CN108933377B - 一种脉冲co2激光器放电腔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体激光器技术领域，具体公开一种脉冲CO2激光器放电腔，脉冲CO2激光器放电腔包括主放电专用电极、共用电极以及预电离放电专用电极；共用电极与预电离放电专用电极相对且相间设置，预电离放电专用电极位于最外侧；共用电极与预电离放电专用电极的整体，与主放电专用电极相对设置。本发明的脉冲CO2激光器放电腔采用了一种全新的结构形式，通过采用辉光放电产生等离子体电离的方式，可有效降低工作气体劣化的速率，从而使激光器连续运转时功率的下降速率与幅度也得到明显降低，从整体上提高了脉冲CO2激光器的性能，有利于此类激光器的进一步发展。

Description

一种脉冲CO2激光器放电腔
技术领域
本发明涉及气体激光器技术领域，特别涉及一种脉冲CO2激光器放电腔。
背景技术
脉冲CO2激光器采用重复频率脉冲放电激励产生激光增益，其放电电极为两块长条形电极相对设置，放电间隙通常为数十毫米，为使主放电实现稳定的重复频率脉冲放电，必须采用预电离技术来降低主放电击穿阈值。预电离通常采用火花针阵列放电紫外光预电离方式，设置在放电电极两侧，因绝缘距离的要求，火花针距离放电区较远，使产生的紫外光传输损耗很大，从而使预电离效果不高。而且由于火花针为弧光放电，使工作气体劣化速率很高，连续运转时功率下降速率与幅度很大。目前因预电离技术的限制，该类激光器的进一步发展已处于瓶颈状态。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种新型脉冲CO2激光器放电腔。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种脉冲CO2激光器放电腔，所述脉冲CO2激光器放电腔包括主放电专用电极、共用电极以及预电离放电专用电极；所述共用电极与所述预电离放电专用电极相对且相间设置，所述预电离放电专用电极位于最外侧；所述共用电极与所述预电离放电专用电极，共同与所述主放电专用电极相对设置。
一些实施例中，所述共用电极与所述主放电专用电极之间的距离，小于所述预电离放电专用电极与所述主放电专用电极之间的距离。
一些实施例中，所述主放电专用电极为长条结构；所述共用电极以及所述预电离放电专用电极为平板结构。
一些实施例中，所述共用电极的平板结构的长侧面，以及所述预电离放电专用电极的平板结构的长侧面，均与所述主放电专用电极的长条方向相对设置。
一些实施例中，所述脉冲CO2激光器放电腔还包括风机，所述风机设置于所述共用电极与所述预电离放电专用电极的下方。
一些实施例中，所述主放电专用电极为一个，所述共用电极为一个或多个，所述预电离放电专用电极为多个。
一些实施例中，所述预电离放电专用电极的数量比所述共用电极的数量多一个。
一些实施例中，所述共用电极与所述预电离放电专用电极等间距的相对且相间设置。
一些实施例中，所述共用电极的宽度大于所述预电离放电专用电极的宽度，所述共用电极的高度大于所述预电离放电专用电极的高度。
本发明的有益效果在于：提供一种全新结构形式的脉冲CO2激光器放电腔，具体通过采用辉光放电产生等离子体电离的方式，可有效降低工作气体劣化的速率，从而使激光器连续运转时功率的下降速率与幅度也得到明显降低，从整体上提高了脉冲CO2激光器的性能，有利于此类激光器的进一步发展。而且本发明的脉冲CO2激光器放电腔结构中，因预电离放电产生的等离子体离主放电区很近，可以有效提高预电离效果，从而提高激光器输出能量和功率。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的脉冲CO2激光器放电腔的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，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，而不构成对本发明的限制。
参考图1所示，为本发明具体实施例的一种新型脉冲CO2激光器放电腔，包括一块主放电专用电极1、一组共用电极2和一组预电离放电专用电极3，预电离放电专用电极3比共用电极2多一个，可以使主放电专用电极 1两侧边缘预电离均匀，从而使放电更加均匀。本实施例中，放电专用电极 1为一个，共用电极2为5个，预电离放电专用电极3为6个，但是在其他实施例中，共用电极2和预电离放电专用电极3的数量还可以为其他，具体的，主放电专用电极1为一个，共用电极2为一个或多个，预电离放电专用电极3为多个，此处的多个是指大于一个，为两个、三个或者更多，即共用电极2可以至少有一个，预电离放电专用电极3至少有两个。由于不同激光器的功率有很大不同，比如百瓦级到千瓦级再到万瓦级，相应的主放电电极的宽度有很大不同，共用电极2的数量也可随之改变。
具体的，主放电专用电极1为长条结构，共用电极2以及预电离放电专用电极3皆为平板结构；共用电极2的平板结构的长侧面，以及预电离放电专用电极3的平板结构的长侧面，均与主放电专用电极1的长条方向相对设置。优选的实施方式中，主放电专用电极1的宽度设置为：一方面可以使得主放电专用电极1的放电面积更大，获得更大的放电体积，产生更高的激光增益；另一方面，还能保证预电离放电专用电极3的设置数量即可。
共用电极2和预电离放电专用电极3是以平板的大平面相对且相间设置，且都以平板的长侧面与主放电专用电极1的长条方向相对设置，预电离放电专用电极3位于最外侧。其中，共用电极2与主放电专用电极1之间的距离，小于预电离放电专用电极3与主放电专用电极1之间的距离，即共用电极2比预电离放电专用电极3距离主放电专用电极1更近。通过这样创造性的设置各电极之间的位置，可以使预电离放电产生的等离子体距主放电区很近，从而使放电腔的预电离效果比现有技术中的紫外光预电离效果更好。
共用电极2与预电离放电专用电极3等间距的相对且相间设置，使得各间距的放电电压相同的，可以产生相同的放电电流，从而产生相同的等离子体浓度。
采用本发明脉冲CO2激光器放电腔的脉冲CO2激光器在工作时，预电离放电专用电极3与共用电极2之间为连续辉光放电，放电产生的等离子体可因热膨胀作用流入主放电区，也可采用强制吹气方式注入到主放电区，以降低主放电区击穿阈值。主放电专用电极1与共用电极2之间为重复频率脉冲放电，产生激光增益，获得激光输出。
优选的实施方式中，本发明的脉冲CO2激光器放电腔还包括风机或其他可吹气设备，风机或其他可吹气设备设置于共用电极2与预电离放电专用电极3的下方，向上吹气，用于通过强制吹气的方式，将放电产生的等离子体可因热膨胀作用流入主放电区，从而降低主放电区击穿阈值。
现有技术中常用的方式通常为预电离放电由火花针弧光放电，而本发明通过设计一种新型的放电腔结构形式，创造性的采用了辉光放电的方式进行预电离放电，可降低工作气体劣化速率，从而使激光器连续运转时功率的下降速率与幅度也得到降低，从整体上提高了脉冲CO2激光器的性能，有利于此类激光器的进一步发展。而且本发明的脉冲CO2激光器放电腔结构中，因预电离放电产生的等离子体离主放电区很近，可以有效提高预电离效果，从而提高激光器输出能量和功率。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种脉冲CO2激光器放电腔，其特征在于，所述脉冲CO2激光器放电腔包括主放电专用电极、共用电极以及预电离放电专用电极；所述共用电极与所述预电离放电专用电极相对且相间设置，所述预电离放电专用电极位于最外侧；所述共用电极与所述预电离放电专用电极，共同与所述主放电专用电极等间距相对设置；
所述共用电极与所述主放电专用电极之间的距离，小于所述预电离放电专用电极与所述主放电专用电极之间的距离；所述主放电专用电极为长条结构；所述共用电极以及所述预电离放电专用电极为平板结构；所述共用电极的平板结构的长侧面，以及所述预电离放电专用电极的平板结构的长侧面，均与所述主放电专用电极的长条方向相对设置。
2.如权利要求1所述的脉冲CO2激光器放电腔，其特征在于，所述脉冲CO2激光器放电腔还包括风机，所述风机设置于所述共用电极与所述预电离放电专用电极的下方。
3.如权利要求1所述的脉冲CO2激光器放电腔，其特征在于，所述主放电专用电极为一个，所述共用电极为一个或多个，所述预电离放电专用电极为多个。
4.如权利要求1所述的脉冲CO2激光器放电腔，其特征在于，所述预电离放电专用电极的数量比所述共用电极的数量多一个。
5.如权利要求1所述的脉冲CO2激光器放电腔，其特征在于，所述共用电极的宽度大于所述预电离放电专用电极的宽度，所述共用电极的高度大于所述预电离放电专用电极的高度。
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