CN88211352U

CN88211352U - 制冷式气体激光装置

Info

Publication number: CN88211352U
Application number: CN 88211352
Authority: CN
Inventors: 归振兴; 徐延令; 张顺怡; 王世尧
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1988-01-19
Publication date: 1988-10-19

Abstract

一种制冷式气体激光装置，由气体放电管、保温盒和一小型制冷系统组成，其特征是气体放电管处于制冷系统的铜管所围成的圆筒状蒸发器中，该气体放电管和蒸发器置于保温盒中，制冷系统的蒸发器通过高热导系统的金属粉屑直接对气体放电管制冷。其特点是体积小、重量轻、噪声小、制冷效率高、制冷不因环境条件变化，都能获得低温工作，而且气体放电管更换方便，可制成CO、CO₂、Ar⁺、Kr⁺激光器，激光功率输出比一般冷却水循环制冷的气体激光器高。

Description

本实用新型属于气体激光器，特别是提供了一种直接制冷的气体激光装置。

气体激光器，例如CO、CO₂分子激光器和Ar^＋、Kr^＋离子激光器等大多是通水冷却的。因为气体激光介质的温度越低激光输出的功率越高，而且水温的起伏也影响激光输出功率的稳定性和激光频率的稳定性。因此，目前气体激光器通常采用制冷水循环间接地冷却激光气体介质。这类激光器除玻璃或石英气体放电管外，还要制作一个水冷套，並需要有一套庞大的制冷水的装置和使水循环的设备，包括水箱，水泵和由电动机、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、风扇等组成的压缩机组。很显然，这种制冷水循环间接冷却的气体激光器存在以下一些问题：

1、气体激光放电管都要同时烧制一个水冷套、制作技术要求高。

2、压缩机组、水箱和水泵机构庞大，机械噪声大。

3、水循环间接冷却，制冷效率低。

4、为了获得－20℃的制冷效果，还需要采用低凝固点的液体，更增加了技术上的困难。

本实用新型的目的是为了克服上述常规制冷水循环激光器的缺点，提供一种结构简单、小型紧凑並且有稳定低温的气体激光装置。

本实用新型的技术解决方案是采用低温制冷系统的蒸发器通过金属粉屑的热传导直接冷却共处于保温空腔中的气体放电管。具体说来，该气体激光装置由气体放电管，制冷系统和保温盒等组成，所说的制冷系统、由蒸发器、压缩机、风扇、冷凝器、毛细管组成，所说的气体放电管放在放电管支架上，並置于铜管弯折围成的圆筒状的蒸发器中，蒸发器的铜管与放电管之间均匀填满金属粉屑。

所说的金属粉屑以高热导系数的金属粉屑为最好，例如铜屑或铝屑。

所说的蒸发器的铜管弯折沿放电管轴向排列，而且除放电管正上方2或3根铜管外，铜管之间均连焊成一体。

所说的保温盒由内壁衬以乙烯泡沫塑料或其他绝热材料的激光装置外壳组成，该保温盒正对气体放电管的激光输出的一端开有激光输出孔。

本实用新型与目前常用的制冷水循环冷却气体激光装置相比具有下列优点：

1、气体放电管革除了水冷套的制作，简化了制作工艺；

2、革除了水箱和水泵，只需要一小型的制冷系统，整个气体激光装置体积小，重量轻，成本低，噪音小。

3、由于采用制冷系统的蒸发器通过高热导系数的金属粉屑直接对气体放电管制冷，因此制冷效率高，制冷速度快，无冻结的特点，而且系统充入氟里昂制冷剂制冷，即可获得零下几十度的低温，例如充入F₁₂可获得－29.8℃，充入F₂₂，可获得－40.9℃，这种制冷稳定性比较好，在一定的放电电流情况下，可维持某一平衡制冷温度基本不变；

4、气体放电管更换也很方便，特别是更换含有不同激光气体介质的放电管，即可获得新的激光输出。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的原理结构图。

图2是图1的A－A剖面图。

图3是本实用新型一种实施例的结构部分剖视图。

图4是图3实施例的性能曲线。

图1、2、3中的标号分别表示：

1－保温盒，2－蒸发器，3－金属粉屑，4－气体放电管，5－放电管支架，6－压缩机，7－风扇，8－冷凝器，9－毛细管，10激光输出孔，11－蒸发器的铜管之间的焊接缝。

图3是本实用新型的一种实施例，直冷式CO₂气体激光装置，图中电源和气体放电管的电极及其引线均未画出。压缩机6采用日本三菱公司RH421型旋转式压缩机，冷凝器8的散热面积为0.39平方米，蒸发器2由10根长80厘米φ9.5毫米的铜管焊接成，顶上3根铜管侧壁未焊，气体放电管内径φ15毫米，放电长度80厘米，有效制冷长度76厘米，谐振腔由一块R＝4米的镀金全反射镜和一块反射率为85％的锗平面镜所组成，放电管内充入13托的CO₂混合气体，气体比例为CO₂：N₂：X_e：H_e＝1：1.56：0.46：7.7。放电管4和蒸发器2之间填充铝屑作热导介质。保温盒1内壁为乙烯塑料保温层。制冷系统充入F₁₂制冷剂，开机后十分钟，蒸发器制冷的极限温度达－30℃。

图4给出了该实施例的性能，图中横坐标为放电管放电电流（毫安）左边的纵坐标表示输出激光功率（瓦），输入电功率（×10瓦），右边纵坐标表示放电管壁冷却温度（℃），实点虚线为输入电功率随放电电流的变化，圈点实线表示激光功率随放电电流的变化，三角形实线表示放电管壁冷却温度随放电电流的变化。由图可见，激光器基本处于低温（－14℃－－23℃）下工作。当激光放电电流为12毫安时，激光器连续运转，输出功率稳定在13.15（±0.5％）瓦，放电管壁温度恒定在－18℃。实验表明与同根激光管在水冷却（T_W＝12℃）下比较，输出功率提高了10－20％。

该激光器和一般冷却水循环制冷的气体激光器相比，具有体积小、重量轻、噪音小、制冷效率高，制冷速度快，制冷不因环境条件变化都能获得低温工作，而且气体放电管更换方便，可制成CO、CO₂、Ar^＋、Kr^＋激光器，激光输出功率高等优点。

Claims

1、一种制冷式气体激光装置，有气体放电管4、蒸发器2、压缩机6、风扇7、冷凝器8和毛细管9，其特征在于所说放电管4放在放电管支架5上並置于铜管所围成的圆筒状蒸发器中，所说的气体放电管和蒸发器铜管之间均匀填充金属粉屑3，所说的气体放电管和蒸发器处于保温盒1中，保温盒有一激光输出孔10正对气体放电管的激光输出端。

2、按照权利要求1的气体缴光装置，其特征在于所说的金属粉屑为铜屑或铝屑。

3、按照权利要求1或2的气体激光装置，其特征在于所说的蒸发器的铜管弯折沿气体放电管4的轴向排列成圆筒形，除放电管正上方2或3根铜管外，铜管之间连焊成一体。

4、按照权利要求1或2的气体缴光装置，其特征在于所说的保温盒是内壁四周衬有绝热材料的激光装置外壳。

5、按照权利要求3的气体激光装置，其特征在于所说的保温盒是内壁四周衬有绝热材料的激光装置外壳。