CN104810709B - 一种环形激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形激光器，包括由谐振腔体、平面反射镜、E型镜、储气孔及毛细管路形成的激光谐振腔，谐振腔体上还设有阴极、大阳极和小阳极，谐振腔体上还设有工艺阴极，所述的工艺阴极与阴极对称设置于谐振腔体两侧；本发明通过在现有环形激光器阴极的对面对称设置一个工艺阴极，形成双阴双阳的电极布局形式，这样在进行气体放电清洗工艺过程中可以先利用两个阴极和大阳极形成放电清洗通道，然后再利用两个阴极和小阳极形成另一条放电清洗通道，可显著提高谐振腔体毛细管路的等离子体放电清洗强度和清洗范围，与单阴极相比，两个阴极分时使用可有效延长激光陀螺的使用寿命。
Description
技术领域
本发明专利涉及气体激光陀螺技术领域，具体涉及一种二频机抖激光陀螺中的环形激光器。
背景技术
二频机抖激光陀螺中的环形激光器结构如图1所示，主要包括谐振腔体1、平面反射镜2、E型镜3、阴极4、大阳极5、小阳极6、储气孔7和毛细管路8等。其中谐振腔体1、两个平面反射镜2和两个E型镜3及毛细管路8形成He-Ne气体的低损耗激光谐振腔，使腔内维持着稳定的顺、逆行波的振荡。阴极4和大阳极5及小阳极6在高压直流电源的激励下进行真空气体放电，形成放电通道。所述储气孔7存储氦氖工作气体。
阴阳极是维持环形激光器正常气体放电的核心元件，尤其是阴极起着更为关键的作用。在环形激光器中，阴极一方面发射电子，另一方面要承受放电管中正离子的轰击，如果阴极表面抗离子轰击能力差，将会导致阴极表面的溅射。从阴极表面溅射出来的物质，一方面通过放电通道污染反射镜，另一方面溅射物吸附谐振腔内的工作气体，使激光器内的工作气压和比例偏离正常值，这两方面均严重影响激光陀螺的寿命和精度，从某种意义上讲激光陀螺的寿命主要取决于阴极的寿命。
目前二频机抖激光陀螺中的环形激光器均采用双阳共阴的电极布局形式， 由于只有一个阴极，因此为延长阴极的使用寿命，在进行气体等离子体放电清洗工艺过程中，使用了相对较小的放电电流（如1mA～2mA），而且只有阴极和两个阳极所构成的放电臂形成了等离子体，只能对该臂起到清洗作用，而另外一臂则没有被清洗到，因而等离子体放电清洗的强度和清洗范围受到了限制。另外在使用过程中一旦这个阴极达到了它的极限寿命则整个激光陀螺将报废，而其他零部件则远没有达到它们的使用寿命，因此限制了激光陀螺的使用寿命周期。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，目的是提供了一种增强环形激光器气体等离子体放电清洗效果，从而延长激光陀螺使用寿命的环形激光器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环形激光器，包括由谐振腔体、平面反射镜、E型镜、储气孔及毛细管路形成的激光谐振腔，谐振腔体上还设有阴极、大阳极和小阳极，谐振腔体上还设有工艺阴极，所述的工艺阴极与阴极对称设置于谐振腔体两侧。
所述的一种环形激光器，还包括放电清洗电源，所述的放电清洗电源包括三个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极和工艺阴极相连，另外一个输出端子输出正电压与大阳极相连。
所述的一种环形激光器，还包括放电清洗电源，所述的放电清洗电源包括三个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极和工艺阴极相连，另外一个输出端子输出正电压与小阳极相连。
所述的一种环形激光器，还包括陀螺起辉稳流电源，所述的放电清洗电源包括四个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极和工艺阴极相连，另外两个输出端子输出正电压分别与大阳极和小阳极相连，放电清洗电源内部设置计时器，对阴极和工艺阴极的累计工作时间进行计时。
所述的一种环形激光器，其工艺阴极采用热压铟封工艺与谐振腔体实现气密封接。
所述的一种环形激光器，其工艺阴极采用高纯铝或者铍材料制造。
所述的一种环形激光器，其工艺阴极通过热氧化或者等离子放电氧化工艺在放电表面形成氧化层。
本发明的有益效果是：通过在现有环形激光器阴极的对面对称设置一个工艺阴极，形成双阴双阳的电极布局形式，这样在进行气体放电清洗工艺过程中可以先利用两个阴极和大阳极形成放电清洗通道，然后再利用两个阴极和小阳极形成另一条放电清洗通道，在激光陀螺使用过程中，当一个阴极达到其使用寿命80%—90%的时间时，通过控制电路切换至另一个阴极作为放电电极继续使用，本发明实施工艺简单，可显著提高谐振腔体毛细管路的等离子体放电清洗强度和清洗范围，与单阴极相比，两个阴极分时使用可有效延长激光陀螺的使用寿命。
附图说明
图1是现有环形激光器的结构示意图；
图2是本发明环形激光器的结构示意图；
图3是本发明对毛细管路左半部分放电清洗时的结构示意图；
图4是本发明对毛细管路右半部分放电清洗时的结构示意图；
图5是本发明对整个毛细管路放电清洗时的结构示意图。
各附图标记为：1—谐振腔体，2—平面反射镜，3—E型镜，4—阴极，5—大阳极，6—小阳极，7—储气孔，8—毛细管路，9—工艺阴极，10—放电清洗电源，11—陀螺起辉稳流电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图2所示，本发明公开了一种环形激光器，包括由谐振腔体1、两个平面反射镜2、两个E型镜3、多个储气孔7及毛细管路8形成的He-Ne气体低损耗激光谐振腔，谐振腔体1上还设有阴极4、大阳极5和小阳极6，谐振腔体1上还设有工艺阴极9，工艺阴极9采用热压铟封工艺与谐振腔体1实现气密封接，工艺阴极9采用高纯铝或者铍材料制造，通过热氧化或者等离子放电氧化等工艺方法在放电表面形成一层致密的氧化层，工艺阴极9位于阴极4的对面，相对于谐振腔体1呈对称布置，在对毛细管路8进行气体放电清洗的过程中，先采用真空排气台设备将环形激光器抽至超高真空，然后再充入清洗气体，清洗气体可以是洁净空气、高纯氮气、高纯氖气或者高纯氦-氖混合气体中的任何一种。
本发明通过在现有环形激光器双阴共阳电极布局的基础上，在阴极4的对面对称设置一个工艺阴极9，形成双阴双阳的电极布局形式，这样在毛细管路8进行等离子体放电清洗工艺过程中，可以先利用两个阴极和大阳极形成放电清洗通道，然后再利用两个阴极和小阳极形成另一条放电清洗通道，在激光陀螺使用过程中，当一个阴极达到其使用寿命80%—90%的时间时，通过控制电路切换至另一个阴极作为放电电极继续使用，本发明实施工艺简单，可显著提高谐振腔体毛细管路的等离子体放电清洗强度和清洗范围，与单阴极相比，两个阴极分时使用可有效延长激光陀螺的使用寿命。
进一步，参照图3所示，还包括有放电清洗电源10，所述的放电清洗电源10包括三个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极4和工艺阴极9相连，另外一个输出端子输出正电压与大阳极5相连，可对毛细管路8的左半部分进行放电清洗：阴极4、工艺阴极9和大阳极5可形成左臂放电通道对毛细管路8的左半部分进行等离子体放电清洗，与现有技术相比，在保证阴极所承受的放电电流密度不变的情况下，放电清洗电源10的输出电流可增加1倍至2—4mA。
更进一步，参照图4所示，还包括有放电清洗电源10，所述的放电清洗电源10包括三个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极4和工艺阴极9相连，另外一个输出端子输出正电压与小阳极6相连，当完成毛细管路8的左半部分的清洗后，可对右半部分进行放电清洗，与现有技术相比，在保证阴极所承受的放电电流密度不变的情况下，放电清洗电源10的输出电流可增加1倍至2—4mA，并且等离子体放电清洗的区域扩展到整条管路，整个毛细管路8都得到了彻底的放电清洗，而现有技术则只能对毛细管路8的下半部分进行清洗，而且由于放电电流的限制，只能进行强度较弱的放电清洗。
再进一步，参照图5所示，还包括陀螺起辉稳流电源11，所述的放电清洗电源10包括四个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极4和工艺阴极9相连，另外两个输出端子输出正电压分别与大阳极5和小阳极6相连。在激光陀螺正常使用过程中，由陀螺起辉稳流电源11提供陀螺起辉和稳流功能，在陀螺工作的任何时刻阴极4和工艺阴极9中只有一个在工作，与大阳极5和小阳极6形成稳定的放电回路。一般可控制阴极4先工作，同时电源11内部设置计时器，对阴极4和工艺阴极9的累计工作时间进行计时，当快接近阴极4的使用寿命时，如达到80%—90%的时间，则在陀螺下一次启动时切换成阴极9工作，或者在陀螺的每一个工作周期后两个阴极轮流工作，如此则可显著延长激光陀螺的使用寿命。
本发明具有如下优点：
（1）在阴极所能承受的放电电流密度不变的情况下，保证阴极的使用寿命不受到损害，可以将放电清洗电流增加1倍如（2mA～4mA），使放电清洗强度大大增强，清洗效果更加显著；
（2）谐振腔体的整个毛细孔管路都可以进行放电清洗，扩大了放电清洗范围，清洗更加彻底，而不是像现有技术只能对一半的毛细孔管路进行放电清洗；
（3）增加了环形激光器的储气体积，可以充入更多的氦-氖工作气体，延长环形激光器的使用寿命；
（4）当一个阴极快接近额定使用寿命时，可通过电路切换至另一个阴极继续正常工作，从而进一步延长激光陀螺的使用寿命。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种环形激光器，包括由谐振腔体（1）、平面反射镜（2）、E型镜（3）、储气孔（7）及毛细管路（8）形成的激光谐振腔，谐振腔体（1）上还设有阴极（4）、大阳极（5）和小阳极（6），其特征在于：谐振腔体（1）上还设有工艺阴极（9），所述的工艺阴极（9）与阴极（4）对称设置于谐振腔体（1）两侧；还包括放电清洗电源（10），所述的放电清洗电源（10）包括三个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极（4）和工艺阴极（9）相连，另外一个输出端子输出正电压与大阳极（5）或小阳极（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种环形激光器，其特征在于，还包括陀螺起辉稳流电源（11），所述的起辉稳流电源（11）包括四个输出端子，其中两个输出端子输出负电压分别与阴极（4）和工艺阴极（9）相连，另外两个输出端子输出正电压分别与大阳极（5）和小阳极（6）相连，起辉稳流电源（11）内部设置计时器，对阴极（4）和工艺阴极（9）的累计工作时间进行计时。
3.根据权利要求1所述的一种环形激光器，其特征在于，所述的工艺阴极（9）采用热压铟封工艺与谐振腔体（1）实现气密封接。
4.根据权利要求1所述的一种环形激光器，其特征在于，所述的工艺阴极（9）采用高纯铝或者铍材料制造。
5.根据权利要求1所述的一种环形激光器，其特征在于，所述的工艺阴极（9）通过热氧化或者等离子放电氧化工艺在放电表面形成氧化层。
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