CN207217985U - 射频激励的二氧化碳激光器电极结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种射频激励的二氧化碳激光器电极结构，属于激光器技术领域，包括第一电极(1)、第二电极(2)和与所述第一电极(1)连接的射频功率馈入端(3)，还包括陶瓷管(4)、陶瓷片(5)、若干个电感(6)和若干个绝缘磁珠(7)。本实用新型所提出的射频激励的二氧化碳激光器电极结构属于一种金属与陶瓷相结合的激光器电极组件，其结构简单，体积小，功率高，热分布均匀，而且由于其是陶瓷和金属相结合的设计，免去了氧化工艺，不会对环境造成污染，该电极的电光效率高，极大地改善了现有射频激励的二氧化碳激光器功率低的不足。

Description

射频激励的二氧化碳激光器电极结构

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，特别是涉及一种射频激励的二氧化碳激光器电极结构。

背景技术

射频激励的二氧化碳激光器通过射频电路激励气体混合物，气体混合物被点燃以后其中二氧化碳分子发生能级跃迁，释放光量子，经相应波长的光学元件反射、透射后，形成光学谐振腔，最终输出激光。由于射频激励的二氧化碳激光器具有特殊的波长，因此在医疗、工业等领域有着广泛的应用，全金属射频激励的二氧化碳激光器已经成为小功率射频激光器的主流。

现有的全金属直腔的射频激励二氧化碳激光器一般为小功率射频激光器，且其体积较大、光斑模式较差，由于其是全金属设计，因此没有足够的空间实现分布式电感，导致射频放电不均匀，同时，射频激励的二氧化碳激光器的电极要求氧化处理，其氧化工艺有可能造成环境污染，而且，由于电极同外壳之间有一定的空间，因此不能更好地将电极产生的热量散发到激光器外，也不能更好地从外面吸收热量，影响了激光器的散热的同时，也影响了生产激光器时的除气，造成功率低、体积大以及生产困难等问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的二氧化碳激光器的功率低、体积大以及生产困难的问题，提供一种射频激励的二氧化碳激光器电极结构。

为解决上述问题，本实用新型采取如下的技术方案：

一种射频激励的二氧化碳激光器电极结构，包括第一电极、第二电极和与所述第一电极连接的射频功率馈入端，还包括陶瓷管、陶瓷片、若干个电感和若干个绝缘磁珠，所述陶瓷管的表面设置有均匀分布的通气孔，

所述第一电极具有第一凸部，所述第二电极具有第二凸部，所述第一凸部和所述第二凸部上均设置有与所述陶瓷管相匹配的凹槽，且所述第一凸部和所述第二凸部相对设置，所述陶瓷管固定在所述第一凸部和所述第二凸部的所述凹槽之间；

所述第一电极上与所述第一凸部相对的一侧为平面，并通过所述陶瓷片与外壳紧密接触，所述第二电极上与所述第二凸部相对的一侧为平面，并通过所述陶瓷片与所述外壳紧密接触；

每一所述电感的两端分别与所述第一电极和所述第二电极连接，且若干个所述电感均匀分布在所述第一电极和所述第二电极之间；

所述第一电极和所述第二电极通过所述绝缘磁珠与所述外壳紧密接触。

上述射频激励的二氧化碳激光器电极结构属于一种金属与陶瓷相结合的激光器电极组件，其结构简单，体积小，功率高，热分布均匀，而且由于其是陶瓷和金属相结合的设计，免去了氧化工艺，不会对环境造成污染，该电极的电光效率高，极大地改善了现有射频激励的二氧化碳激光器功率低的不足。

附图说明

图1为本实用新型其中一个实施例中射频激励的二氧化碳激光器电极结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，如图1所示，射频激励的二氧化碳激光器电极结构包括第一电极1、第二电极2和与第一电极1连接的射频功率馈入端3，还包括陶瓷管4、陶瓷片5、若干个电感6和若干个绝缘磁珠7，陶瓷管4的表面设置有均匀分布的通气孔；

第一电极1具有第一凸部8，第二电极2具有第二凸部9，第一凸部8和第二凸部9上均设置有与陶瓷管4相匹配的凹槽，且第一凸部8和第二凸部9相对设置，陶瓷管4固定在第一凸部8和第二凸部9的凹槽之间；

第一电极上1与第一凸部8相对的一侧为平面，并通过陶瓷片5与外壳10紧密接触，第二电极2上与第二凸部9相对的一侧为平面，并通过陶瓷片5与外壳10紧密接触；

每一电感6的两端分别与第一电极1和第二电极2连接，且若干个电感6均匀分布在第一电极1和第二电极2之间；

第一电极1和第二电极2通过绝缘磁珠7与外壳10紧密接触。

具体地，在本实施例中，射频激励的二氧化碳激光器电极结构包括第一电极1、第二电极2和与第一电极连接的射频功率输入端3，第一电极1和第二电极2构成LC共振组件中的电容C，第一电极1和第二电极2均为金属设计，优选地，第一电极1和第二电极2的材质为铝合金，由于铝合金具有良好的延展性和强度，同时具有良好的散热效果，因此是一种较为理想的制备电极的材料。

射频激励的二氧化碳激光器电极结构还包括陶瓷管4、陶瓷片5、若干个电感6和若干个绝缘磁珠7，第一电极1具有第一凸部8，第二电极2具有第二凸部9，第一凸部8和第二凸部9上均设置有与陶瓷管4相匹配的凹槽，并且第一凸部8和第二凸部9上均设置有与陶瓷管4相匹配的凹槽，陶瓷管4能够良好地固定在第一凸部8和第二凸部9的凹槽之间。

第一电极1上与第一凸部8相对的一侧为平面，该平面与陶瓷片5紧密接触，并通过陶瓷片5与外壳10紧密接触，相类似地，第二电极2上与第二凸部9相对的一侧也为平面，该平面与陶瓷片5紧密接触，并通过陶瓷片5与外壳10紧密接触，第一电极1和第二电极2通过与壳体10紧密接触的陶瓷片5进行热交换，在电极工作时，可以更好地进行散热，从而使腔内混合气体的温度保持低温恒定，提高射频激励的二氧化碳激光器的效率。同时在生产激光器时，陶瓷片5将热量引进腔体，使其除气效果更好。

陶瓷管4的表面设置有均匀分布的通气孔，通过该通气孔与外界产生气体交换，保证其放电的均匀性和点燃的可靠性。

每一电感6同时连接在第一电极1和第二电极2之间，形成LC共振组件中的电感L，本实施例中的电感为分布式设计，若干个电感6均匀分布在第一电极1和第二电极2之间，电压分布均匀，从而放电均匀，第一电极1、第二电极2和分布式的若干个电感6共同组成LC共振组件，该LC共振组件具有固定谐振频率，射频功率放大电路将与LC共振组件的共振频率相同的一定射频功率通过射频功率馈入端3注入到LC共振组件之中，在其中产生电磁震荡，进而在陶瓷管4中产生自由电子，自由电子激发混合气体分子，其中二氧化碳分子防范性能级跃迁释放光量子，在谐振腔的作用下，发出激光。

第一电极1和第二电极2还通过绝缘磁珠7与外壳10紧密接触，其中绝缘磁珠7不仅能够保证第一电极1、第二电极2分别与外壳10绝缘，而且有利于将第一电极1和第二电极2更好地固定在外壳10内。优选地，本实施例中的绝缘磁珠7为氧化锆陶瓷球，由于氧化锆陶瓷球具有高强度、高韧性、耐高温以及刚度高等优点，因此可以更好地将第一电极1和第二电极2固定在外壳10内。

本实施例所提出的射频激励的二氧化碳激光器电极结构属于一种金属与陶瓷相结合的激光器电极组件，其结构简单，体积小，功率高，热分布均匀，而且由于其是陶瓷和金属相结合的设计，免去了氧化工艺，不会对环境造成污染，该电极的电光效率高，极大地改善了现有射频激励的二氧化碳激光器功率低的不足。同时，本实用新型还具有以下优点：

(1)由于陶瓷对于电极间的二氧化碳激光有约束反射作用，陶瓷管本身孔径小，其出光能量密度高，发散角小，因此该射频激励的二氧化碳激光器电极结构的光束质量好；

(2)由于分布式的电感设计，使得激发功率高，同时，电极与外壳之间通过陶瓷片相紧密接触，其散热效果好，最终会致激光器整体的光电效率明显高于现有的射频激励的二氧化碳激光器，即本实用新型进一步提高了射频激励的二氧化碳激光器的效率；

(3)由于射频激励的二氧化碳激光器具有良好的光电效率，因此使得激光器的体积、长度比其同族产品的其他激光器的体积小，其出光功率高，在医疗等非长时间使用激光的领域，本实用新型在无风冷的情况下，也可长时间维持高功率输出。

作为一种具体的实施方式，陶瓷管4为氧化铝陶瓷管，陶瓷片5为氧化铝陶瓷片。在本实施例中，陶瓷管4的材质为氧化铝(Al₂O₃)，陶瓷管4与第一电极1、第二电极2共同进一步提高了电光转换效率，有利于射频激励的二氧化碳激光器的小型化；陶瓷片5的材质也为氧化铝(Al₂O₃)，氧化铝陶瓷片是以Al₂O₃为主要原料，以稀有金属氧化物为熔剂，经一千七百度高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷，具有高熔点、高硬度以及优良的耐磨性能，以氧化铝陶瓷片作为第一电极1和第二电极2的散热介质，保证了电极具有较高的散热效率，提高了电极的稳定性和可靠性。

作为一种具体的实施方式，外壳10上设置有散热片，散热片通过强制风冷进行散热。在本实施方式中，外壳10可连接散热片，并通过强制风冷将多余的热量散发出去，从而进一步提高电极的散热效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种射频激励的二氧化碳激光器电极结构，包括第一电极(1)、第二电极(2)和与所述第一电极(1)连接的射频功率馈入端(3)，其特征在于，还包括陶瓷管(4)、陶瓷片(5)、若干个电感(6)和若干个绝缘磁珠(7)，所述陶瓷管(4)的表面设置有均匀分布的通气孔，

所述第一电极(1)具有第一凸部(8)，所述第二电极(2)具有第二凸部(9)，所述第一凸部(8)和所述第二凸部(9)上均设置有与所述陶瓷管(4)相匹配的凹槽，且所述第一凸部(8)和所述第二凸部(9)相对设置，所述陶瓷管(4)固定在所述第一凸部(8)和所述第二凸部(9)的所述凹槽之间；

所述第一电极(1)上与所述第一凸部(8)相对的一侧为平面，并通过所述陶瓷片(5)与外壳(10)紧密接触，所述第二电极(2)上与所述第二凸部(9)相对的一侧为平面，并通过所述陶瓷片(5)与所述外壳(10)紧密接触；

每一所述电感(6)的两端分别与所述第一电极(1)和所述第二电极(2)连接，且若干个所述电感(6)均匀分布在所述第一电极(1)和所述第二电极(2)之间；

所述第一电极(1)和所述第二电极(2)通过所述绝缘磁珠(7)与所述外壳(10)紧密接触。

2.根据权利要求1所述的射频激励的二氧化碳激光器电极结构，其特征在于，

所述陶瓷管(4)为氧化铝陶瓷管，所述陶瓷片(5)为氧化铝陶瓷片。

3.根据权利要求1或2所述的射频激励的二氧化碳激光器电极结构，其特征在于，

所述绝缘磁珠(7)为氧化锆陶瓷球。

4.根据权利要求1或2所述的射频激励的二氧化碳激光器电极结构，其特征在于，

所述第一电极(1)和所述第二电极(2)的材质为铝合金。

5.根据权利要求1或2所述的射频激励的二氧化碳激光器电极结构，其特征在于，

所述外壳(10)上设置有散热片，所述散热片通过强制风冷进行散热。