專(zhuān)利名稱(chēng)：封離式二氧化碳激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬氣體激光器中一種改進(jìn)的封離式二氧化碳(CO2)激光器。
所有CO2激光器都存在一個(gè)影響壽命的共同問(wèn)題，即當(dāng)CO2激光器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，CO2不斷分解(可達(dá)60～80％)有害產(chǎn)物如原子氧，分子氧，氮的氧化物等不斷產(chǎn)生和積累，導(dǎo)致放電不穩(wěn)定性和激光功率下降。為解決該問(wèn)題，封離式CO2激光放電管1上都帶有很大貯氣套3，如圖1所示。為了保證放電管1中的舊氣體與貯氣套3中新氣體能有交換，放電管1與貯氣套3要雙端連通，但為了避免放電從貯氣套3中旁路，放電管只有一端是直接與貯氣套連通的，而另一端是通過(guò)一又細(xì)又長(zhǎng)的螺旋玻璃管8與貯氣套3連通，以保證旁路的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沿放電管的阻抗，使放電只沿放電管進(jìn)行。但這種高電阻結(jié)構(gòu)也帶來(lái)了高氣阻，結(jié)果大大降低了貯氣套與放電管內(nèi)氣體交換速率，使放電管內(nèi)的分解產(chǎn)物仍維持在較高水平，這也就是為什么封離式CO2激光功率遠(yuǎn)小于流動(dòng)型的原因之一。
本新型的目的就是要取消阻礙氣體運(yùn)動(dòng)的螺旋回氣毛細(xì)管8結(jié)構(gòu)，將激光放電管直接浸泡在貯氣套中，兩端都與貯氣套直接連通。這樣大大減少了因濃度差異引起的各種組分的擴(kuò)散時(shí)間，大大增快由于熱狀態(tài)及電泳效應(yīng)引起的氣體對(duì)流、交換過(guò)程，放電管中的O2，N2O，NO，CO向貯氣套運(yùn)動(dòng)，而貯氣套中的新氣體向放電管運(yùn)動(dòng)，通過(guò)擴(kuò)散及對(duì)流，放電管內(nèi)的氣體不斷更新，從而維持放電穩(wěn)定和激光功率穩(wěn)定。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)為一三套層玻璃管結(jié)構(gòu)，最中間的玻璃管為放電管1，放電管1的周?chē)撬涔?，最外層為貯氣套3，貯氣套3的兩端以腔片6、7封牢，構(gòu)成激光器的光學(xué)諧振腔。放電管(1)的兩端開(kāi)口與貯氣套3直接相通。二環(huán)狀陰極11、12在放電管1兩端的開(kāi)口處，分別通過(guò)一鎮(zhèn)流電阻15、16接于DC高壓電源的負(fù)高壓端，有一針狀陽(yáng)極13在放電管1的中間處，接電源的正端(接地)。兩段的放電電流分別通過(guò)兩鎮(zhèn)流電阻調(diào)節(jié)。
本結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)有三1.由于放電管直接浸泡在貯氣套中，兩端敞開(kāi)直接與貯氣套連通，加速了放電管中舊氣與貯氣套中新氣間的交換，因而提高了激光功率和延長(zhǎng)了激光器壽命。2.電極采用了三電極結(jié)構(gòu)，降低了放電電壓，高壓電源的輸出電壓幾乎降低了一倍。3.取消了螺旋毛細(xì)管使激光器結(jié)構(gòu)有所簡(jiǎn)化。
也就是說(shuō)本設(shè)計(jì)之新在于取消了螺旋回氣管，將放電管直接浸泡在貯氣套中，二個(gè)端口直接與貯氣套連通。電極采用了三電極結(jié)構(gòu)，大大降低了電源的電壓。


圖1是已有技術(shù)中封離式CO2激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的封離式CO2激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-放電管，2-水冷套，3-貯氣套，9，10-冷卻水的進(jìn)出口；6，7-構(gòu)成激光器光學(xué)諧振腔的腔片，8-螺旋毛細(xì)管，4，5-分別是兩個(gè)環(huán)狀陰極與陽(yáng)極，11，12-兩個(gè)環(huán)狀陰極，13-針狀陽(yáng)極。
實(shí)施例選用放電管1內(nèi)徑φ10mm，貯氣套3外徑為φ40，放電管1長(zhǎng)40cm，二陰極11，12為銀銅環(huán)狀電極，針狀陽(yáng)極13為φ1.5鎢絲。電阻15，16皆為200kΩ，演示用的電源為輸出15kV的負(fù)高壓直流電源。實(shí)驗(yàn)表明，采用上述結(jié)構(gòu)，氣體擊穿電壓降低近1倍。原來(lái)12kV變?yōu)?.5kV，因此大大減輕了因高電壓帶來(lái)的麻煩。另外著重演示了新結(jié)構(gòu)對(duì)新舊氣體交換帶來(lái)的效果，用了幾種混合氣，從放電顏色觀察氣體混合速率。有He+Ne，He+N2，HCl+Xe+Ne，CO2+N2+Xe+He，CO+Ne。明顯看到，氣體混合速率加快，同種氣體先后充入激光管9中，新結(jié)構(gòu)氣體混合均勻速度遠(yuǎn)高于已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)本新型結(jié)構(gòu)中各種混合氣體在放電時(shí)從未發(fā)生分離現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種封離式二氧化碳激光器，含有三套層玻璃管，最中間的一層是放電管(1)、最外層的是貯氣套(3)，在放電管(1)的周?chē)c貯氣套(3)之間是水冷管(2)，水冷管(2)上有冷卻水的進(jìn)出口(9)、(10)，貯氣套(3)的兩端口以構(gòu)成激光器光學(xué)諧振腔的兩腔片(6)、(7)封牢，其特征在于放電管(1)的兩端開(kāi)口與貯氣套(3)直接相通；并在放電管(1)的兩端開(kāi)口處有二環(huán)狀陰極(11)、(12)；在放電管(1)的中間處有一針狀陽(yáng)極(13)；二環(huán)狀陰極(11)和(12)分別通過(guò)一鎮(zhèn)流電阻(15)、(16)接于DC高壓電源的負(fù)高壓端；而針狀陽(yáng)極(13)接于電源的正端(接地)。
專(zhuān)利摘要一種封離式二氧化碳激光器,含有三套層玻璃管,最中間是放電管,最外層是貯氣套。兩者之間有帶冷卻水進(jìn)出口的水冷套,放電管的兩端是兩個(gè)環(huán)狀陰極,分別連有鎮(zhèn)流電阻,放電管的中間處有一針狀陽(yáng)極,與電源的正端(接地)相連。本新型省去了已有技術(shù)中的螺旋毛細(xì)管,直接浸泡在貯氣套中簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu),加速了放電管中新、舊氣體的交換,提高了激光功率,延長(zhǎng)了激光器的壽命。
文檔編號(hào)H01S3/038GK2282283SQ9622991
公開(kāi)日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1996年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月20日
發(fā)明者王裕民, 鄭輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所