激光器玻璃聚光腔及其加工方法 技术领域：
本发明涉及一种固体激光器玻璃聚光腔及其加工方法，尤其是一种包括各种分立元件的固体激光器及半导体激光泵浦的固体激光器的玻璃聚光腔及其加工方法，属于光电技术领域。
背景技术：
激光器是一种应用比较广泛的光电技术产品，在激光器内，通过聚光腔的聚光作用，将光源所发射的光线汇聚到工作物质上产生粒子数反转发射激光。目前通用的固体激光器的聚光腔种类繁多，形式多样。根据其形状的不同，可分为：球壳形、圆柱形、椭圆柱形、圆弧片形及紧包形等等；根据所使用材料的不同，可分为：金属镀银(镀金)型、陶瓷型、粉末填充型等等。
现有固体激光器聚光腔主要结构特征，是在聚光空腔的内表面上镀反射层或利用陶瓷或其他高反射率物质做成聚光腔，将光源及工作物质放置在空腔内。使用时，聚光腔的反射面或者暴露在空气中，或者浸泡在冷却介质中。长时间如此使用，一方面聚光腔的反射层很快会被氧化，另一方面该反射层也极易发生污染，造成反射层的反射效率降低。氧化、污染程度严重时，甚至会导致激光器无法继续正常使用。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种激光器玻璃聚光腔，该聚光腔反射表面不与空气及冷却介质接触，不会因发生氧化而降低聚光腔反射层的反射率，也不会因污染而损坏，使用寿命长。
本发明地又一目的在于针对现有技术的不足，提供一种激光器玻璃聚光腔的加工方法。根据不同辐射强度，使用不同的加工工艺，采用玻璃外壁镀反射物质层，将泵浦光汇聚到工作物质上以提高激光的转换效率。
本发明的另一目的在于针对现有技术的不足，提供一种激光器玻璃聚光腔及其加工方法，以玻璃管材为原材料，产品成本较低，其反射效率高，体积小、结构简单，更换方便。
本发明的再一目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用激光器玻璃聚光腔制成的激光头，激光头内的玻璃聚光腔采用特种工艺镀制反透半反膜，提高激光转换率，有效地将无用的远红外波段光及有害紫外波段光滤出，降低工作物质热效应。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种玻璃聚光腔，它包括一玻璃空腔，在玻璃空腔外表面设有反射层，其反射面朝向玻璃空腔内侧。
为了能够使反射层达到对某些特定波长的光线进行全反射，而某些波长的光线能够透过并不发生反射，反射层根据不同的需要可镀成完全反射层或半透半反膜。
玻璃空腔由普通玻璃或光学玻璃制成，其形状为球壳形或圆柱形或椭圆柱形或圆弧片形。
在完全反射层的外部，还进一步镀设有保护铜层以确保完全反射效果。
上述玻璃聚光腔的制造工艺，至少包括如下的加工步骤：
步骤1：对预先加工成型的玻璃空腔的外表面做清洁处理后，进行抛光或打毛处理；
步骤2：通过化学银镜法或真空镀膜法在玻璃空腔的外表面镀设反射层，该反射层的反射面朝向玻璃空腔的内侧。
采用化学银镜法镀设的反射层厚度不低于5μ，采用真空镀膜法镀设的反射层厚度不低于2μ。
根据不同波长光线反射和透过的性质不同，镀设的反射层可以为完全反射层或半透半反膜。
玻璃聚光腔的制造工艺还可能进一步包括：
步骤3：采用电镀法在完全反射层外部加镀厚度不小于100μ的保护铜层。
另外，还可以通过对玻璃聚光腔内表面进行抛光处理的工艺改善其表面质量。
激光头由端盖、支撑件、玻璃聚光腔、泵浦光源、激光工作物质组成，其中，玻璃聚光腔架设在支撑件内，支撑件的前、后两端与端盖连接，激光工作物质贯通穿设在玻璃聚光腔的腔体内部，其端部固定在端盖上，泵浦光源贯通穿设在玻璃聚光腔的腔体内部或镶嵌在支撑件内壁上。
玻璃聚光腔与端盖的连接部位还设有密封件，端盖内侧开设有用于嵌设密封件的密封槽；密封件通常采用橡胶密封垫或环氧树脂封结层。
为了有效固定泵浦光源和/或激光工作物质，在端盖上设有固定孔。
泵浦光源可以采用灯泵浦源或半导体激光器泵浦源。
支撑件为一保护套，该保护套围设在玻璃聚光腔外表面并与其间隙设置或与玻璃聚光腔粘结在一起，其前后两端面与端盖的端面相连接。
支撑件还可以包括泵浦光座和一个以上的支架，泵浦光座围设在玻璃聚光腔外表面，其前后两端面与端盖的端面相抵顶，支架的两端固定在端盖上，泵浦光座架设在支架所围设的空间内。
综上所述，本发明的优点在于：
1、本发明所提供的激光器玻璃聚光腔，其反射表面不与空气及冷却介质接触，不会因发生氧化而降低聚光腔反射层的反射率，也不会因污染而损坏，使用寿命长。
2、本发明所提供的激光器玻璃聚光腔的加工方法，该方法可根据不同辐射强度，使用不同的加工工艺，采用玻璃外壁镀反射物质层，将泵浦光汇聚到工作物质上以提高激光的转换效率。
3、本发明所提供的激光器玻璃聚光腔及其加工方法；采用特种工艺镀制反透半反膜，有效地将无用的远红外波段光及有害的紫外波段光滤出，提高激光转换率，降低工作物质热效应。
4、本发明所提供的激光器玻璃聚光腔的及其加工方法，以玻璃管材为原材料，产品成本较低，其反射效率高，体积小、结构简单，更换方便。
附图说明：
图1为本发明圆管状玻璃聚光腔示意图；
图2为本发明椭圆管状玻璃聚光腔示意图；
图3为本发明圆弧片状玻璃聚光腔示意图；
图4为本发明激光头的一种结构示意图；
图5为本发明激光头的另一种结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。
本发明提供一种玻璃聚光腔，如图1所示，为圆管状玻璃聚光腔示意图。从图1中可知，该玻璃聚光腔包括一玻璃空腔1，在玻璃空腔1的外表面设有反射层2，其反射面朝向玻璃空腔内侧。玻璃空腔1是由普通玻璃或光学玻璃制成的，例如：K8光学玻璃或K9光学玻璃。
为了能够使反射层2达到对某些特定波长进行全反射，而某些波长能够透过并不发生反射，反射层2根据不同的需要可镀成完全反射层或半透半反膜。
为了确保反射层2的反射效果及牢固度，通常在镀设完全反射层的玻璃空腔1的外表面再采用电镀法加镀保护铜层，其厚度不小于100μ。
根据所需聚光腔的形状不同，玻璃空腔的选材和加工方法均有所不同，现有玻璃空腔的形状通常为球壳形或圆柱形或椭圆柱形或圆弧片形。如图1所示，为本发明圆管状玻璃聚光腔示意图，所需玻璃空腔1的成型形状为圆柱形，因此，在加工过程中，可以将玻璃管材直接进行切割端面成型；
如图2所示，为本发明椭圆管状玻璃聚光腔示意图，所需玻璃空腔1’的成型形状为椭圆形，将玻璃管材切段后，在马福炉中加热使玻璃管软化，采用专用模具压成所需形状，对已成型为所需形状的玻璃管材进行切割端面成型；
如图3所示，为本发明圆弧片状玻璃聚光腔示意图，所需成型形状为片状，采用光学加工方法加工玻璃管材四边，形成弧片3，再将多块弧片3拼接组成玻璃空腔。
如图1或图2或图3所示的玻璃聚光腔的加工过程，至少包括如下步骤：
步骤1：对预先加工成型的玻璃空腔1的外表面做清洁处理后，进行抛光或打毛处理；
步骤2：通过化学银镜法或真空镀膜法在玻璃空腔1的外表面镀设反射层2，该反射层2的反射面朝向玻璃空腔1的内侧。
采用化学银镜法镀设的反射层2厚度不低于5μ，且承受泵浦光功率密度在10j/cm2以上；采用真空镀膜法镀设的反射层2厚度不低于2μ，且承受泵浦光功率密度在10j/cm2以下。
根据不同波长光线反射和透过的要求不同，镀设的反射层2可以为完全反射层或半透半反膜。
半透半反膜的作用就是对某些特定波长全反射而某些波长可以透过。例如：对与Nd:YAG激光器，让0.53-0.87μm主吸收带波长的光全反射，而透过短波长和远红外波长。
玻璃聚光腔的制造工艺还可能进一步包括：
步骤3：采用电镀法在完全反射层外部加镀厚度不小于100μ的保护铜层，例如：对于承受泵浦光功率密度在10j/cm2以上者。
另外，还可以通过对玻璃聚光腔内表面进行抛光处理的工艺改善其表面质量。
如图4所示，为本发明激光头的一种结构示意图。从图4可知，采用上述玻璃聚光腔制成的激光头，由端盖10、泵浦源20、密封件30、激光工作物质40、玻璃聚光腔50和保护套60组成，其中，玻璃聚光腔50架设在保护套60内，其前、后两端通过密封件30与端盖10连接，在端盖10上，开设有供密封件30嵌设在其中的密封槽101，泵浦源20和激光工作物质40贯通穿设在玻璃聚光腔50的腔体内部，其端部固定在端盖10的固定位置102、103上或镶嵌在保护套60上。
泵浦光源可以为灯泵浦源20，还可以为半导体激光器泵浦源。
激光头在工作的过程中会产生一定的热量，为了不会在温度过高的情况下，影响激光头的正常工作，通常需要对激光头进行冷却。因此，是否需要在激光头的连接部位设置密封件30，是根据激光头的冷却方式来确定的；如果采用的是水冷的方式，为了防止泄漏，通常需要设置密封件30。密封件30一般采用橡胶密封垫或环氧树脂封结层。
如图5所示，为本发明激光头的另一种结构示意图。从图5可知，采用上述玻璃聚光腔制成的激光头，由端盖10、泵浦源20、激光工作物质40、玻璃聚光腔50、泵浦光座70和支架80组成，其中，玻璃聚光腔50架设在泵浦光座70内，泵浦源20敷设在泵浦光座70的内壁上，一个以上泵浦光座70拼合围设在玻璃聚光腔50之外，其前、后两端与端盖10相连接，激光工作物质40贯通穿设在玻璃聚光腔50的腔体内部，其端部固定在端盖10的固定位置103上。支架80为一个以上，其两端固定在端盖10上，形成一支撑空间；采用多片弧片拼合围设而成的玻璃聚光腔50，其外围支撑有泵浦光座70，整体架设在该支撑空间内。
泵浦源20可以为灯泵浦源，还可以为半导体激光器泵浦源。
最后要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。