[实用新型]用于CO2激光打标机的激光谐振腔

说明书

本实用新型属激光打标机领域。

目前，激光打标机的热点问题是如何提高打标的速度和清晰度、同时又能确保整机的可靠运行。为了达到上述目的人们采用了高速振镜式打标机，脉冲掩模打标机等技术。这些打标机通常使用的激光器为YAG激光器或者CO₂(二氧化碳)激光器，其中的关键技术之一就是提高激光器的效率和输出激光的利用率。如果效率或激光利用率不高，无疑会导致增加激光的体积、电源功率、元件的技术指标、制造成本等一系列参数，最终增加了技术难度和严重地影响整体性能以及可靠性。美国专利US5011253-A公开了一种“激光打标的光学系统-在激光器与掩模之间放置聚焦透镜和凹面镜”。该专利的发明目的是提高激光的有效利用率，但结构复杂、成本高。中国发明专利ZL92104312.0公开了一种“用于激光打标机的激光谐振腔”，其发明目的也是提高激光的有效利用率。该发明具有结构简单、能直接输出文字或图案、成本低的显著优点，但由于该激光谐振腔是开放式结构、无法实际应用于气体激光器(气体激光器中产生激光的工作物质是气体必须与空气隔离)，又由于该激光谐振腔的掩模片不便于打标时的成像调节而导致标记不清晰。

本实用新型的目的是将具有文字、图案的掩模输出腔镜，替代传统激光器中均匀的部分透过的输出耦合镜，将镀金或镀增强介质膜的镜片作为全反射镜，将透过率接近100％的GaAs(砷化镓)或ZnSe(硒化锌)作为工作气体与空气隔离的窗口构成实际用于CO₂激光打标机的激光谐振腔。

为了完成上述目的，本实用新型采用了以下实用的技术方案：在激光打标机的激光谐振腔中，其谐振腔的掩模输出腔镜(1)由具有文字、图案的掩模透过部分和剩余的全反射部分构成，其中全反射部分与另一全反射镜(2)构成激光谐振腔。窗口(3)的位置处于全反射镜和掩模输出腔之间，在全反射镜(2)与窗口(3)之间的激光容器壁(6)上设有密封圈(7)，原则上，掩模输出腔镜的全反射部分反射回来的光与另一全反射镜在激光谐振腔内形成激光振荡，掩模输出腔镜的透过部分作为激光输出。因为掩模输出腔镜的文字、图案部分是镂空的，没有密封功能-即开放式结构，所以这样的光学谐振腔一般是无法用于气体激光的。因为气体激光器的工作物质是气体，必须与空气隔离，所以气体激光器都有容器将工作物质密封，一般是容器经过抽真空后再充以相关的激光气体。因此本实用新型在此基础上增加了将透过率接近100％的GaAs(砷化镓)或ZnSe(硒化锌)作为工作气体与空气隔离的窗口(3)构成实际用于CO2激光打标机的激光谐振腔。窗口的两个主要作用是完全透过输出激光和隔离密封。窗口的位置处于全反射镜和掩模输出腔镜之间的激光工作物质与大气隔离密封处，并以激光的光轴为中心。由于激光振荡过程中会多次通过窗口，因此窗口的透过率越接近于100％对激光器越有利。

本实用新型的优点，一是输出的激光能量全部用于打标，比普通的掩模打标机的激光能量利用率成倍或几倍地提高，因为普通掩模打标机输出的激光在经过掩模后能量利用率最多不超过50％，甚至只有10％。再则，可以随意调节掩模输出腔镜和成像镜之间的距离以得到最佳的物像关系而使打出的标记既清晰又可以根据实际情况在被标记物体上得到合适的标记大小。同时可以方便地更换掩模镜而得到不同的文字和图案以及产品批号等标记，这样的标记具有防伪功能。

本实用新型附图说明。

图1为用于CO2激光打标机的激光谐振腔示意图。

图2为图1中输出掩模腔镜(1)的A向示图。

图中，1掩模输出腔镜，2全反射镜，3窗口，4成像镜，5被标记物体，6激光容器壁，7密封圈。

以下为本实用新型的一个具体实施例子。掩模输出腔镜(1)与全反射镜(2)之间的距离为1米(即激光谐振腔腔长1米)，窗口(3)与全反射镜(2)之间的距离为900毫米，掩模输出腔镜(1)、全反射镜(2)、窗口(3)、成像镜(4)的尺寸都是直径50毫米、厚度5毫米，全反射镜(2)的曲率半径为6米，成像镜(4)的焦距为250毫米、它与掩模输出腔镜(1)的距离为500毫米，这样的激光谐振腔就可以在香烟、酒、化装品等商品的包装上打出清晰的标记或批号，这样的标记还具有防伪的功能。