一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光領(lǐng)域，主要用于改善二氧化碳激光器的性能。。
【背景技術(shù)】
[0002]很多氣體激光器都是由放電進(jìn)行激勵(lì)的，即由氣體放電將原子或分子激發(fā)到上能態(tài)、然后由上能態(tài)躍遷到下能態(tài)而產(chǎn)生光子輻射。目前，這樣的激勵(lì)方式幾乎占?xì)怏w激光器的80%以上、其中利用管狀放電的又占80%以上。這里的管狀放電的基本放電單元就是本說明書中的放電管，放電管的材料一般是石英、玻璃等絕緣材料。在這些激光器中，目前使用最多的是封離型二氧化碳激光器。封離型二氧化碳激光器是指一種玻璃管激光器(以下簡稱為激光管)。主要特征是在將激光管抽成真空后一次性將混合的激光工作氣體通過原始的抽氣和充氣口充入激光管內(nèi)，然后用高溫融化的辦法將原始抽氣和充氣口封閉起來，不再打開，直至激光管工作到報(bào)廢。目前二氧化碳激光管市場需求大，激光管在中國的年需求量就超過了 100000個(gè)，在全世界就超過了 200000個(gè)，其功率水平一般為10-200W。目前，這些管狀放電的激光的主要問題是放電不均勻，導(dǎo)致激光的穩(wěn)定性差、光束質(zhì)量差、效率低、功率低。主要原因有兩條:1、放電管為軸向直流放電，目前廣泛采用的開關(guān)電源本質(zhì)上仍然是直流放電，直流放電的特征就是放電不均勻和放電直徑收縮，不能充滿放電管導(dǎo)致放電介質(zhì)的增益不均勻；2、目前的放電管的材料為絕緣性能良好的石英管或玻璃管(為了簡單通稱為激光管)，壁厚一般為2毫米或更大，用如此厚的放電管的原因是放電管外還必須有夾層通水冷卻，除了新鮮的去離子水外一般有雜質(zhì)的水是對(duì)地導(dǎo)通的，而激光管放電電壓比較高，為10千伏至30千伏，如果壁厚薄就會(huì)導(dǎo)致放電管被擊穿而損壞激光管，放電管的壁厚比較大就不利于熱傳導(dǎo)導(dǎo)致放電管內(nèi)氣體溫度比較高使得效率低和功率低。目前，國際上的二氧化碳激光管的最高功率水平是100W/M，就是說一個(gè)1米長的激光管的功率是100W。目前射頻激勵(lì)的二氧化碳激光管都是金屬激光管，成本很高，目前相同功率的射頻激勵(lì)的金屬激光管一般是玻璃激光管的10到20倍左右?？偠灾?，目前的玻璃激光管的主要缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差、效率低、功率低；射頻激勵(lì)的金屬激光管的主要缺點(diǎn)是成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)目前直流放電的玻璃激光管穩(wěn)定性差、效率低、功率低的缺點(diǎn)，同時(shí)也針對(duì)目前射頻激勵(lì)的金屬激光管的成本高的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器(以下簡稱射頻激光管)。這樣的射頻激光管既具有工作穩(wěn)定、效率高、功率高的優(yōu)點(diǎn)，又有成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)上采用了如下四種措施:1、射頻激光管的放電上采用了橫向射頻激勵(lì)方法；2、為了使射頻激勵(lì)能夠進(jìn)行，在放電管的冷卻夾層中通絕緣強(qiáng)度高的油而不是水，這種絕緣強(qiáng)度高的油有變壓器油或電容器油等等很容易獲得的油，油冷卻不存在對(duì)射頻放電有吸收損耗的問題；3、玻璃或石英制作的放電管的壁厚比較薄，壁厚在2毫米及以下，在強(qiáng)度許可的情況下為0.3毫米，即管壁厚為2-0.3_中的任一值；4、穩(wěn)定激光輸出采用了儲(chǔ)氣管中放置室溫二氧化碳?xì)怏w還原劑還原放電中分解了的激光氣體的方法，使激光輸出長期穩(wěn)定。
[0005]如果在這樣的激光器上安裝一個(gè)可以多次更換氣體的閥門，就能實(shí)現(xiàn)激光器氣體的多次再生，延長射頻激光管的壽命，最高可以延長至十萬小時(shí)。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是射頻激光管放電均勻和冷卻條件好、導(dǎo)致激光的穩(wěn)定性好、效率高、功率高，并且成本低。
【附圖說明】
[0007]本發(fā)明需要多個(gè)示意的附圖，現(xiàn)逐一說明。圖1是射頻激光管的主視圖；圖1中，
(1)是射頻放電管；(2)是油冷套管；(3)和(4)是兩個(gè)對(duì)稱的儲(chǔ)氣管，它們具有與放電管交換氣體的功能，在它們中間放置室溫二氧化碳?xì)怏w還原劑顆粒；(5)是全反射鏡；(6)是激光輸出窗口。圖2是射頻激光管的俯視圖；圖2中，(7)和(8)分別是冷卻油的進(jìn)出管口。圖3是右側(cè)視圖剖面；圖3中，(9)和(10)分別是兩個(gè)對(duì)稱的射頻放電電極。圖4是安裝了更換氣體閥門時(shí)射頻激光管的局部示意圖；圖4中，(11)是閥門座；(12)是閥門芯；(13)是密封圈；(14)是閥門開關(guān)螺絲；(15)和(16)是閥門座兩側(cè)與激光管和激光輸出窗口連接的密封圈；(17)是與閥門項(xiàng)連接的激光管頭部。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明的具體實(shí)施例子如下:將1根1800mm的射頻激光管按照本發(fā)明的方式加工，放電管直徑15mm，抽真空后充入C02: N2: He的混合比例為1: 3: 5的混合氣體為工作物質(zhì)，氣體壓力為12kPa，等效放電電壓2-3kV，等效電流0.5-1A，光腔由曲率半徑為5000mm的鍍金全反射鏡和輸出透過率為30%的平面ZnSe鏡組成，接通射頻電源，在放電狀態(tài)下將光腔調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，這樣的激光管功率可以達(dá)到300W以上，激光光束模式為基模，壽命可以達(dá)到5000小時(shí)以上，如果裝上閥門能將氣體多次更換，壽命可以超過20000小時(shí)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，其特征在于:射頻激勵(lì)的玻璃管激光器的放電上采用了橫向射頻激勵(lì)方法。2.按照權(quán)利要求1所述的一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，其特征在于:為了使射頻激勵(lì)能夠進(jìn)行，在放電管的冷卻夾層中通絕緣強(qiáng)度高的油而不是水。3.按照權(quán)利要求1所述的一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，其特征在于:玻璃或石英制作的放電管的壁厚比較薄，管壁厚為2-0.3mm中的任一值。4.按照權(quán)利要求1所述的一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，其特征在于:穩(wěn)定激光輸出采用了儲(chǔ)氣管中放置室溫二氧化碳?xì)怏w還原劑還原放電中分解了的激光氣體的方法。5.按照權(quán)利要求1所述的一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，其特征在于:在激光器上安裝一個(gè)可以多次更換氣體的閥門，能實(shí)現(xiàn)激光器氣體的多次再生，延長射頻激光管的壽命。
【專利摘要】一種射頻激勵(lì)的玻璃管激光器，主要用于改善二氧化碳激光器的性能。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是：1、射頻激光管的放電上采用了橫向射頻激勵(lì)方法；2、為了使射頻激勵(lì)能夠進(jìn)行，在放電管的冷卻夾層中通絕緣強(qiáng)度高的油而不是水；3、玻璃或石英制作的放電管的壁厚比較薄，管壁厚為2-0.3mm中的任一值；4、長期穩(wěn)定激光輸出采用了儲(chǔ)氣管中放置室溫二氧化碳?xì)怏w還原劑還原放電中分解了的激光氣體的方法。如果在這樣的激光器上安裝一個(gè)可以多次更換氣體的閥門，壽命可以延長至幾萬小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是射頻激光管放電均勻和冷卻條件好、導(dǎo)致激光的穩(wěn)定性好、效率高、功率高，并且成本低。
【IPC分類】H01S3/0971, H01S3/034
【公開號(hào)】CN105390916
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410451167
【發(fā)明人】陳清明
【申請(qǐng)人】陳清明
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2014年9月6日