CN2430797Y

CN2430797Y - 纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构

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Publication number: CN2430797Y
Application number: CN 00236679
Authority: CN
Inventors: 石景林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-05-16
Anticipated expiration: 2010-05-26

Abstract

本实用新型提供一种纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构型式,属于激光技术领域,目的是解决现今我国激光打标、激光雕刻所用的二氧化碳激光器,不能胜任常期连续工作,光束质量差,不适合精加工的要求,本实用新型特征是:为多圆环电极结构型式,平行排列,电极(1)、(2)、(3)之间保持一定距离,位于氧化铝陶瓷激光管的内侧,水套管的外端,电极圆环表面喷涂绝缘介质层,该种激光器适用于激光打标、激光雕刻等。

Description

纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构

本实用新型涉及纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构，属于激光技术领域。

目前，国内激光打标、激光雕刻所用的气体激光器，均采用医用纵向激励小功率二氧化碳激光器。此种激光器最突出的问题是不能胜任常期连续工作，在北方冬天可连续工作3～4个小时，到夏天只能连续工作1～2个小时，不能满足工业用户要求。另外，此种激光器为多模激光输出，只适合粗加工。现今，国内激光打标、激光雕刻所用气体激光器，基本买国外射频激励二氧化碳激光器，平均输出功率为40～100W。射频激励二氧化碳激光器，输出光斑为矩形，长宽比值很大，不同方向发散角也不同，只适合粗加工。

本实用新型的目的是解决现今我国激光打标、激光雕刻所用的二氧化碳激光器，不能胜任常期连续工作，光束质量差，不适合精加工要求。为此提供纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构，使激光器放电稳定，激光器工作稳定，改善光束质量，实现低价模圆形光斑输出，提高激光加工性能，满足精加工的要求。在不同地区不同季节，提供连续工作达8个小时的纵向激励小功率二氧化碳激光器，满足工业用户使用要求。

本实用新型特征是：为多圆环电极结构型式，位于氧化铝陶瓷激光管内侧、水套管的外端。面对阴极圆环(4)，主放电阳极圆环(1)、预电离阳极圆环(2)、脱除氮的氧化物阳极圆环(3)顺序电连接。电极圆环平行排列，并且电极圆环(1)、(2)、(3)之间保持一定距离，阴极圆环(4)共用。电极圆环表面喷涂绝缘介质层^[1～3]。

本实用新型特征是：主放电及预电离电源，均采用100～500KHZ高频交流信号激励^[1，2]，实现体积预电离，可降低主放电着火电压，处于最佳值E／N工作，提高pd值，使激光器放电稳定、等离子体稳定，等离体分布较均匀，可改善光束质量，增加注入功率密度，提高激光输出功率。主放电高频交流激励，无阴极位降区，在放电区域内，信号增益及等离子体分布较均匀，可改善光束质量，提高光电转换效率。采取高压窄脉冲放电，可脱除激光器工作气体生成的氮的氧化物^[5]，使激光器工作气体成分基本不变，使激光输出功率稳定，可延长激光器使用寿命。

本实用新型特征是：激光管采用氧化铝陶瓷管^[4]，氧化铝陶瓷管比玻璃管导热率高出20～30倍，可大大改善激光工作气体散热效果，大幅度降低激光管内工作气体温度，有利于激光输出功率稳定，有利于激光器常期连续工作。

本实用新型激光器，由于采用新型电极结构型式，可大大改善激光工作稳定性，大幅度提高光束质量，增加激光输出功率，满足激光精加工的要求。强化冷却激光工作气体等措施，使激光器能常期连续工作。这样的激光器能满足激光打标、激光雕刻对激光器的要求。

图1是本实用新型二氧化碳激光器总体结构图。

图2是图1中A-A向剖结构图。

图3是图1中B-B向剖面结构图。

图中1主放电阳极圆环，2预电离阳极圆环，3脱除氮的氧化物阳极圆环，4阴极圆环，5氧化铝陶瓷激光管，6玻璃水套管。

在图1中，主放电阳极圆环(1)与阴极圆环(4)之间，实现高频交流无声放电，有利于主放电稳定，无阴极位降区，有激光输出。预电离阳极圆环(2)与阴极圆环(4)之间，高频交流激励，实现体积预电离，可大大改善激光器性能及光束质量。脱除氮的氧化化阳极圆环(3)与阴极圆环(4)之间，实现高电压窄脉冲放电，可脱除激光工作气体中的氮的氧化物，保持激光工作气体成分基本不变，稳定激光输出功率。只有新型多圆环电极结构型式，才能实现上述多功能作用，大大改善激光器性能。采用氧化铝陶瓷激光管，大幅度强化冷却激光工作气体，有利于激光器常期连续工作。因此，这样的激光器才能满足激光打标、激光雕刻对激光器的要求，它是理想方案。

在图2中，主放电阳极圆环(1)、预电离阳极圆环(2)、脱除氮的氧化物阳极圆环(3)、阴极圆环(4)，其结构为同心金属圆环电极，位于氧化铝陶瓷激光管的内侧，表面有绝缘介质层，实现无声放电，使放电稳定，减少工作气体污染。

在图3中，所有电极圆环，在氧化铝陶瓷激光管内侧布置相同，平行排列，有一定距离。

参改资料：

1、高频预电离在高气压脉冲放电中的应用研究：

王又青等，《激光技术》，1996年，V01，20，№4，198～201；

2、高频激励CO₂激光器：

陈义红，《激光技术》，1992年，V01，16，№3，164～166；

3、横向CO₂激光器SD放大实验研究：

徐启杨等，《应用激光》，1990年，V01，10，№3，118～121；

4、国外微电子技术中的金属化高导热性陶瓷的发展概况；

刘光曙，《电子元件》，1993年，№1，21～25；

5、丘军林，《气体放电与气体激光》，华中理工大学出版社，1995年12月出版，53～64。

Claims

1．一种纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构，包含主放电阳极圆环，预电离阳极圆环，脱除氮的氧化物阳极圆环，阴极圆环，氧化铝陶瓷激光管，玻璃水套管，其特征是：为多圆环电极结构型式，面向阴极圆环(4)，主放电阳极圆环(1)，预电离阳极圆环(2)，脱除氮的氧化物阳极圆环(3)，顺序电连接，平行排列，它们之间保持一定距离。

2．根据权利要求1所述的纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构，主放电阳极圆环(1)，预电离阳极圆环(2)，脱除氮的氧化物阳极圆环(3)，阴极圆环(4)，位于氧化铝陶瓷管的内侧，水套管的外侧，其特征是：分别以不同直径由N块表面涂有绝缘介质层的簿铜圆环或簿铝圆环电连接。

3．根据权利要求1所述的纵向激励小功率二氧化碳激光器新型电极结构，其特征是：以透明氧化铝陶瓷管或氧化铝陶瓷管作为激光管。