CN2914408Y - 高频激励二氧化碳激光器介质电极及其放电电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光器介质电极，具体是高功率高频激励二氧化碳激光器介质电极及其由其组成的放电电极，该介质电极包括陶瓷介质槽(1)、铜电极(2)和铜柱(3)，陶瓷介质槽(1)为开口向上的凹槽，铜电极位于陶瓷介质槽(1)的凹槽开口内底面，铜柱(3)位于铜电极(2)中部。该介质电极制造工艺简单，生产成本较低，表面积大，易散热，不用水冷，不需要密封，使用寿命长。该介质电极的铜电极采用喷涂技术涂在陶瓷介质槽上，不易脱落，厚度均匀，使放电均匀稳定，光束质量高。

Description

高频激励二氧化碳激光器介质电极及其放电电极

技术领域

本实用新型涉及激光器介质电极，具体是高功率高频激励二氧化碳激光器介质电极及其由其组成的放电电极。

背景技术

目前，高功率二氧化碳激光器按照电激励方式分为两类：一类为直流激励，另一类为高频或射频激励，国内产品多为直流激励。但直流激励二氧化碳激光器体积庞大，效率较低，放电不稳定，可靠性较差，而且输出光束模式多为多模和低阶模，因而造成光束质量差，无法满足高性能激光加工的要求。高频激励二氧化碳激光器克服了直流激励激光器上述缺点，具有放电均匀稳定、效率高、可调谐，输出光束模式为准基模和低阶模，光束质量好等优点。因而高功率高频激励二氧化碳激光器受到普遍重。

高频激励二氧化碳激光器的主要激励方式是气体放电，其输出光束的质量与气体放电的好坏及稳定性紧密相关，而气体的放电又是通过电极来实现的，所以电极结构和性能是高功率高频激励的关键技术。1995年10月第五期的《激光技术》杂志中“具有介质电极的高频放电”一文介绍了一种介质覆盖电极技术，并论证了介质电极高频放电的可行性和优越性。其介质电极的工作原理为当介质电极接通高频电源放电时，介质电极底面的陶瓷介质作为电容在上、下电极间形成电场并将电能耦合到气体放电区中，使得气体放电，输出激光。试验证明采用介质电极使电子和正离子都不可能进入电极，而电能可以通过介质的电容耦合到放电区中去，在放电区域的电流密度是均匀和稳定的，避免了等离子体和金属表面的直接接触，同时由于介质电极不产生二次电子发射，也避免了等离子体鞘和阴极位降区等现象的出现。但该文没有涉及介质电极的具体形状结构，以及介质电极的形状结构对激光器性能的影响。中国激光杂志1997年8月第八期“1500W高频激励CO₂激光器的研究”一文介绍了一种具体的介质电极结构，并实验论证了该介质电极结构的效果。但该电极还存在一下缺陷：(1)结构复杂，制作工艺难，成本高。(2)表面面积较小，导致电极单位面积的电流大，电极易发热，必须通水冷却。(3)介质和电极四周的绝缘壁仅用绝缘胶相连，受热易分离，不牢靠。(4)密封性要求高。由于需要水冷，为防止水泄漏，要有很好的密封。(5)寿命短。一是水对铜电极有腐蚀性，二是绝缘胶受热粘性不够，介质易脱落。

实用新型内容

本实用新型目的在于针对现有技术的不足，通过完善电极结构和性能，提供一种工艺制造简单、成本价低、使用寿命长，且不用水冷、放电均匀稳定、激活面积大、注入功率高的新型介质电极，以满足工业应用。

本实用新型的另一目的是提供由上述介质电极组成的放电电极。

本实用新型的目的通过下述装置实现：

一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，包括陶瓷介质槽，所述介质电极还包括铜电极和铜柱，所述陶瓷介质槽为开口的凹槽，所述铜电极位于陶瓷介质槽的凹槽开口内底面，所述铜柱位于铜电极中部。

为更好地实现本实用新型的目的，所述陶瓷介质槽(1)内部底面均匀涂有铜电极(2)。所述铜电极(2)的中部焊接有铜柱(3)。所述陶瓷介质槽的底面介质和侧面陶瓷绝缘壁铸造成一个整体长方形槽。其陶瓷介质槽的底面介质和侧面陶瓷绝缘壁厚为1～2mm。

应用时，所述高频激励二氧化碳激光器介质电极为至少一对介质电极的陶瓷介质槽底面相对配合设置，优选7～12对介质电极。相对配合设置的陶瓷介质槽底面构成电容的上、下电极。每块介质电极的尺寸，也就是陶瓷介质槽的外尺寸为：长×宽×高为120～80mm×80～60mm×50～45mm，介质电极的表面积为长×宽，面积较大，易散热。介质电极的底面介质和侧面的陶瓷绝缘壁采用陶瓷(厚度为1～2mm)材料铸造成一个整体长方形槽。

一种所述高频激励二氧化碳激光器介质电极组成的放电电极，所述放电电极是由至少一对介质电极的陶瓷介质槽底面相对配合设置。

为更好地实现本实用新型的目的，所述放电电极由7～12对介质电极组成。

与现有技术相比，本实用新型的高频激励二氧化碳激光器介质电极具有以下优点：

①介质电极表面积大，没有密封，因此易散热从而不用水冷。

②介质电极制造工艺简单，生产成本较低。

③介质电极结构牢靠，同时无水的腐蚀，使用寿命长。

④采用喷涂技术，铜电极厚度均匀，使放电更加均匀，且粘贴牢靠，不易脱落，不易腐蚀，增加使用寿命。

⑤介质电极放电均匀稳定，放电区域大，有利于光束质量的提高。

附图说明

图1是介质电极的俯视图。

图2是图1A-A面的剖视图。

图3是由介质电极组成放电电极。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

用于千瓦级高频激励二氧化碳激光器中。如图3所示，各用十块介质电极并列成一排分别组成激光器的上、下电极板，组成放电电极。

如图1、2所示，高频激励二氧化碳激光器介质电极包括：陶瓷介质槽1、铜电极2、铜柱3。陶瓷介质槽1直接铸造而成，槽体的底面作为介质覆盖电极，槽体的侧面作为绝缘体，防止电极向外界漏电。铜电极2是用热喷涂技术均匀涂在陶瓷介质槽1内部的底面。铜柱3紧密地焊接在铜电极2的中部，作为引线与外界高频电路连接。

每个介质电极分别通过作为引线的铜柱与外界高频电路并联。所用高频激励二氧化碳激光器介质电极的长×宽×高为80mm×60mm×45mm，陶瓷介质厚度为2mm，铜电极厚度为1mm，组成一个长为80mm，宽为60mm的电极板。当介质电极接通外部高频电源时，介质电极作为电容在上、下电极间形成电场并将电能耦合到气体放电区中给气体放电，将粒子激发到高能态形成粒子数反转，输出激光。

实施例2

用于千瓦级高频激励二氧化碳激光器中。各用8块介质电极并列成一排分别组成激光器的上、下电极板，组成放电电极。

介质电极的长×宽×高为100mm×70mm×47mm，陶瓷介质厚度为1.4mm，铜电极厚度为1.6mm，组成一个长为100mm，宽为70mm的电极板。其它同实施例1

实施例3

用于千瓦级高频激励二氧化碳激光器中。各用12块介质电极并列成一排分别组成激光器的上、下电极板。

介质电极的长×宽×高为120mm×80mm×50mm，陶瓷介质厚度为1mm，电极厚度为2mm，组成一个长为120mm，宽为80mm的电极板。其它同实施例1。

三实施例检测参数结果如表1所示：

表1高频激励二氧化碳激光器检测参数表

由表1可以看出，本介质电极具有好的光束质量，同时这三组中该介质电极的制造成本约为20～30元，测算使用寿命为十年，满足工业需要。

Claims (8)

1、一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，包括陶瓷介质槽(1)，其特征在于，所述介质电极还包括铜电极(2)和铜柱(3)，所述陶瓷介质槽(1)为开口的凹槽，所述铜电极(2)位于陶瓷介质槽(1)的凹槽开口内底面，所述铜柱(3)位于铜电极(2)中部。

2、根据权利要求1所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，其特征在于，所述陶瓷介质槽的底面和四周侧面为一个整体。

3、根据权利要求2所述的介质电极，其特征在于，所述陶瓷介质槽的底面和侧面陶瓷壁厚为1～2mm。

4、根据权利要求1所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，其特征在于，所述陶瓷介质槽(1)内部底面均匀涂有铜电极(2)。

5、根据权利要求1所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，其特征在于，所述铜电极(2)的中部焊接有铜柱(3)。

6、根据权利要求1所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极，其特征在于，所述介质电极的长为120～80mm，宽为80～60mm，高为50～45mm。

7、一种由权利要求1所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极组成的放电电极，其特征在于，所述放电电极由至少一对介质电极的陶瓷介质槽底面相对配合设置而成。

8、根据权利要求7所述一种高频激励二氧化碳激光器介质电极组成的放电电极，其特征在于，所述放电电极由7～12对介质电极组成。