9，金屬部件8的一面有同心圓凸槽26，另1只金屬部件9的一面有同心圓溝槽24，同心圓溝槽24之間有直通槽連接溝通，同心圓溝槽24、同心圓凸槽26之間鑲嵌配合，留有空間，面積滿足上述公式(1)要求。
實施例62只金屬部件8、9，金屬部件8、9的同心圓凸槽25、26、溝槽23、24為4條或5條或6條或7條或8條，溝槽和凸凹配合留下的空間滿足上述公式(1)要求。
權利要求
1.一種水冷金屬反射鏡，其特征是有2只金屬部件，金屬部件的一面有同心圓溝槽，相互對稱，其中1只金屬部件的同心圓溝槽之間有直通槽連接溝通，另1只金屬部件的同心圓溝槽之1有2個通孔分別連接進水口和出水口，2只金屬部件的有同心圓溝槽的面焊接而成為一體。
2.根n據權利要求1所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是同心圓溝槽構成多條冷卻水道，金屬部件的另一面為金屬反射鏡反射面，為曲面。
3.根據權利要求1或2所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是金屬部件的中心有分流圓。
4.根據權利要求1或2所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是中心分流圓16的直徑為0-10mm，外徑為70mm，高度為25mm，內部水道高為1。5mm，水道寬為3mm，相鄰水道間距為9mm，進水口和出水口橫截面直徑為6mm。。
5.根據權利要求1或2所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是其中1只金屬部件的沒有同心圓溝槽。
6.根據權利要求1或2所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是金屬部件的一面有同心圓凸槽，另1只金屬部件的一面有同心圓溝槽，同心圓溝槽之間有直通槽連接溝通，同心圓溝槽、同心圓凸槽之間鑲嵌配合，留有空間。
7.根據權利要求1或2所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是水冷金屬反射鏡兩部分在非流水通道的接觸面處用低溫金屬焊料封接，構成一個整體。
8.根據權利要求6所述的一種水冷金屬反射鏡，其特征是水冷金屬反射鏡兩部分在非流水通道的接觸面處用低溫金屬焊料封接，構成一個整體。
全文摘要
一種水冷金屬反射鏡，屬于激光技術與光學技術領域。有2只金屬部件，金屬部件的一面有同心圓溝槽，相互對稱，其中1只金屬部件的同心圓溝槽之間有直通槽連接溝通，另1只金屬部件的同心圓溝槽之1有2個通孔分別連接進水口和出水口，2只金屬部件在接觸面處焊接而成為一體。構成多條冷卻水道。冷卻水由進水口進入，沿水道流動，從出水口流出。冷卻效果是圓對稱的，冷卻水流經鏡面中心處的水道路程最短，在鏡面中心處的冷卻效果最好，沿鏡面邊緣處的冷卻效果遞減。對金屬反射鏡可進行高效的冷卻，使得金屬鏡面熱變性大為減小，以保證傳輸的激光束質量。在大功率激光器和激光應用系統以及大功率激光器光束變換的光學系統中，具有較大的應用前景。
文檔編號H01S3/04GK1963568SQ20061011445
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月10日 優先權日2006年11月10日
發明者辛建國, 鄔江興, 張志遠, 王偉平 申請人:北京礴德恒激光科技有限公司