專利名稱：縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)，屬于激光技術(shù)領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)激光打標、激光雕刻所用的氣體激光器，均采用醫(yī)用縱向激勵小功率二氧化碳激光器。此種激光器最突出的問題是不能勝任常期連續(xù)工作，在北方冬天可連續(xù)工作3～4個小時，到夏天只能連續(xù)工作1～2個小時，不能滿足工業(yè)用戶要求。另外，此種激光器為多模激光輸出，只適合粗加工?，F(xiàn)今，國內(nèi)激光打標、激光雕刻所用氣體激光器，基本買國外射頻激勵二氧化碳激光器，平均輸出功率為40～100W。射頻激勵二氧化碳激光器，輸出光斑為矩形，長寬比值很大，不同方向發(fā)散角也不同，只適合粗加工。
本實用新型的目的是解決現(xiàn)今我國激光打標、激光雕刻所用的二氧化碳激光器，不能勝任常期連續(xù)工作，光束質(zhì)量差，不適合精加工要求。為此提供縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)，使激光器放電穩(wěn)定，激光器工作穩(wěn)定，改善光束質(zhì)量，實現(xiàn)低價模圓形光斑輸出，提高激光加工性能，滿足精加工的要求。在不同地區(qū)不同季節(jié)，提供連續(xù)工作達8個小時的縱向激勵小功率二氧化碳激光器，滿足工業(yè)用戶使用要求。
本實用新型特征是為多圓環(huán)電極結(jié)構(gòu)型式，位于氧化鋁陶瓷激光管內(nèi)側(cè)、水套管的外端。面對陰極圓環(huán)(4)，主放電陽極圓環(huán)(1)、預(yù)電離陽極圓環(huán)(2)、脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)(3)順序電連接。電極圓環(huán)平行排列，并且電極圓環(huán)(1)、(2)、(3)之間保持一定距離，陰極圓環(huán)(4)共用。電極圓環(huán)表面噴涂絕緣介質(zhì)層[1～3]。
本實用新型特征是主放電及預(yù)電離電源，均采用100～500KHZ高頻交流信號激勵[1，2]，實現(xiàn)體積預(yù)電離，可降低主放電著火電壓，處于最佳值E／N工作，提高pd值，使激光器放電穩(wěn)定、等離子體穩(wěn)定，等離體分布較均勻，可改善光束質(zhì)量，增加注入功率密度，提高激光輸出功率。主放電高頻交流激勵，無陰極位降區(qū)，在放電區(qū)域內(nèi)，信號增益及等離子體分布較均勻，可改善光束質(zhì)量，提高光電轉(zhuǎn)換效率。采取高壓窄脈沖放電，可脫除激光器工作氣體生成的氮的氧化物[5]，使激光器工作氣體成分基本不變，使激光輸出功率穩(wěn)定，可延長激光器使用壽命。
本實用新型特征是激光管采用氧化鋁陶瓷管[4]，氧化鋁陶瓷管比玻璃管導(dǎo)熱率高出20～30倍，可大大改善激光工作氣體散熱效果，大幅度降低激光管內(nèi)工作氣體溫度，有利于激光輸出功率穩(wěn)定，有利于激光器常期連續(xù)工作。
本實用新型激光器，由于采用新型電極結(jié)構(gòu)型式，可大大改善激光工作穩(wěn)定性，大幅度提高光束質(zhì)量，增加激光輸出功率，滿足激光精加工的要求。強化冷卻激光工作氣體等措施，使激光器能常期連續(xù)工作。這樣的激光器能滿足激光打標、激光雕刻對激光器的要求。


圖1是本實用新型二氧化碳激光器總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1中A-A向剖結(jié)構(gòu)圖。
圖3是圖1中B-B向剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖中1主放電陽極圓環(huán)，2預(yù)電離陽極圓環(huán)，3脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)，4陰極圓環(huán)，5氧化鋁陶瓷激光管，6玻璃水套管。
在圖1中，主放電陽極圓環(huán)(1)與陰極圓環(huán)(4)之間，實現(xiàn)高頻交流無聲放電，有利于主放電穩(wěn)定，無陰極位降區(qū)，有激光輸出。預(yù)電離陽極圓環(huán)(2)與陰極圓環(huán)(4)之間，高頻交流激勵，實現(xiàn)體積預(yù)電離，可大大改善激光器性能及光束質(zhì)量。脫除氮的氧化化陽極圓環(huán)(3)與陰極圓環(huán)(4)之間，實現(xiàn)高電壓窄脈沖放電，可脫除激光工作氣體中的氮的氧化物，保持激光工作氣體成分基本不變，穩(wěn)定激光輸出功率。只有新型多圓環(huán)電極結(jié)構(gòu)型式，才能實現(xiàn)上述多功能作用，大大改善激光器性能。采用氧化鋁陶瓷激光管，大幅度強化冷卻激光工作氣體，有利于激光器常期連續(xù)工作。因此，這樣的激光器才能滿足激光打標、激光雕刻對激光器的要求，它是理想方案。
在圖2中，主放電陽極圓環(huán)(1)、預(yù)電離陽極圓環(huán)(2)、脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)(3)、陰極圓環(huán)(4)，其結(jié)構(gòu)為同心金屬圓環(huán)電極，位于氧化鋁陶瓷激光管的內(nèi)側(cè)，表面有絕緣介質(zhì)層，實現(xiàn)無聲放電，使放電穩(wěn)定，減少工作氣體污染。
在圖3中，所有電極圓環(huán)，在氧化鋁陶瓷激光管內(nèi)側(cè)布置相同，平行排列，有一定距離。
參改資料
1、高頻預(yù)電離在高氣壓脈沖放電中的應(yīng)用研究王又青等，《激光技術(shù)》，1996年，V01，20，№4，198～201；2、高頻激勵CO2激光器陳義紅，《激光技術(shù)》，1992年，V01，16，№3，164～166；3、橫向CO2激光器SD放大實驗研究徐啟楊等，《應(yīng)用激光》，1990年，V01，10，№3，118～121；4、國外微電子技術(shù)中的金屬化高導(dǎo)熱性陶瓷的發(fā)展概況；劉光曙，《電子元件》，1993年，№1，21～25；5、丘軍林，《氣體放電與氣體激光》，華中理工大學(xué)出版社，1995年12月出版，53～64。
權(quán)利要求1．一種縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)，包含主放電陽極圓環(huán)，預(yù)電離陽極圓環(huán)，脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)，陰極圓環(huán)，氧化鋁陶瓷激光管，玻璃水套管，其特征是為多圓環(huán)電極結(jié)構(gòu)型式，面向陰極圓環(huán)(4)，主放電陽極圓環(huán)(1)，預(yù)電離陽極圓環(huán)(2)，脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)(3)，順序電連接，平行排列，它們之間保持一定距離。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)，主放電陽極圓環(huán)(1)，預(yù)電離陽極圓環(huán)(2)，脫除氮的氧化物陽極圓環(huán)(3)，陰極圓環(huán)(4)，位于氧化鋁陶瓷管的內(nèi)側(cè)，水套管的外側(cè)，其特征是分別以不同直徑由N塊表面涂有絕緣介質(zhì)層的簿銅圓環(huán)或簿鋁圓環(huán)電連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)，其特征是以透明氧化鋁陶瓷管或氧化鋁陶瓷管作為激光管。
專利摘要本實用新型提供一種縱向激勵小功率二氧化碳激光器新型電極結(jié)構(gòu)型式,屬于激光技術(shù)領(lǐng)域,目的是解決現(xiàn)今我國激光打標、激光雕刻所用的二氧化碳激光器,不能勝任常期連續(xù)工作,光束質(zhì)量差,不適合精加工的要求,本實用新型特征是:為多圓環(huán)電極結(jié)構(gòu)型式,平行排列,電極(1)、(2)、(3)之間保持一定距離,位于氧化鋁陶瓷激光管的內(nèi)側(cè),水套管的外端,電極圓環(huán)表面噴涂絕緣介質(zhì)層,該種激光器適用于激光打標、激光雕刻等。
文檔編號H01S3/038GK2430797SQ00236679
公開日2001年5月16日 申請日期2000年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月26日
發(fā)明者石景林 申請人:石景林