CN101562306A - 一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管，包括垂直进气、水平直管和水平出气三部分。进气部分为进气管位于正下端的水平夹层“鼓包管状”结构，垂直进气管与内、外层鼓包管之间的夹层相通，并通过内层鼓包管壁上的小孔相通，正对着小孔的外层鼓包管壁上有用于密封插装金属阳极针座的开口，阳极针尖位于小孔的中心处；直管部分与出气部分水平圆弧过渡相连且同轴；出气部分为尾部开口的同轴内、外管。本发明区别于传统的十字型放电管中的轴对称进气方式，可形成充分有效的湍流，因此具有气体增益介质流场分布均匀、对称饱满和注入电功率高等优点，从结构上保证了放电管中稳定的大体积辉光放电，为得到理想的对称均匀和稳定可靠的输出激光光束质量提供了保障。

Description

一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管

技术领域

本发明涉及一种激光器件，具体为一种用于轴快流气体激光器的、可更换电极的放电玻璃管。

背景技术

放电玻璃管是轴快流气体激光器的核心单元之一，进气口和出气口处分别设置有阳极和阴极。一旦在阴、阳电极之间加上高电压，就会在玻璃管中形成气体放电通道，放电等离子体在外置风机的作用下快速通过放电区，注入到放电等离子体中的电功率，一部分转换为激光功率输出，另一部分转化为热能使气体温度升高，放电所产生的高温气体经过热交换器进行冷却后重复循环使用，以降低运行成本并得到较高的光电转化效率。放电管中等离子体的大体积均匀性和稳定可靠性，直接决定了输出激光的光束质量和激光器的整机性能。而放电管的具体结构对放电均匀性和稳定性有着直接的影响。

图1所示是典型的传统十字型放电管结构，由垂直进气部分1、水平直管部分2和出气口部分3组成。进气管4的端口同时也是阳极针的安装部位；与进气管4对称的端口为预电离电极安装部位；水平直管部分2是辉光放电区域，也是激光增益振荡放大区域；出气口部分3的外面临接阴极环；水平直管2的轴线5与进气管4的轴线6相交，是一种轴对称进气方式，存在气体湍流不充分及增益介质流场分布不均匀的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管，该放电玻璃管可形成充分、有效的湍流，具有气体增益介质流场分布均匀、对称饱满和注入电功率高等特点；而且其中的阳极针和阴极环可拆卸更换，操作方便，使用成本大为降低。

本发明提供的用于轴快流气体激光器的放电玻璃管，包括气路相通的垂直进气部分、水平直管部分和水平出气部分，其特征在于：

垂直进气部分为进气管位于正下端的水平夹层“鼓包管状”结构，内层鼓包管和外层鼓包管的纵向长度均大于垂直进气管的外径，横向直径大于水平直管部分的外径，内、外层鼓包管连接部位的水平方向与水平直管部分圆弧过渡相连，内层鼓包管与水平直管部分相通且同轴，垂直进气管与内、外层鼓包管和之间的夹层相通，并再通过内层鼓包管壁上的小孔相通，该小孔的中心位置法线与垂直进气管的轴线侧偏，正对着小孔的外层鼓包管壁上设有用于密封插装金属阳极针座的开口，阳极针尖位于小孔的中心处，阳极针的轴线与垂直进气管的轴线侧偏；

水平直管部分与水平出气部分水平圆弧过渡相连且同轴；

水平出气部分包括尾部开口的内、外管，内管与外管同轴，且内管端面相对外管端面向内缩进，内管末端向外扩张形成喇叭口，内管末端外周套有同轴金属阴极环，阴极环的内径稍大于内管末端外径，阴极环正上方外管壁上设有开口，该开口上密封插装有阴极座，阴极座向下伸出的金属柱与阴极环相连。

本发明新颖的结构特点明显有别于传统的十字型放电管中的轴对称进气方式，可以形成充分、有效的湍流，因此具有气体增益介质流场分布均匀、对称饱满和注入电功率高等优点，从结构上保证了放电管中稳定的大体积辉光放电，这样也就为得到理想的对称均匀和稳定可靠的输出激光光束质量提供了保障。

附图说明

图1是一种传统轴对称进气放电玻璃管(十字型放电管)的结构示意图，其中1(a)为纵向侧视图，1(b)为横向截面图；

图2是本发明提供的新型放电玻璃管的实例结构示意图，其中2(a)为纵向侧视图，2(b)为横向截面图A-A，2(c)为横向截面图B-B。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，本发明提供的放电玻璃管的结构为：垂直进气部分1，同时也是阳极针的安装部位；水平直管部分2是辉光放电区域，也是激光增益振荡放大区域；水平出气部分3，同时也是阴极环的安装部位；

垂直进气部分1为进气管4位于正下端的水平夹层“鼓包管状”结构，内层鼓包管8和外层鼓包管9的纵向长度均大于垂直进气管4的外径，横向直径大于水平直管部分2的外径，内、外层鼓包管连接部位的水平方向与水平直管部分2圆弧过渡相连，内层鼓包管8与水平直管部分2相通且严格同轴5，垂直进气管4与内、外层鼓包管8和9之间的夹层相通，并再通过内层鼓包管8壁上一个中心位置法线与垂直进气管4的轴线6侧偏α度的小孔10相通，小孔10的直径优选为5mm～20mm。α的取值范围为：0＜α＜90度。正对着小孔10的外层鼓包管9壁上有一开口，用于密封插装一个金属阳极针座11，阳极针尖位于小孔10的中心附近，其优选的位置是金属阳极针11的针尖位于小孔10中心沿径向内外±5mm范围内。

阳极针11的轴线7与垂直进气管4的轴线6夹角为α度；水平直管部分2与水平出气部分3水平圆弧过渡相连且严格同轴5。

出气部分3为尾部开口的同轴内、外管12和13，内管12端面相对外管13端面内缩15mm～35mm，内管12末端向外微微扩张形成一个喇叭口，该喇叭口长度最好在2mm～10mm以内，向外扩张发散的角度最好在0.5～10度以内。

内管12可以是水平直管部分2的尾部，也可以是水平直管部分2的延伸。

内管12末端外周套一个同轴金属阴极环14，阴极环14的内径比内管12末端外径稍大些，二者之间的间隙最好为0.2mm～3mm。阴极环14正上方外管壁上有一开口，用于密封插装一个阴极座15，阴极座15向下伸出的金属柱与阴极环14螺纹连接在一起。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1、一种用于轴快流气体激光器的放电玻璃管，包括气路相通的垂直进气部分(1)、水平直管部分(2)和水平出气部分(3)，其特征在于：

垂直进气部分(1)为进气管(4)位于正下端的水平夹层“鼓包管状”结构，内层鼓包管(8)和外层鼓包管(9)的纵向长度均大于垂直进气管(4)的外径，横向直径大于水平直管部分(2)的外径，内、外层鼓包管连接部位的水平方向与水平直管部分(2)圆弧过渡相连，内层鼓包管(8)与水平直管部分(2)相通且同轴(5)，垂直进气管(4)与内、外层鼓包管(8)和(9)之间的夹层相通，并再通过内层鼓包管(8)壁上的小孔(10)相通，该小孔的中心位置法线与垂直进气管(4)的轴线(6)侧偏，正对着小孔(10)的外层鼓包管(9)壁上设有用于密封插装个金属阳极针座(11)的开口，阳极针尖位于小孔(10)的中心处，阳极针(11)的轴线(7)与垂直进气管(4)的轴线(6)侧偏；

水平直管部分(2)与水平出气部分(3)水平圆弧过渡相连且同轴(5)；

水平出气部分(3)包括尾部开口的内、外管(12、13)，内管(12)与外管(13)同轴，且内管(12)端面相对外管(13)端面向内缩进，内管(12)末端向外扩张形成喇叭口，内管(12)末端外周套有同轴金属阴极环(14)，阴极环(14)的内径稍大于内管(12)末端外径，阴极环(14)正上方外管壁上设有开口，该开口上密封插装有阴极座(15)，阴极座(15)向下伸出的金属柱与阴极环(14)相连。

2、根据权利要求1所述的放电玻璃管，其特征在于：阳极针(11)的轴线(7)与垂直进气管(4)的轴线(6)夹角为α，0＜α＜90度。

3、根据权利要求1所述的放电玻璃管，其特征在于：阴极环(14)的内表面与内管(12)末端外表面之间的间距为0.2～3mm。

4、根据权利要求1所述的放电玻璃管，其特征在于：金属阳极针(11)的针尖位于小孔(10)中心沿径向内外±5mm范围内。

5、根据权利要求1所述的放电玻璃管，其特征在于：小孔(10)的直径在5～20mm之间。

6、根据权利要求1所述的放电玻璃管，其特征在于：内管(12)端面相对外管(13)端面向内缩进15～35mm。

7、根据权利要求1至6中任一所述的放电玻璃管，其特征在于：内管(12)末端形成的喇叭口长度为2～10mm，向外扩张发散的角度为0.5～10度。

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