本發(fā)明專利涉及激光器領(lǐng)域，特別涉及一種無水冷的風(fēng)冷型封離式二氧化碳激光器。

背景技術(shù)：

二氧化碳激光器，由其運轉(zhuǎn)機理所決定放電區(qū)必須保證一定低溫才能正常工作，自從1964年二氧化碳激光器誕生以來，放電區(qū)冷卻方式一般都是水冷方式。這種激光器稱為液冷式二氧化碳激光器。液冷式二氧化碳激光器，需要較復(fù)雜的冷卻設(shè)計，從而使激光器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，增加了制造和使用的困難，相應(yīng)提高了激光器的造價和生產(chǎn)周期，特別是在無水冷環(huán)境下無法使用。使用過程中，一旦水冷系統(tǒng)發(fā)生故障，會造成玻璃激光器炸裂報廢?？s短了激光器的使用壽命，并帶來不安全因素。這種情況屢有發(fā)生。因此長期以來一直尋找二氧化碳激光器冷卻系統(tǒng)的技術(shù)突破，尋找更合理，更安全的冷卻方式變得極為重要。風(fēng)冷型二氧化碳激光器一直被關(guān)注與研究，但由于散熱介質(zhì)受熱變形影響進而影響到激光諧振腔的準(zhǔn)確度，所以散熱的形式設(shè)計，散熱片的材質(zhì)等，一直是風(fēng)冷型二氧化碳激光器的技術(shù)難點。目前國內(nèi)對于風(fēng)冷型二氧化碳激光器有一定研究，但多為陶瓷腔體結(jié)構(gòu)外加金屬散熱片，其缺點在于氣體儲存量較少，氣體易分解，無法滿足工業(yè)上的應(yīng)用。激光器的量產(chǎn)也無法保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利的目的在于提供一種無水冷的風(fēng)冷型封離式二氧化碳激光器，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的難題。本發(fā)明專利采用金屬散熱片與非金屬絕緣環(huán)相互疊加的諧振腔散熱設(shè)計。既保證了整體散熱片的熱量均勻性，由于其寬松的空間設(shè)計，保證散熱片可有微小形變空間。同時散熱片距離激光器外壁較近，使散熱片的位置固定，所以出現(xiàn)不會受熱變形而導(dǎo)致諧振腔變化的問題。實現(xiàn)二氧化碳激光器的風(fēng)冷散熱下連續(xù)穩(wěn)定工作。結(jié)構(gòu)簡單巧妙，造價低廉，使用方便，節(jié)省了液冷系統(tǒng)，也擴大了二氧化碳激光器的應(yīng)用范圍，提高了實用價值和經(jīng)濟價值。

本發(fā)明專利的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

無水冷的風(fēng)冷型封離式二氧化碳激光器，多個金屬散熱片2安裝在激光器儲氣外殼4內(nèi)部，緊貼合于激光器儲氣外殼4內(nèi)壁，與電極安裝腔同心；非金屬絕緣環(huán)3安裝在相鄰兩個金屬散熱片2的固定槽9內(nèi)，保證兩個金屬散熱片2不接觸，金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3采用疊加的連接方式布滿，通過金屬散熱片2中心圓孔作為放電區(qū)，在金屬散熱片2上設(shè)有固定槽9與非金屬絕緣環(huán)3吻合定位；通過不斷疊加金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3，使之形成一組長散熱結(jié)構(gòu)，在金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3組合成的管芯內(nèi)形成激光諧振腔的放電區(qū)；激光器儲氣外殼4一端的電極安裝在腔內(nèi)，輸出端空心圓通電極6與前諧振腔調(diào)整架1連接做電極供電端，激光器儲氣外殼4的另一端設(shè)置的反射端空心圓通電極7與后專用諧振腔調(diào)整架做電極供電端；激光諧振腔內(nèi)激光產(chǎn)生的廢熱通過金屬散熱片2吸收，然后經(jīng)金屬散熱器2的散熱面10傳到激光器儲氣外殼4外壁，再由外壁自然散熱導(dǎo)出廢熱。

所述的金屬散熱片2外表面鍍絕緣層，內(nèi)表面鍍重金屬膜層，提高激光器的功率和使用壽命。

所述的激光器儲氣外殼4裝滿金屬散熱片2后，端口預(yù)留電極安裝腔及諧振腔調(diào)節(jié)架接口，前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5安裝在激光器儲氣外殼4的諧振腔調(diào)節(jié)架接口上，前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5分別安裝高透過率輸出鏡片、全反射鏡片形成激光諧振腔，并通過對前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5的調(diào)整，調(diào)整輸出角度，達到最佳輸出效果。

所述的激光器儲氣外殼4的電極安裝腔內(nèi)加裝電極，并用彈簧固定，保證金屬散熱片2的通氣孔8暢通。

所述的激光器儲氣外殼4外加裝散熱風(fēng)扇。

所述的散熱片2的材質(zhì)為金屬或陶瓷。

所述的金屬散熱片2為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并設(shè)有固定槽9及通氣孔8，其外環(huán)面為散熱面10；金屬散熱片2中間環(huán)芯用作放電區(qū)，并且在兩個金屬散熱片之間通過非金屬絕緣環(huán)3固定，非金屬絕緣環(huán)3和金屬散熱片采用疊加的方式來延長放電區(qū)域的長度。

本發(fā)明專利的有益效果在于：

1、由于特殊的金屬散熱片和絕緣環(huán)疊加設(shè)計，突破了風(fēng)冷型散熱的二氧化碳激光管技術(shù)難點，使整組散熱裝置受熱均勻。由于其寬松的安裝方式，有一定熱變形量的余地。同時散熱片與激光器外壁的近距離，保證散熱片的位置進而保證了諧振腔的精度。在激光器工作時溫度雖高，卻能很好地將熱量散發(fā)，擁有良好的功率和功率穩(wěn)定性，光斑模式也很穩(wěn)定。

2、風(fēng)冷型激光器徹底去除了液體冷卻裝置，使用方便可靠，克服了在無水冷的條件下使用激光器的困難。同時也降低成本，由于去除了液冷裝置，不僅使本身的激光管造價低，而且也去除了一整套冷卻設(shè)備，從而使激光器的使用成本降低了30%以上。

3、此激光器制作工藝簡單。僅靠散熱片和絕緣環(huán)相互疊加即可。由于去除了傳統(tǒng)二氧化碳激光器水冷夾層。免去了玻璃燒結(jié)的制作流程，使激光器制作生產(chǎn)效率大為提高，也提高了生產(chǎn)成品率。

4、此激光器大大突破了傳統(tǒng)二氧化碳激光器的應(yīng)用領(lǐng)域。風(fēng)冷型二氧化碳激光器可以廣泛的用于醫(yī)療，美容整機系統(tǒng)，也適用于野外及小空間作業(yè)。同時，其響應(yīng)頻率也高于傳統(tǒng)液冷型二氧化碳激光器，可適用于高響應(yīng)頻率的領(lǐng)域，可代替部分金屬型射頻激勵二氧化碳激光器。

5、此激光器由于其特殊的設(shè)計，可改變傳統(tǒng)液冷二氧化碳激光器一次應(yīng)用即報廢的缺點，在其內(nèi)部氣體分解功率下降后，更換氣體即可再次利用，大大降低激光器的使用成本。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明專利的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明專利的示意性實例及其說明用于解釋本發(fā)明專利，并不構(gòu)成對本發(fā)明專利的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明專利的金屬散熱片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、前專用諧振腔調(diào)整架；2、金屬散熱片；3、非金屬絕緣環(huán)；4、激光器儲氣外殼；5、后專用諧振腔調(diào)整架；6、輸出端空心圓通電極；7、反射端空心圓通電極；8、通氣孔；9、固定槽；10、散熱面。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明專利的詳細(xì)內(nèi)容及其具體實施方式。

參見圖1及圖2所示，本發(fā)明專利的無水冷的風(fēng)冷型封離式二氧化碳激光器，即可以短時間自然散熱方式運轉(zhuǎn)，又可以風(fēng)冷方式工作。本發(fā)明專利包括不定數(shù)量的金屬散熱片2、不定數(shù)量的非金屬絕緣環(huán)3、激光器儲氣外殼4、前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5，輸出端空心圓通電極6及反射端空心圓通電極7，激光器儲氣外殼4前端預(yù)留電極安裝腔，并制作諧振腔調(diào)整架接口。

多個金屬散熱片2安裝在激光器儲氣外殼4內(nèi)部，緊貼合于激光器儲氣外殼4內(nèi)壁，與電極安裝腔同心；非金屬絕緣環(huán)3安裝在相鄰兩個金屬散熱片2的固定槽9內(nèi)，保證兩個金屬散熱片2不接觸，金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3采用疊加的連接方式連接，其連接上下左右松動設(shè)計，對散熱片受熱后變形留有空間，同時保證諧振腔的光通過。金屬散熱片2中心圓孔作為放電區(qū)，在金屬散熱片2上設(shè)有固定槽9與非金屬絕緣環(huán)3吻合定位，不斷疊加金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3，使之形成一組長散熱結(jié)構(gòu)，并在金屬散熱片2與非金屬絕緣環(huán)3組合成的管芯內(nèi)形成激光諧振腔的放電區(qū)，內(nèi)壁設(shè)置重金屬鍍膜層增加功率及穩(wěn)定性；激光器儲氣外殼4一端的電極安裝腔內(nèi)安裝輸出端電極6，并與前面專用諧振腔調(diào)整架1連接做電極供電端，激光器儲氣外殼4的另一端設(shè)置反射端空心圓通電極7，并與后專用諧振腔調(diào)整架做電極供電端；激光諧振腔內(nèi)激光產(chǎn)生的廢熱通過金屬散熱片2吸收，并通過固金屬散熱片2的散熱面10傳到激光器儲氣外殼4外壁，由外壁自然散熱導(dǎo)出廢熱。

所述的金屬散熱片2外表面鍍絕緣層，內(nèi)表面鍍重金屬膜層。

所述的激光器儲氣外殼4裝滿金屬散熱片2后，加工成型，端口預(yù)留電極安裝腔及諧振腔調(diào)節(jié)架接口，前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5安裝在激光器儲氣外殼4的諧振腔調(diào)節(jié)架接口上，前后專用諧振腔調(diào)整架1、5分別安裝高透過率輸出鏡片、全反射鏡片形成激光諧振腔，并通過對前、后專用諧振腔調(diào)整架1、5的調(diào)整，調(diào)整輸出角度，達到最佳輸出效果。

所述的激光器儲氣外殼4制作完成后，在預(yù)留的電極安裝腔內(nèi)加裝電極，并用彈簧固定，保證金屬散熱片2的通氣孔8暢通。

所述的激光器儲氣外殼4外加裝散熱風(fēng)扇，提高激光器穩(wěn)定性。激光器儲氣外殼4內(nèi)充常用激光工作氣體，作為激光器工作物質(zhì)，并保證腔體密封。

所述的金屬散熱片2的材質(zhì)為金屬。也可陶瓷代替。

所述的金屬散熱片2為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，并設(shè)有固定槽9及通氣孔8，其外環(huán)面為散熱面10；金屬散熱片2中間環(huán)芯用作放電區(qū)，并且在兩個金屬散熱片之間通過非金屬絕緣環(huán)3固定，非金屬絕緣環(huán)3采用疊加的方式來延長放電區(qū)域的長度。

所述的金屬散熱片2具有較大散熱面，金屬材料則表面進行氧化絕緣處理。金屬散熱片2之間采用彈性期間固定并保持穩(wěn)定。金屬散熱片2的放電區(qū)采用重金屬鍍膜保證輸出模式和使用壽命。激光器儲氣外殼4的材料可以為常見非金屬材料。

本發(fā)明專利的工作原理是：

風(fēng)冷式二氧化碳激光器包括直流電源、散熱風(fēng)扇和腔體。當(dāng)外部向激光器提供220V交流電源和PWM信號，激光器即可工作。220V電源和PWM信號通過控制板及控制開關(guān)進行控制，進入直流開關(guān)電源，產(chǎn)生30KV直流通過電極注入到諧振腔內(nèi)，諧振腔包括腔體、前后諧振腔調(diào)整支架。諧振腔內(nèi)裝有放電電極和工作氣體，諧振腔內(nèi)處于密封狀態(tài)。氣體分子受到電極輸入電子的撞擊而被激發(fā)起來，從而產(chǎn)生離子束反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生激光。

以上所述僅為本發(fā)明專利的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本發(fā)明專利，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明專利可以有各種更改和變化。凡對本發(fā)明專利所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明專利的保護范圍之內(nèi)。