CN104269721A - 一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器，包括储气管、反射窗和输出窗，所述反射窗和输出窗分别布置在所述储气管的两端，所述储气管内套设有水冷管，所述水冷管内套设有放电管，所述放电管两端分别设置有第一电极，所述放电管的中部设置有第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反,所述第一电极和第二电极分别与外部电源连接。本发明的激光器，而较传统激光器而言，由于并未增加阴电极和阳电极之间的距离，所以在使用时，不需要增加电源电压，进而，使得在不对目前电源提出新的要求下，成本的提高了激光器的输出功率。

Description

一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，具体涉及一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器。

背景技术

由于二氧化碳激光器有比较大的功率和比较高的能量转换效率，谱线也比较丰富，在10微米附近有几十条谱线的激光输出，所以在工业、军事、医疗、科研等方面都得到了广泛的应用。

目前的二氧化碳激光器，通常包括有放电管、套设在放电管外部的水冷管，套设在水冷管外部的储气管、分别设置在放电管两端的阴电极和阳电极、以及设置在储气管两端的输出窗和反射窗，反射窗包括有反射镜片和反射镜片冷却装置，输出窗包括有输出镜片和输出镜片冷却装置，在放电管内充以二氧化碳气体和其它辅助气体，当在放电管两端的电极上加高电压时，阳电极和阴电极之间放电，在放电管内产生辉光放电，经反射镜片和输出镜片反射后形成激光束，从输出镜片中射出得到最终的激光束。

公知的，上述结构的二氧化碳激光器，其输出功率与放电管长度成正比，更准确的说是与阴电极和阳电极之间的距离呈正比，所以，为了得到较高的输出功率，目前的二氧化碳激光器通常都设计为细长结构。

为了进一步的提高激光器的输出功率，通常做法是进一步的增加放电管的长度，以增大阴电极与阳电极之间的距离，但是，在实际生产过程中，发明人发现，采用这种方式来增加激光器的功率，对于实际生产并不适用，具体为，一方面，当阴电极和阳电极之间的距离增大时，阴电极与阳电极之间的放电难度就急剧增大，为了满足放电要求，就必须提高电源电压，而目前的激光器为了获得较大的输出功率，其长度基本已经达到常规电源电压要求的极限，若要再进一步的增加阴电极与阳电极之间的距离，那么必然需要采用更高电压的电源，这种需求，直接就限制了二氧化碳激光器的使用环境，对于使用企业而言，则需要投入大量的成本以提高原有电源的电压；另一方面，当大幅度提高激光器的阳电极和阴电极上施加的电压后，激光器本身的安全性和可靠性降低，给生产带来严重的危险隐患。

所以，为了避免上述问题，目前采用的通常方法是将二氧化碳激光器设计为折叠结构，这种折叠结构的激光器具有多个放电管，各个放电管之间通过设置折射镜片将各个放电管内产生的激光束汇集到一起然后输出。这种结构的激光器，虽然在提高输出功率的情况下对电源电压不会提出新的要求，但是其结构复杂，特别是折射镜片安装位置和角度要求高，极大的提高了激光器的生产成本，并且由于其精密性的要求，也是其质量可靠性不足的隐患。

所以，基于上述，目前亟需一种既能够不对目前电源提出新的要求，又具有简单结构，并且能够显著提高输出功率的二氧化碳激光器。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前二氧化碳激光器存在的上述不足，提供一种既能够不对目前电源提出新的要求，又具有简单的结构，并且能够显著提高输出功率的二氧化碳激光器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器，包括储气管、反射窗和输出窗，所述反射窗和输出窗分别布置在所述储气管的两端，所述储气管内套设有水冷管，所述水冷管内套设有放电管，所述放电管两端分别设置有第一电极，所述放电管的中部设置有第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反,所述第一电极和第二电极分别与外部电源连接。当在第一电极和第二电极上施加电压时，由于第一电极和第二电极的极性相反，第一电极与第二电极之间放电，由于放电管的两端都设置有第一电极，而第二电极设置在放电管的中部，所以，第二电极与两侧的第一电极之间都同时放电，所以直接提高了激光器的输出功率，而较传统激光器而言，由于并未增加阴电极和阳电极之间的距离，所以在使用时，不需要增加电源电压，进而，使得在不对目前电源提出新的要求下，显著提高了激光器的输出功率；另外，由于两个第一电极和第二电极分别与外部电源连接，使得第二电极与两侧的第一电极之间的放电都是独立进行的，也就是说，当其中一侧的第一电极出现故障而无法正常工作时，位于另一侧的第一电极与第二电极之间依然能够正常的放电而使激光器正常工作，如此也就提高了激光器的可靠性；同时，也使得本发明的激光器具有两种输出功率，当需要较小的激光输出功率时，只需要让其中一个第一电极和第二电极之间正常放电即可，而在需要较大的激光输出功率时，两个第一电极同时与第二电极放电，即可实现，增加了激光器的使用范围。

作为优选，所述第一电极为阴电极，所述第二电极为阳电极。在激光器工作时，阳电极为高电位，而阴电极为低电位，在激光器中，两个第一电极分别靠近反射窗和输出窗，而第二电极位于水冷管的中部，所以，将第一电极设置为阴电极，而第二电极为阳电极，使第一电极处为低电位，而第二电极设置为高电位，避免在靠近反射窗和输出窗的位置出现高电位，也就避免了第一电极对激光器外部放电的危险，而高电位的第二电极位于距离激光器端部较远的中间部位，使得第一电极与第二电极之间的放电稳定，进而保证了激光器工作状态时放电的稳定性，在保证激光器输出激光质量的同时，还提高了激光器的安全性能

作为优选，所述放电管上与所述第二电极对应部分断开，其断开端向所述水冷管内壁延伸，并与所述水冷管的内部封闭连接，形成第一封闭端和第二封闭端，将所述水冷管分割成第一水冷管和第二水冷管，所述第一封闭端与第二封闭端之间形成容纳所述第二电极的电极室，所述第一封闭端与第二封闭端之间的距离与所述第二电极的长度相配合。在放电管的中部设置隔断水冷管的电极室，第二电极被设置在电极室内，首先是保证了第二电极能够被安全可靠的安装，另外，更重要的是，由于电极室的内径要大于放电管的内径，当第二电极被设置在电极室内之后，可以避免第二电极阻挡放电管内激光束反射的路径，保证激光器的输出质量；而且，由于水冷管被分为第一水冷管和第二水冷管，第一水冷管和第二水冷管形成单独的冷却系统，能够良好的冷却放电管；同时，发明人在实际生产过程中发现，当电极温度过低时，将直接削弱其放电效率，所以在本申请中，由于电极室的外侧并未包覆有水冷管，而只是在两端与水冷管连接，也就是说，第二电极设置在电极室内之后，第二电极的外壁并不会被水冷管包围而进行降温，只是在两端部靠近水冷管的位置被冷却，这种冷却方式，在保证第二电极不会具有过高温度的同时，又避免了第二电极被过度冷却而导致其放电效率下降，所以也进一步的保证了激光器的质量。

作为优选，所述第一水冷管上设置有与之连通的第一进水管和第一出水管，所述第二水冷管上设置有与之连通的第二进水管和第二出水管，所述第一进水管与所述第二出水管之间的距离为所述水冷管长度的1/2，所述第一进水管与所述水冷管其中一个端部的距离为所述水冷管长度的1/4。由于水冷管在储气管内部是悬空设置，是通过进水管和出水管支撑在储气管内，由于水冷管的两端部分悬空，所以通过将第一进水管与第二出水管之间的距离设置为水冷管 的1/2，并且第一进水管与水冷管端部的距离为水冷管长度的1/4，在使用过程中，第一进水管与第二出水管之间的水冷管由于自重弯曲时，水冷管端部悬空的部分也由于自重而向下发生弯曲，而起支撑作用的第一进水管和第二出水管同时也起着杠杆的作用，所以第一进水管与第二出水管之间的水冷管的弯曲与水冷管端部悬空部分的弯曲相互抵消，降低了水冷管整体的弯曲量，保证了水冷管同心度的精度，也就保证了设置在水冷管内部的放电管的同心度的精度，进而保证了激光器的输出质量。

作为优选，所述第一水冷管与所述放电管之间设置有第一套管，所述第一套管其中一端悬空，所述第一套管的另一端向所述第一水冷管延伸并与所述第一水冷管的内壁封闭连接形成第一隔断，所述第一进水管和第一出水管分别位于所述第一隔断两侧。通过设置第一套管将第一水冷管隔开成双层结构，冷却水从第一进水管进入第一水冷管的外层，由于第一隔断的存在，冷却水从第一套管悬空的端部进入到第一水冷管的内层，然后沿放电管的外壁流动，然后从第一出水管排出，这种双层结构，使得与放电管接触的冷却水都处于流动状态，保证了对放电管的冷却效率。

作为优选，所述第二水冷管与所述放电管之间设置有第二套管，所述第二套管其中一端悬空，所述第二套管的另一端向所述第二水冷管延伸并与所述第二水冷管的内壁封闭连接形成第二隔断，所述第二进水管和第二出水管分别位于所述第二隔断两侧。将第二水冷管设置为第一水冷管相同的结构，首先还是保证了对放电管的冷却效果，同时也方便了加工制造，简化了生产工艺，节约了成本，更重要的是，第一水冷管和第二水冷管的结构相同，使得整个激光器的内部结构具有良好的稳定性，提高激光器输出激光束的质量。

作为优选，所述第一出水管与所述第二进水管之间连通。使得本发明的激光器实质上只具有一个进水管和一个出水管，简化了激光器外部的配套设备，方便了其使用。

作为优选，所述第一水冷管与储气管之间设置有第一支撑，所述第一支撑与第一进水管位于沿所述储气管的同一径向上。发明人在实际研发工作中发现，激光器在工作状态时，其内部各个组件的温度会有一定程度的升高，由于组件之间存在的一定程度的温度差，以及组件之间的热膨胀系数不一致，都会使激光器内各组件的变形量不一致，导致各组件之间相互拉扯，致使储气管两端部的同轴度的精度降低，进而导致输出窗和反射窗的对齐精度降低，最终直接降低了激光器输出激光束的质量。发明人发现，其中影响最大的是位于储气管与水冷管之间的进水管和出水管，由于在目前的激光器中，水冷管是通过进水管和出水管支撑在储气管内部，当激光器工作时，进水管和出水管上位于储气管与水冷管之间的部分会由于其自身的形变而在径向上拉扯储气管，严重的影响了储气管两端的同轴度；而且，本发明的激光器具有较长的长度，这种影响更为明显，所以通过上述结构，将第一出水管与第二进水管连接，使第一出水管和第二进水管不与储气管接触，而是在第一进水管相对的位置设置第一支撑，由于第一支撑与第一进水管位于储气管的同一径向上，在激光器工作时，第一进水管上位于储气管与水冷管之间的部分会产生一定的伸长量，而第一支撑也会产生一定的的伸长量，由于其在沿储气管的同一径向上，所以致使两部分的伸长量相互抵消掉部分，而且其变形量也位于储气管径向上对称的位置，所以不会影响储气管两端部的同心度，进而保证了激光器的精度，保证了激光器输出激光束的质量。

作为优选，所述第一套管与所述放电管之间间隔设置有若干支撑架，所述支撑架上设置有通道使两侧的空间导通，所述第一套管与所述第一水冷管之间间隔设置有若干所述支撑架，所述第二套管与所述放电管之间间隔设置有若干所述支撑架，所述第二套管与所述第二水冷管之间间隔设置有若干所述支撑架。通过设置支撑架，支撑第一套管、第二套管和放电管，保证各管之间的相对位置，提高激光器的结构强度，同时也保证了激光器的精度，提高输出激光束的质量；更重要的是，由于这若干支撑架的存在，使得在放电管与第一套管和第二套管之间，以及第一套管、第二套管和水冷管之间呈多点多层的支撑状态，使放电管、第一套管、第二套管和水冷管相互之间被协调支撑加强，直接提高了放电管、第一套管、第二套管和水冷管的结构强度。

作为优选，所述第一电极和第二电极呈中空的筒状。将第一电极和第二电极设置为中空的筒状，避免第一电极和第二电极阻挡放电管内激光束的反射路径，保证激光器是输出质量。

作为优选，所述储气管中间部分的直径大于其两端端部的直径。储气管中间部分的直径大于两端端部的直径，即呈一种中间粗而两端细的结构，首先是提高了储气管的结构强度，由于本发明的激光器，其长度远超过目前通常的激光器，由于激光器本身结构为细长结构，由于其长度增加过大，而在安装时，激光器是通过间隔设置在储气管外部的两个支撑部件来支撑起整个激光器，所以当长度增大时，储气管的绕度增大，其本身的结构强度也随之降低，致使储气管上的弯曲量增大，急剧的降低了激光器的精度，同时也造成了制造、运输和使用上的不便，所以发明人设计了中间粗两端细的储气管结构，当支撑部件支撑起激光器后，储气管的两个端部分别超出两个支撑部件呈悬空状态，其悬空部分的长度可以根据激光器的实际尺寸决定，保证储气管上受力的平衡，最大限度的减小储气管的弯曲量。

作为优选，所述储气管由中部向两端呈阶梯状的逐渐缩小，其两端端部的直径为最小，并分别对应的与所述反射窗和输出窗相配合。由于激光器为细长结构，特别是针对于本发明的激光器，较传统激光器而言长度更长，若采用传统激光器结构的直管状结构，在安装到位后，由于其长度长，跨度大，导致其绕度增大，进而具有较低的抗弯强度，直接降低了储气管两端端部的同轴度精度，所以在本发明中，将储气管设置为直径由中部向两端呈阶梯状的逐渐缩小，使得，在支撑起激光器时，整个储气管具有较小的绕度，大幅提高了其抗弯强度，保证了输出窗和反射窗的对齐精度，进而保证了激光器输出激光束的质量，；而且由于。

作为优先，所述储气管中部向外侧凸起形成大径段的储气管，所述大径段的储气管上设置有与所述第二电极连接的电极柱，所述电极柱与所述第二出水管沿所述储气管的径向等高，所述第二出水管与所述第一进水管沿所述储气管的径向等高。通常的激光器结构中，进水管和出水管的高度超出储气管的外壁，成为整个激光器安装过程中的控制尺寸，也就是，需要在安装位置上空出足够的空间来安装激光器，而整个空间的大小是由进水管和出水管的高度所控制，所以在本发明中，设置大径段的储气管，使大径段的储气管上的电极柱和第二出水管在沿储气管的径向上等高，首先是增大了储气管的储气量，增加了激光器的使用寿命，而且还提高了储气管的结构强度，保证了激光器产品结构的可靠性，并且，不会增加激光器的安装空间和安装尺寸。

作为优选，所述储气管包括有位于中部的大径段、位于所述大径段两侧的中径段和与所述中径段连接的小径段。将储气管设置为大径段、中径段和小径段，使储气管呈中间粗两端细的结构，提高了储气管的结构强度，减小储气管的绕度，保证激光器输出激光束的质量。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本法发明的二氧化碳激光器，较传统激光器而言，由于并未增加阴电极和阳电极之间的距离，所以在使用时，不需要增加电源电压，进而，使得在不对目前电源提出新的要求下，显著提高了激光器的输出功率；

2、由于两个第一电极和第二电极分别与外部电源连接，使得第二电极与两侧的第一电极之间的放电都是独立进行的，也就是说，当其中一侧的第一电极出现故障而无法正常工作时，位于另一侧的第一电极与第二电极之间依然能够正常的放电而使激光器正常工作，如此也就提高了激光器的可靠性；

3、激光器具有两种输出功率，当需要较小的激光输出功率时，只需要让其中一个第一电极和第二电极之间正常放电即可，而在需要较大的激光输出功率时，两个第一电极同时与第二电极放电，即可实现，增加了激光器的使用范围。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图中标记：1-储气管，2-反射窗，3-输出窗，4-水冷管，5-放电管，6-第一电极，7-第二电极，8-第一封闭端，9-第二封闭端，10-电极室，11-第一进水管，12-第一出水管，13-第二进水管，14-第二出水管，15-第一套管，16-第一隔断，17-第二套管，18-第二隔断，19-支撑架，20-电极柱，21-第一支撑，22-第二支撑，41-第一水冷管，42-第二水冷管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示的一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器，包括储气管1、反射窗2和输出窗3，所述反射窗2和输出窗3分别布置在所述储气管1的两端，所述储气管1内套设有水冷管4，所述水冷管4内套设有放电管5，所述放电管5两端分别设置有第一电极6，所述放电管5的中部设置有第二电极7，所述第一电极6和所述第二电极7的极性相反,所述第一电极6和第二电极7分别与外部电源连接。当在第一电极6和第二电极7上施加电压时，由于第一电极6和第二电极7的极性相反，第一电极6与第二电极7之间放电，由于放电管5的两端都设置有第一电极6，而第二电极7设置在放电管5的中部，所以，第二电极7与两侧的第一电极6之间都同时放电，所以直接提高了激光器的输出功率，而较传统激光器而言，由于并未增加阴电极和阳电极之间的距离，所以在使用时，不需要增加电源电压，进而，使得在不对目前电源提出新的要求下，成倍的提高了激光器的输出功率；另外，由于两个第一电极6和第二电极7分别与外部电源连接，使得第二电极7与两侧的第一电极6之间的放电都是独立进行的，也就是说，当其中一侧的第一电极6出现故障而无法正常工作时，位于另一侧的第一电极6与第二电极7之间依然能够正常的放电而使激光器正常工作，如此也就提高了激光器的可靠性；同时，也使得本发明的激光器具有两种输出功率，当需要较小的激光输出功率时，只需要让其中一个第一电极6和第二电极7之间正常放电即可，而在需要较大的激光输出功率时，两个第一电极6同时与第二电极7放电，即可实现。

作为优选，所述第一电极6为阴电极，所述第二电极7为阳电极。在激光器工作时，阳电极为高电位，而阴电极为低电位，在激光器中，两个第一电极6分别靠近反射窗2和输出窗3，而第二电极7位于水冷管4的中部，所以，将第一电极6设置为阴电极，而第二电极7为阳电极，使第一电极6处为低电位，而第二电极7设置为高电位，避免在靠近反射窗2和输出窗3的位置出现高电位，也就避免了第一电极6对激光器外部放电的危险，而高电位的第二电极7位于距离激光器端部较远的中间部位，使得第一电极6与第二电极7之间的放电稳定，进而保证了激光器工作状态时放电的稳定性，在保证激光器输出激光质量的同时，还提高了激光器的安全性能。

作为优选，所述放电管5上与所述第二电极7对应的部分断开，其断开端向所述水冷管4的内壁延伸，并与所述水冷管4的内壁封闭连接，形成第一封闭端8和第二封闭端9，将所述水冷管4分割成第一水冷管41和第二水冷管42，所述第一封闭端8与第二封闭端9之间形成容纳所述第二电极7的电极室10，所述第一封闭端8与第二封闭端9之间的距离与所述第二电极7的长度相配合。在放电管5的中部设置隔断水冷管4的电极室10，第二电极7被设置在电极室10内，首先是保证了第二电极7能够被安全可靠的安装，另外，更重要的是，由于电极室10的内径大于放电管5的内径，当第二电极7被设置在电极室10内之后，可以避免第二电极7阻挡放电管5内激光束反射的路径，保证激光器的输出质量；而且，由于水冷管4被分为第一水冷管41和第二水冷管42，第一水冷管41和第二水冷管42形成单独的冷却系统，能够良好的冷却放电管5；同时，发明人在实际生产过程中发现，当电极温度过低时，将直接削弱其放电效率，所以在本申请中，由于电极室10的外侧并未包覆有水冷管4，而只是在两端与水冷管4连接，也就是说，第二电极7设置在电极室10内之后，第二电极7的外壁并不会被水冷管4包围而进行降温，只是在两端部靠近水冷管4的位置被冷却，这种冷却方式，在保证第二电极7不会具有过高温度的同时，又避免了第二电极7被过度冷却而导致其放电效率下降，所以也进一步的保证了激光器的质量。

作为优选，所述第一水冷管41上设置有与之连通的第一进水管11和第一出水管12，所述第二水冷管42上设置有与之连通的第二进水管13和第二出水管14，所述第一进水管11与所述第二出水管14之间的距离为所述水冷管4长度的1/2，所述第一进水管11与所述水冷管4其中一个端部的距离为所述水冷管4长度的1/4。由于水冷管4在储气管1内部是悬空设置，是通过进水管和出水管支撑在储气管1内，由于水冷管4的两端部分悬空，所以通过将第一进水管11与第二出水管14之间的距离设置为水冷管 4的1/2，并且第一进水管11与水冷管4端部的距离为水冷管4长度的1/4，在使用过程中，第一进水管11与第二出水管14之间的水冷管4由于自重弯曲时，水冷管4端部悬空的部分也由于自重而向下发生弯曲，而起支撑作用的第一进水管11和第二出水管14同时也起着杠杆的作用，所以第一进水管11与第二出水管14之间的水冷管4的弯曲与水冷管4端部悬空部分的弯曲相互抵消，降低了水冷管4整体的弯曲量，保证了水冷管4同心度的精度，也就保证了设置在水冷管4内部的放电管5的同心度的精度，进而保证了激光器的输出质量。

作为优选，所述第一水冷管41与所述放电管5之间设置有第一套管15，所述第一套管15其中一端悬空，所述第一套管的另一端向所述第一水冷管41延伸并与所述第一水冷管41的内壁封闭连接形成第一隔断16，所述第一进水管11和第一出水管12分别位于所述第一隔断16两侧。通过设置第一套管15将第一水冷管41隔开成双层结构，冷却水从第一进水管11进入第一水冷管41的外层，由于第一隔断16的存在，冷却水从第一套管15悬空的端部进入到第一水冷管41的内层，然后沿放电管5的外壁流动，然后从第一出水管12排出，这种双层结构，使得与放电管5接触的冷却水都处于流动状态，保证了对放电管5的冷却效率。

作为优选，所述第二水冷管42与所述放电管5之间设置有第二套管17，所述第二套管17其中一端悬空，所述第二套管17的另一端向所述第二水冷管42延伸并与所述第二水冷管42的内壁封闭连接形成第二隔断18，所述第二进水管13和第二出水管14分别位于所述第二隔断18两侧。将第二水冷管42设置为第一水冷管41相同的结构，首先还是保证了对放电管5的冷却效果，同时也方便了加工制造，简化了生产工艺，节约了成本，更重要的是，第一水冷管41和第二水冷管42的结构相同，使得整个激光器的内部结构具有良好的稳定性，提高激光器输出激光束的质量。

作为优选，所述第一出水管12与所述第二进水管13之间连通。使得本发明的激光器实质上只具有一个进水管和一个出水管，简化了激光器外部的配套设备，方便了其使用。

作为优选，所述第一水冷管41与储气管1之间设置有第一支撑21，所述第一支撑21与第一进水管11位于沿所述储气管1的同一径向上。发明人在实际研发工作中发现，激光器在工作状态时，其内部各个组件的温度会有一定程度的升高，由于组件之间存在的一定程度的温度差，以及组件之间的热膨胀系数不一致，都会使激光器内各组件的变形量不一致，导致各组件之间相互拉扯，致使储气管1两端部的同轴度的精度降低，进而导致输出窗2和反射窗3的对齐精度降低，最终直接降低了激光器输出激光束的质量。发明人发现，其中影响最大的是位于储气管1与水冷管4之间的进水管和出水管，由于在目前的激光器中，水冷管4是通过进水管和出水管支撑在储气管1内部，当激光器工作时，进水管和出水管上位于储气管1与水冷管4之间的部分会由于其自身的形变而在径向上拉扯储气管1，严重的影响了储气管1两端的同轴度；而且，本发明的激光器具有较长的长度，这种影响更为明显，所以通过上述结构，将第一出水管12与第二进水管13连接，使第一出水管12和第二进水管13不与储气管1接触，而是在第一进水管11相对的位置设置第一支撑21，由于第一支撑21与第一进水管11位于储气管1的同一径向上，在激光器工作时，第一进水管11上位于储气管1与水冷管4之间的部分会产生一定的伸长量，而第一支撑21也会产生一定的的伸长量，由于其在沿储气管1的同一径向上，所以致使两部分的伸长量相互抵消掉部分，而且其变形量也位于储气管1径向上对称的位置，所以不会影响储气管1两端部的同心度，进而保证了激光器的精度，保证了激光器输出激光束的质量。

作为优选，所述第二水冷管14与储气管1之间设置有第二支撑22，所述第二支撑22与所述第二出水管14位于沿所述储气管1的同一径向上。

作为优先，所述储气管1中部向外侧凸起形成大径段的储气管1，所述大径段的储气管1上设置有与所述第二电极7连接的电极柱20，所述电极柱20与所述第二出水管14沿所述储气管1的径向等高，所述第二出水管14与所述第一进水管11沿所述储气管1的径向等高。通常的激光器结构中，进水管和出水管的高度超出储气管1的外壁，成为整个激光器安装过程中的控制尺寸，也就是说，需要在安装位置上空出足够的空间来安装激光器，而整个空间的大小是由进水管和出水管的高度所控制，所以在本发明中，设置大径段的储气管1，使大径段的储气管1上的电极柱20和第二出水管14在沿储气管1的径向上等高，首先是增大了储气管1的储气量，增加了激光器的使用寿命，而且还提高了储气管1的结构强度，保证了激光器产品结构的可靠性，并且，不会增加激光器的安装空间和安装尺寸。

作为优选，所述第一套管15与所述放电管5之间间隔设置有若干支撑架19，所述支撑架19上设置有通道使两侧的空间导通，所述第一套管15与所述第一水冷管41之间间隔设置有若干所述支撑架19，所述第二套管18与所述放电管5之间间隔设置有若干所述支撑架19，所述第二套管18与所述第二水冷管42之间间隔设置有若干所述支撑架19。通过设置支撑架19，支撑第一套管15、第二套管18和放电管5，保证各管之间的相对位置，提高激光器的结构强度，同时也保证了激光器的精度，提高输出激光束的质量；更重要的是，由于这若干支撑架19的存在，使得在放电管5与第一套管15和第二套管18之间，以及第一套管15、第二套管18和水冷管4之间呈多点多层的支撑状态，使放电管5、第一套管15、第二套管18和水冷管4相互之间被协调支撑加强，直接提高了放电管5、第一套管15、第二套管18和水冷管4的结构强度。

作为优选，所述第一电极6和第二电极7呈中空的筒状。将第一电极6和第二电极7设置为中空的筒状，避免第一电极6和第二电极7阻挡放电管5内激光束的反射路径，保证激光器是输出质量。

作为优选，所述储气管1中间部分的直径大于其两端端部的直径。储气管1中间部分的直径大于两端端部的直径，即呈一种中间粗而两端细的结构，首先是提高了储气管1的结构强度，由于本发明的激光器，其长度远超过目前通常的激光器，由于激光器本身结构为细长结构，由于其长度增加过大，而在安装时，激光器是通过间隔设置在储气管1外部的两个支撑部件来支撑起整个激光器，所以当长度增大时，储气管1的绕度增大，其本身的结构强度也随之降低，致使储气管1上的弯曲量增大，急剧的降低了激光器的精度，同时也造成了制造、运输和使用上的不便，所以发明人设计了中间粗两端细的储气管1结构，当支撑部件支撑起激光器后，储气管1的两个端部分别超出两个支撑部件呈悬空状态，其悬空部分的长度可以根据激光器的实际尺寸决定，保证储气管1上受力的平衡，最大限度的减小储气管1的弯曲量。

作为优选，所述储气管1的直径由中部向两端呈阶梯状的逐渐缩小，其两端端部的直径为最小，并分别对应的与所述反射窗2和输出窗3相配合。由于激光器为细长结构，特别是针对于本发明的激光器，较传统激光器而言长度更长，若采用传统激光器结构的直管状储气管1，在安装到位后，由于其长度长，跨度大，导致其绕度增大，致使其具有较低的抗弯强度，直接降低了储气管1两端端部的同轴度精度，所以在本发明中，将储气管1设置为直径由中部向两端呈阶梯状的逐渐缩小，使得，在中部大径段支撑起激光器时，整个储气管1具有较小的绕度，保证了输出窗2和反射窗3的对齐精度，进而保证了激光器输出激光束的质量。

作为优选，所述储气管1包括有位于中部的大径段、位于所述大径段两侧的中径段和与所述中径段连接的小径段。将储气管1设置为大径段、中径段和小径段，使储气管1呈中间粗两端细的结构，提高了储气管1的结构强度，减小储气管的绕度，保证激光器输出激光束的质量。

凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种直腔式超长分段放电的二氧化碳激光器，包括储气管、反射窗和输出窗，所述反射窗和输出窗分别布置在所述储气管的两端，所述储气管内套设有水冷管，所述水冷管内套设有放电管，其特征在于，所述放电管两端分别设置有第一电极，所述放电管的中部设置有第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反,所述第一电极和第二电极分别与外部电源连接。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一电极为阴电极，所述第二电极为阳电极。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述放电管上与所述第二电极对应部分断开，其断开端向所述水冷管内壁延伸，并与所述水冷管的内部封闭连接，形成第一封闭端和第二封闭端，将所述水冷管分割成第一水冷管和第二水冷管，所述第一封闭端与第二封闭端之间形成容纳所述第二电极的电极室，所述第一封闭端与第二封闭端之间的距离与所述第二电极的长度相配合。

4.根据权利要求3所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一水冷管上设置有与之连通的第一进水管和第一出水管，所述第二水冷管上设置有与之连通的第二进水管和第二出水管，所述第一水冷管与所述放电管之间设置有第一套管，所述第一套管其中一端悬空，所述第一套管的另一端向所述第一水冷管延伸并与所述第一水冷管的内壁封闭连接形成第一隔断，所述第一进水管和第一出水管分别位于所述第一隔断两侧。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第二水冷管与所述放电管之间设置有第二套管，所述第二套管其中一端悬空，所述第二套管的另一端向所述第二水冷管延伸并与所述第二水冷管的内壁封闭连接形成第二隔断，所述第二进水管和第二出水管分别位于所述第二隔断两侧。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一出水管与所述第二进水管之间连通。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一水冷管与储气管之间设置有第一支撑，所述第一支撑与第一进水管位于沿所述储气管的同一径向上。

8.根据权利要求7所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述储气管中间部分的直径大于其两端端部的直径。

9.根据权利要求8所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一套管与所述放电管之间间隔设置有若干支撑架，所述支撑架上设置有通道使两侧的空间导通，所述第一套管与所述第一水冷管之间间隔设置有若干所述支撑架，所述第二套管与所述放电管之间间隔设置有若干所述支撑架，所述第二套管与所述第二水冷管之间间隔设置有若干所述支撑架。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的二氧化碳激光器，其特征在于，所述储气管的直径由中部向两端呈阶梯状的逐渐缩小，其两端端部的直径为最小，并分别对应的与所述反射窗和输出窗相配合。