縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構的製作方法
2023-06-02 02:13:06 1
專利名稱：縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構，屬於雷射技術領域。
目前，國內雷射打標、雷射雕刻所用的氣體雷射器，均採用醫用縱向激勵小功率二氧化碳雷射器。此種雷射器最突出的問題是不能勝任常期連續工作，在北方冬天可連續工作3～4個小時，到夏天只能連續工作1～2個小時，不能滿足工業用戶要求。另外，此種雷射器為多模雷射輸出，只適合粗加工。現今，國內雷射打標、雷射雕刻所用氣體雷射器，基本買國外射頻激勵二氧化碳雷射器，平均輸出功率為40～100W。射頻激勵二氧化碳雷射器，輸出光斑為矩形，長寬比值很大，不同方向發散角也不同，只適合粗加工。
本實用新型的目的是解決現今我國雷射打標、雷射雕刻所用的二氧化碳雷射器，不能勝任常期連續工作，光束質量差，不適合精加工要求。為此提供縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構，使雷射器放電穩定，雷射器工作穩定，改善光束質量，實現低價模圓形光斑輸出，提高雷射加工性能，滿足精加工的要求。在不同地區不同季節，提供連續工作達8個小時的縱向激勵小功率二氧化碳雷射器，滿足工業用戶使用要求。
本實用新型特徵是為多圓環電極結構型式，位於氧化鋁陶瓷雷射管內側、水套管的外端。面對陰極圓環(4)，主放電陽極圓環(1)、預電離陽極圓環(2)、脫除氮的氧化物陽極圓環(3)順序電連接。電極圓環平行排列，並且電極圓環(1)、(2)、(3)之間保持一定距離，陰極圓環(4)共用。電極圓環表面噴塗絕緣介質層[1～3]。
本實用新型特徵是主放電及預電離電源，均採用100～500KHZ高頻交流信號激勵[1，2]，實現體積預電離，可降低主放電著火電壓，處於最佳值E／N工作，提高pd值，使雷射器放電穩定、等離子體穩定，等離體分布較均勻，可改善光束質量，增加注入功率密度，提高雷射輸出功率。主放電高頻交流激勵，無陰極位降區，在放電區域內，信號增益及等離子體分布較均勻，可改善光束質量，提高光電轉換效率。採取高壓窄脈衝放電，可脫除雷射器工作氣體生成的氮的氧化物[5]，使雷射器工作氣體成分基本不變，使雷射輸出功率穩定，可延長雷射器使用壽命。
本實用新型特徵是雷射管採用氧化鋁陶瓷管[4]，氧化鋁陶瓷管比玻璃管導熱率高出20～30倍，可大大改善雷射工作氣體散熱效果，大幅度降低雷射管內工作氣體溫度，有利於雷射輸出功率穩定，有利於雷射器常期連續工作。
本實用新型雷射器，由於採用新型電極結構型式，可大大改善雷射工作穩定性，大幅度提高光束質量，增加雷射輸出功率，滿足雷射精加工的要求。強化冷卻雷射工作氣體等措施，使雷射器能常期連續工作。這樣的雷射器能滿足雷射打標、雷射雕刻對雷射器的要求。
圖1是本實用新型二氧化碳雷射器總體結構圖。
圖2是圖1中A-A向剖結構圖。
圖3是圖1中B-B向剖面結構圖。
圖中1主放電陽極圓環，2預電離陽極圓環，3脫除氮的氧化物陽極圓環，4陰極圓環，5氧化鋁陶瓷雷射管，6玻璃水套管。
在圖1中，主放電陽極圓環(1)與陰極圓環(4)之間，實現高頻交流無聲放電，有利於主放電穩定，無陰極位降區，有雷射輸出。預電離陽極圓環(2)與陰極圓環(4)之間，高頻交流激勵，實現體積預電離，可大大改善雷射器性能及光束質量。脫除氮的氧化化陽極圓環(3)與陰極圓環(4)之間，實現高電壓窄脈衝放電，可脫除雷射工作氣體中的氮的氧化物，保持雷射工作氣體成分基本不變，穩定雷射輸出功率。只有新型多圓環電極結構型式，才能實現上述多功能作用，大大改善雷射器性能。採用氧化鋁陶瓷雷射管，大幅度強化冷卻雷射工作氣體，有利於雷射器常期連續工作。因此，這樣的雷射器才能滿足雷射打標、雷射雕刻對雷射器的要求，它是理想方案。
在圖2中，主放電陽極圓環(1)、預電離陽極圓環(2)、脫除氮的氧化物陽極圓環(3)、陰極圓環(4)，其結構為同心金屬圓環電極，位於氧化鋁陶瓷雷射管的內側，表面有絕緣介質層，實現無聲放電，使放電穩定，減少工作氣體汙染。
在圖3中，所有電極圓環，在氧化鋁陶瓷雷射管內側布置相同，平行排列，有一定距離。
參改資料
1、高頻預電離在高氣壓脈衝放電中的應用研究王又青等，《雷射技術》，1996年，V01，20，№4，198～201；2、高頻激勵CO2雷射器陳義紅，《雷射技術》，1992年，V01，16，№3，164～166；3、橫向CO2雷射器SD放大實驗研究徐啟楊等，《應用雷射》，1990年，V01，10，№3，118～121；4、國外微電子技術中的金屬化高導熱性陶瓷的發展概況；劉光曙，《電子元件》，1993年，№1，21～25；5、丘軍林，《氣體放電與氣體雷射》，華中理工大學出版社，1995年12月出版，53～64。
權利要求1．一種縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構，包含主放電陽極圓環，預電離陽極圓環，脫除氮的氧化物陽極圓環，陰極圓環，氧化鋁陶瓷雷射管，玻璃水套管，其特徵是為多圓環電極結構型式，面向陰極圓環(4)，主放電陽極圓環(1)，預電離陽極圓環(2)，脫除氮的氧化物陽極圓環(3)，順序電連接，平行排列，它們之間保持一定距離。
2．根據權利要求1所述的縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構，主放電陽極圓環(1)，預電離陽極圓環(2)，脫除氮的氧化物陽極圓環(3)，陰極圓環(4)，位於氧化鋁陶瓷管的內側，水套管的外側，其特徵是分別以不同直徑由N塊表面塗有絕緣介質層的簿銅圓環或簿鋁圓環電連接。
3．根據權利要求1所述的縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構，其特徵是以透明氧化鋁陶瓷管或氧化鋁陶瓷管作為雷射管。
專利摘要本實用新型提供一種縱向激勵小功率二氧化碳雷射器新型電極結構型式,屬於雷射技術領域,目的是解決現今我國雷射打標、雷射雕刻所用的二氧化碳雷射器,不能勝任常期連續工作,光束質量差,不適合精加工的要求,本實用新型特徵是:為多圓環電極結構型式,平行排列,電極(1)、(2)、(3)之間保持一定距離,位於氧化鋁陶瓷雷射管的內側,水套管的外端,電極圓環表面噴塗絕緣介質層,該種雷射器適用於雷射打標、雷射雕刻等。
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 優先權日2000年5月26日
發明者石景林 申請人:石景林