CN206076715U - 无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及一种无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，属于激光器领域。包括金属散热片、非金属绝缘环、激光器储气外壳、前后谐振腔调整架。所述金属散热片外有绝缘层，与非金属绝缘环置于激光器储气外壳内部。本激光器彻底去除了传统二氧化碳激光器的液冷装置，用高导热系数的金属材料作为放电芯管的散热装置，从而实现了二氧化碳激光器在非水冷条件下的连续工作。此激光器结构简单，使用方便，扩大了二氧化碳激光器的应用范围，提高了实用价值和经济价值。

Description

无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器

技术领域

本实用新型专利涉及激光器领域，特别涉及一种无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器。

背景技术

二氧化碳激光器，由其运转机理所决定放电区必须保证一定低温才能正常工作，自从1964年二氧化碳激光器诞生以来，放电区冷却方式一般都是水冷方式。这种激光器称为液冷式二氧化碳激光器。液冷式二氧化碳激光器，需要较复杂的冷却设计，从而使激光器结构变得复杂，增加了制造和使用的困难，相应提高了激光器的造价和生产周期，特别是在无水冷环境下无法使用。使用过程中，一旦水冷系统发生故障，会造成玻璃激光器炸裂报废。缩短了激光器的使用寿命，并带来不安全因素。这种情况屡有发生。因此长期以来一直寻找二氧化碳激光器冷却系统的技术突破，寻找更合理，更安全的冷却方式变得极为重要。风冷型二氧化碳激光器一直被关注与研究，但由于散热介质受热变形影响进而影响到激光谐振腔的准确度，所以散热的形式设计，散热片的材质等，一直是风冷型二氧化碳激光器的技术难点。目前国内对于风冷型二氧化碳激光器有一定研究，但多为陶瓷腔体结构外加金属散热片，其缺点在于气体储存量较少，气体易分解，无法满足工业上的应用。激光器的量产也无法保证。

发明内容

本实用新型专利的目的在于提供一种无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，解决了现有技术存在的难题。本实用新型专利采用金属散热片与非金属绝缘环相互叠加的谐振腔散热设计。既保证了整体散热片的热量均匀性，由于其宽松的空间设计，保证散热片可有微小形变空间。同时散热片距离激光器外壁较近，使散热片的位置固定，所以出现不会受热变形而导致谐振腔变化的问题。实现二氧化碳激光器的风冷散热下连续稳定工作。结构简单巧妙，造价低廉，使用方便，节省了液冷系统，也扩大了二氧化碳激光器的应用范围，提高了实用价值和经济价值。

本实用新型专利的上述目的通过以下技术方案实现：

无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，多个金属散热片2安装在激光器储气外壳4内部，紧贴合于激光器储气外壳4内壁，与电极安装腔同心；非金属绝缘环3安装在相邻两个金属散热片2的固定槽9内，保证两个金属散热片2不接触，金属散热片2与非金属绝缘环3采用叠加的连接方式布满，通过金属散热片2中心圆孔作为放电区，在金属散热片2上设有固定槽9与非金属绝缘环3吻合定位；通过不断叠加金属散热片2与非金属绝缘环3，使之形成一组长散热结构，在金属散热片2与非金属绝缘环3组合成的管芯内形成激光谐振腔的放电区；激光器储气外壳4一端的电极安装在腔内，输出端空心圆通电极6与前谐振腔调整架1连接做电极供电端，激光器储气外壳4的另一端设置的反射端空心圆通电极7与后专用谐振腔调整架做电极供电端；激光谐振腔内激光产生的废热通过金属散热片2吸收，然后经金属散热器2的散热面10传到激光器储气外壳4外壁，再由外壁自然散热导出废热。

所述的金属散热片2外表面镀绝缘层，内表面镀重金属膜层，提高激光器的功率和使用寿命。

所述的激光器储气外壳4装满金属散热片2后，端口预留电极安装腔及谐振腔调节架接口，前、后专用谐振腔调整架1、5安装在激光器储气外壳4的谐振腔调节架接口上，前、后专用谐振腔调整架1、5分别安装高透过率输出镜片、全反射镜片形成激光谐振腔，并通过对前、后专用谐振腔调整架1、5的调整，调整输出角度，达到最佳输出效果。

所述的激光器储气外壳4的电极安装腔内加装电极，并用弹簧固定，保证金属散热片2的通气孔8畅通。

所述的激光器储气外壳4外加装散热风扇。

所述的散热片2的材质为金属或陶瓷。

所述的金属散热片2为环状结构，并设有固定槽9及通气孔8，其外环面为散热面10；金属散热片2中间环芯用作放电区，并且在两个金属散热片之间通过非金属绝缘环3固定，非金属绝缘环3和金属散热片采用叠加的方式来延长放电区域的长度。

本实用新型专利的有益效果在于：

1、由于特殊的金属散热片和绝缘环叠加设计，突破了风冷型散热的二氧化碳激光管技术难点，使整组散热装置受热均匀。由于其宽松的安装方式，有一定热变形量的余地。同时散热片与激光器外壁的近距离，保证散热片的位置进而保证了谐振腔的精度。在激光器工作时温度虽高，却能很好地将热量散发，拥有良好的功率和功率稳定性，光斑模式也很稳定。

2、风冷型激光器彻底去除了液体冷却装置，使用方便可靠，克服了在无水冷的条件下使用激光器的困难。同时也降低成本，由于去除了液冷装置，不仅使本身的激光管造价低，而且也去除了一整套冷却设备，从而使激光器的使用成本降低了30%以上。

3、此激光器制作工艺简单。仅靠散热片和绝缘环相互叠加即可。由于去除了传统二氧化碳激光器水冷夹层。免去了玻璃烧结的制作流程，使激光器制作生产效率大为提高，也提高了生产成品率。

4、此激光器大大突破了传统二氧化碳激光器的应用领域。风冷型二氧化碳激光器可以广泛的用于医疗，美容整机系统，也适用于野外及小空间作业。同时，其响应频率也高于传统液冷型二氧化碳激光器，可适用于高响应频率的领域，可代替部分金属型射频激励二氧化碳激光器。

5、此激光器由于其特殊的设计，可改变传统液冷二氧化碳激光器一次应用即报废的缺点，在其内部气体分解功率下降后，更换气体即可再次利用，大大降低激光器的使用成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型专利的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型专利的示意性实例及其说明用于解释本实用新型专利，并不构成对本实用新型专利的不当限定。

图1为本实用新型专利的结构示意图；

图2为本实用新型专利的金属散热片的结构示意图。

图中：1、前专用谐振腔调整架；2、金属散热片；3、非金属绝缘环；4、激光器储气外壳；5、后专用谐振腔调整架；6、输出端空心圆通电极；7、反射端空心圆通电极；8、通气孔；9、固定槽；10、散热面。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型专利的详细内容及其具体实施方式。

参见图1及图2所示，本实用新型专利的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，即可以短时间自然散热方式运转，又可以风冷方式工作。本实用新型专利包括不定数量的金属散热片2、不定数量的非金属绝缘环3、激光器储气外壳4、前、后专用谐振腔调整架1、5，输出端空心圆通电极6及反射端空心圆通电极7，激光器储气外壳4前端预留电极安装腔，并制作谐振腔调整架接口。

多个金属散热片2安装在激光器储气外壳4内部，紧贴合于激光器储气外壳4内壁，与电极安装腔同心；非金属绝缘环3安装在相邻两个金属散热片2的固定槽9内，保证两个金属散热片2不接触，金属散热片2与非金属绝缘环3采用叠加的连接方式连接，其连接上下左右松动设计，对散热片受热后变形留有空间，同时保证谐振腔的光通过。金属散热片2中心圆孔作为放电区，在金属散热片2上设有固定槽9与非金属绝缘环3吻合定位，不断叠加金属散热片2与非金属绝缘环3，使之形成一组长散热结构，并在金属散热片2与非金属绝缘环3组合成的管芯内形成激光谐振腔的放电区，内壁设置重金属镀膜层增加功率及稳定性；激光器储气外壳4一端的电极安装腔内安装输出端电极6，并与前面专用谐振腔调整架1连接做电极供电端，激光器储气外壳4的另一端设置反射端空心圆通电极7，并与后专用谐振腔调整架做电极供电端；激光谐振腔内激光产生的废热通过金属散热片2吸收，并通过固金属散热片2的散热面10传到激光器储气外壳4外壁，由外壁自然散热导出废热。

所述的金属散热片2外表面镀绝缘层，内表面镀重金属膜层。

所述的激光器储气外壳4装满金属散热片2后，加工成型，端口预留电极安装腔及谐振腔调节架接口，前、后专用谐振腔调整架1、5安装在激光器储气外壳4的谐振腔调节架接口上，前后专用谐振腔调整架1、5分别安装高透过率输出镜片、全反射镜片形成激光谐振腔，并通过对前、后专用谐振腔调整架1、5的调整，调整输出角度，达到最佳输出效果。

所述的激光器储气外壳4制作完成后，在预留的电极安装腔内加装电极，并用弹簧固定，保证金属散热片2的通气孔8畅通。

所述的激光器储气外壳4外加装散热风扇，提高激光器稳定性。激光器储气外壳4内充常用激光工作气体，作为激光器工作物质，并保证腔体密封。

所述的金属散热片2的材质为金属。也可陶瓷代替。

所述的金属散热片2为环状结构，并设有固定槽9及通气孔8，其外环面为散热面10；金属散热片2中间环芯用作放电区，并且在两个金属散热片之间通过非金属绝缘环3固定，非金属绝缘环3采用叠加的方式来延长放电区域的长度。

所述的金属散热片2具有较大散热面，金属材料则表面进行氧化绝缘处理。金属散热片2之间采用弹性期间固定并保持稳定。金属散热片2的放电区采用重金属镀膜保证输出模式和使用寿命。激光器储气外壳4的材料可以为常见非金属材料。

本实用新型专利的工作原理是：

风冷式二氧化碳激光器包括直流电源、散热风扇和腔体。当外部向激光器提供220V交流电源和PWM信号，激光器即可工作。220V电源和PWM信号通过控制板及控制开关进行控制，进入直流开关电源，产生30KV直流通过电极注入到谐振腔内，谐振腔包括腔体、前后谐振腔调整支架。谐振腔内装有放电电极和工作气体，谐振腔内处于密封状态。气体分子受到电极输入电子的撞击而被激发起来，从而产生离子束反转而产生激光。

以上所述仅为本实用新型专利的优选实例而已，并不用于限制本实用新型专利，对于本领域的技术人员来说，本实用新型专利可以有各种更改和变化。凡对本实用新型专利所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：多个金属散热片（2）安装在激光器储气外壳（4）内部，紧贴合于激光器储气外壳（4）内壁，与电极安装腔同心；非金属绝缘环（3）安装在相邻两个金属散热片（2）的固定槽（9）内，保证两个金属散热片（2）不接触，金属散热片（2）与非金属绝缘环（3）采用叠加的连接方式布满，通过金属散热片（2）中心圆孔作为放电区，在金属散热片（2）上设有固定槽（9）与非金属绝缘环（3）吻合定位；通过不断叠加金属散热片（2）与非金属绝缘环（3），使之形成一组长散热结构，在金属散热片（2）与非金属绝缘环（3）组合成的管芯内形成激光谐振腔的放电区；激光器储气外壳（4）一端的电极安装在腔内，输出端空心圆通电极（6）与前谐振腔调整架（1）连接做电极供电端，激光器储气外壳（4）的另一端设置的反射端空心圆通电极（7）与后专用谐振腔调整架做电极供电端；激光谐振腔内激光产生的废热通过金属散热片（2）吸收，然后经金属散热器（2）的散热面（10）传到激光器储气外壳（4）外壁，再由外壁自然散热导出废热。

2.根据权利要求1所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的金属散热片（2）外表面镀绝缘层，内表面镀重金属膜层。

3.根据权利要求1所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的激光器储气外壳（4）装满金属散热片（2）后，端口预留电极安装腔及谐振腔调节架接口，前、后专用谐振腔调整架（1、5）安装在激光器储气外壳（4）的谐振腔调节架接口上，前、后专用谐振腔调整架（1、5）分别安装输出镜片、全反射镜片形成激光谐振腔，并通过对前、后专用谐振腔调整架（1、5）的调整，调整输出角度。

4.根据权利要求3所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的激光器储气外壳（4）的电极安装腔内加装电极，并用弹簧固定，保证金属散热片（2）的通气孔（8）畅通。

5.根据权利要求1所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的激光器储气外壳（4）外加装散热风扇。

6.根据权利要求1所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的散热片（2）的材质为金属或陶瓷。

7.根据权利要求1所述的无水冷的风冷型封离式二氧化碳激光器，其特征在于：所述的金属散热片（2）为环状结构，并设有固定槽（9）及通气孔（8），其外环面为散热面（10）；金属散热片（2）中间环芯用作放电区，并且在两个金属散热片之间通过非金属绝缘环（3）固定，非金属绝缘环（3）和金属散热片采用叠加的方式来延长放电区域的长度。