用于軸快流氣體激光器的放電管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于軸快流氣體激光器的放電管，包括依次氣路連通的進氣管部分、鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口，所述進氣管部分設有陽極，所述氣體出口設有陰極，所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸。本發(fā)明提供的用于軸快流氣體激光器的放電管，在十字鼓包型放電管的基礎之上去掉垂管安裝預電離電極的一側，以減小氣體在鼓包結構內阻力，在所述鼓包結構的出口處增設二次混合結構，且所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸，使得在鼓包結構內未能完全混合的工作氣體在所述二次混合結構中得到進一步混合，從而提高了氣體速度分布及湍流分布的均勻性。
【專利說明】用于軸快流氣體激光器的放電管
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器件的結構設計領域，尤其涉及一種用于軸快流氣體激光器的放電管的結構設計。
【背景技術】
[0002]放電管是構成軸快流激光器諧振腔的核心部件之一，其進口和出口分別設置有陽極及陰極。激光器工作時，放電管的兩極之間通有直流高壓電，工作氣體在氣體循環(huán)泵的帶動下快速通過放電管，氣體在放電管內形成輝光放電，放電功率一部分轉換為激光功率輸出，更大的一部分轉換為使氣體升溫的熱能。放電時氣體在放電管內的速度分布、湍流分布及氣體流量極大的影響著放電均勻性及穩(wěn)定性，進而影響激光器的整體性能。放電管的具體結構直接影響氣體流量、速度分布及湍流分布狀況。
[0003]目前應用的放電管大體上存在如附圖1至3所示的三種類型。
[0004]圖1中所示為直管型放電管，其包括直管11，在所述直管11的管壁上開設有開口12，并于所述開口 12處設有陽極，于所述直管11的管端為氣體出口 13，并于所述氣體出口13處設有陰極。工作時，所述陽極與陰極外接直流高壓電，所述開口 12外接的管件通常為內徑比所述直管11內徑更大，如此，當工作氣體由所述開口 12進入所述直管11后將形成湍流效應，工作氣體在氣體循環(huán)泵的帶動下由所述開口 12進入所述直管11內部后，將形成光輝放電從而產生激光。此類直管式放電管的特點在于放電穩(wěn)定，但其氣體流量較小，激光功率不高。
[0005]圖2中所示為十字型放電管，此類放電管是針對直管型放電管功率不高進行的一種改進設計，其包括相互氣路連通的直管21及垂直所述直管21的垂管，其外觀呈“十字型”，所述垂管的一側為進氣口 22，并于所述進氣口 22設有陽極，所述垂管的另一側設有預電離電極23，所述直管21的管端為氣體出口 24。此種放電管的氣體流量較大，但因所述直管21與垂管(特別是垂管進氣口 22—側)的交叉處管道狹窄，工作氣體在由進氣口 22進入后得不到充分均勻擴散就已經(jīng)到達所述氣體出口 24。可見此類十字型放電管存在工作氣體氣流速度及湍流分布不均勻的不足，不利于產生穩(wěn)定放電。
[0006]圖3為十字鼓包型放電管，此類放電管是針對十字型放電管放電不穩(wěn)定進行的一種改進設計，其包括相互氣路連通的直管31及垂直所述直管31的垂管，其外觀呈“十字型”，所述垂管的一側為進氣口 32，并于所述進氣口 32設有陽極，所述垂管的另一側設有預電離電極33，所述直管31的管端為氣體出口 34，所述直管31與所述垂管的交叉處35呈鼓包狀，即其在十字型放電管的基礎上增設一鼓包結構。如此，當放電管工作時，工作氣體由所述進氣口 32進入放電管后，可在鼓包狀的交叉處35擴張，有處于提高工作氣體在所述直管31的湍流均勻程度，但所述直管31與垂管相互交叉，工作氣體由所述垂管的進氣口 32進入后，部分流至所述垂管的另外一端，造成部分氣流的回旋，從而造成管路氣體阻力的增大，導致氣體流量較小。另外，在工作氣體進入所述直管31的初始階段仍然存在速度分布與湍流強度分布不均勻的缺點。
【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之缺陷，旨在提供帶二次混合結構的軸快流氣體激光器的放電管結構，該放電管能夠降低管路氣體阻力，使放電管內形成均勻的速度分布及均勻的湍流，使得氣體增益介質分布均勻，利于放電。
[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，用于軸快流氣體激光器的放電管，包括依次氣路連通的進氣管部分、鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口，所述進氣管部分設有陽極，所述氣體出口設有陰極，所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸。
[0009]具體地，所述鼓包結構中沿氣路流通的縱向尺寸大于橫向尺寸。
[0010]具體地，所述二次混合結構設有預電離電極。
[0011]具體地，所述進氣管部分與所述鼓包結構之間的第一連接部斷面呈圓弧狀。
[0012]具體地，所述鼓包結構與所述二次混合結構之間的第二連接部呈縮口狀。
[0013]具體地，所述第二連接部斷面呈圓弧狀。
[0014]具體地，所述第二連接部靠所述鼓包結構的一側斷面呈斜坡狀。
[0015]具體地，所述二次混合結構與所述直管部分之間的第三連接部斷面呈圓弧狀。
[0016]具體地，所述鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口中心線在同一直線上；所述進氣管中心線與所述鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口中心線垂直。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的用于軸快流氣體激光器的放電管，在十字鼓包型放電管的基礎之上去掉垂管安裝預電離電極的一側，以減小氣體在鼓包結構內阻力，同時在所述鼓包結構的出口處增設二次混合結構，且所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸，這樣使得在鼓包結構內未能完全混合的工作氣體在所述二次混合結構中得到進一步混合，從而提高了氣體速度分布及湍流分布的均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術之直管型放電管的結構示意圖；
[0019]圖2是現(xiàn)有技術之十字型放電管的結構示意圖；
[0020]圖3是現(xiàn)有技術之十字鼓包型放電管的結構示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]請參照圖4，用于軸快流氣體激光器的放電管，包括依次氣路連通的進氣管部分41、鼓包結構42、二次混合結構43、直管部分44及氣體出口 45，所述進氣管部分41設有陽極，所述氣體出口 45設有陰極，所述二次混合結構43的徑向尺寸大于所述直管部分44的徑向尺寸。其中所述鼓包結構42、二次混合結構43及直管部分44為輝光放電區(qū)域，亦即激光增益放大區(qū)域。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的用于軸快流氣體激光器的放電管，在十字鼓包型放電管的基礎之上去掉垂管安裝預電離電極的一側，以減小氣體在所述鼓包結構42內阻力，在所述鼓包結構42的出口處增設二次混合結構43，且所述二次混合結構43的徑向尺寸大于所述直管部分44的徑向尺寸，使得在鼓包結構42內未能完全混合的工作氣體在所述二次混合結構43中得到進一步混合，從而提高了氣體速度分布及湍流分布的均勻性。
[0024]請參照圖4，在本實施例中，所述鼓包結構42中沿氣路流通的縱向尺寸大于橫向尺寸。其中，所述縱向尺寸指與所述進氣管部分41的軸向同向的方向，所述橫向尺寸指與所述進氣管分部41的軸向垂直的方向。工作氣體由所述進氣管部分41進入所述鼓包結構42時，由于所述進氣管分部41的導向作用，工作氣體的氣流速度在所述進氣管分部41軸向的方向上具有較大的分速度，將所述鼓包結構42的縱向尺寸設置成大于橫尺寸，有利于提高工作氣體在所述鼓包結構42內的擴張，同時還可減少因氣流回旋產生的阻力。
[0025]請參照圖4，在本實施例中，所述二次混合結構43設有預電離電極46。在現(xiàn)有技術中，上述預電離電極46是設置在鼓包結構內與所述進氣管部分41相對的位置上，此種設計方式勢必導致工作氣體進入鼓包結構后部分的回旋，造成管路氣體阻力的增大，將導致工作氣體在直管部分氣流速度及湍流分布不均勻的不足，造成不穩(wěn)定放電。本發(fā)明的放電管在增加了所述二次混合結構43的基本上，將所述預電離電極46設置于所述二次混合結構43內，如此，由于工作氣體已經(jīng)在所述二次混合結構43內經(jīng)過第一次的擴張混合，且氣流的方向是由所述鼓包結構42流至所述二次混合結構43，氣流流動的速度方向基本上沒有改變，因而在所述二次混合結構43設置所述預電離電極46可大幅度的降低阻力，從而增加氣體流量。
[0026]在本實施例中，為進一步減少工作氣體由所述進氣管部分41進入所述鼓包結構42的氣流阻力，所述進氣管部分41與所述鼓包結構42之間的第一連接部I斷面呈圓弧狀。
[0027]在本實施例中，所述鼓包結構42與所述二次混合結構43之間的第二連接部2呈縮口狀。具體地，所述第二連接部2呈圓弧狀，其圓心位于放電管管體的外側，即由放電管外部觀看時，所述第二連接部2呈向放電管管體內部下凹的凹環(huán)結構。更具體地，所述第二連接部2靠所述鼓包結構42的一側斷面呈斜坡狀，構成斜坡狀的結構可是半徑較大的圓弧段或直線段。如此，可使工作氣體由所述鼓包結構42進入所述二次混合結構43時具有一定的噴射效果，其有利于工作氣體在所述二次混合結構43內獲得效果更佳的均勻的湍流強度分布。
[0028]在本實施例中，為進一步減少工作氣體由所述二次混合結構43進入所述直管部分44的氣流阻力，所述二次混合結構43與所述直管部分44之間的第三連接部斷面呈圓弧狀。
[0029]在本實施例中，放電管各部分的基本分布方式采用與現(xiàn)有技術類似的分布方式，所述鼓包結構42、二次混合結構43、直管部分44及氣體出口 45中心線在同一直線上；所述進氣管部分41中心線與所述鼓包結構42、二次混合結構43、直管部分44及氣體出口 45中心線垂直。當然，其他基于本發(fā)明構思下的技術替換，如改變所述進氣管部分41與其余各部分的垂直關系為其他的連接角度，應視為同等技術替換，而落入本發(fā)明的保護范圍之內。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的用于軸快流氣體激光器的放電管，在十字鼓包型放電管的基礎之上去掉垂管安裝預電離電極的一側，以減小氣體在鼓包結構內阻力，在所述鼓包結構的出口處增設二次混合結構，且所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸，使得在鼓包結構內未能完全混合的工作氣體在所述二次混合結構中進一步混合，從而提高了氣體速度分布及湍流分布的均勻性。
[0031]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例而已，其結構并不限于上述列舉的形狀，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:包括依次氣路連通的進氣管部分、鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口，所述進氣管部分設有陽極，所述氣體出口設有陰極，所述二次混合結構的徑向尺寸大于所述直管部分的徑向尺寸。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述鼓包結構中沿氣路流通的縱向尺寸大于橫向尺寸。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述二次混合結構設有預電離電極。
4.根據(jù)權利要求2所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述進氣管部分與所述鼓包結構之間的第一連接部斷面呈圓弧狀。
5.根據(jù)權利要求2所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述鼓包結構與所述二次混合結構之間的第二連接部呈縮口狀。
6.根據(jù)權利要求4所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述第二連接部斷面呈圓弧狀。
7.根據(jù)權利要求4所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述第二連接部靠所述鼓包結構的一側斷面呈斜坡狀。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述二次混合結構與所述直管部分之間的第三連接部斷面呈圓弧狀。
9.根據(jù)權利要求1至7任一項所述的用于軸快流氣體激光器的放電管，其特征在于:所述鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口中心線在同一直線上；所述進氣管中心線與所述鼓包結構、二次混合結構、直管部分及氣體出口中心線垂直。
【文檔編號】H01S3/03GK103887685SQ201210562746
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權日:2012年12月21日
【發(fā)明者】姚曉暉, 肖俊君, 盧洪湖, 陳根余, 陳燚 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司