[發(fā)明專利]氣體CO2激光器的激光放電腔裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910066898.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN101540467A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿玉民;郭勁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): H01S3/03
• 分類號(hào): H01S3/03
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所
• 代理人: 王立偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體激光器，特別是涉及高壓大電流、高脈沖能量和高重復(fù)頻率的氣體TEA?CO₂激光器的激光放電腔裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于連續(xù)輸出CO₂激光的或是脈沖輸出激光的氣體CO₂激光器，都需要激光放電腔工作在均勻的輝光放電狀態(tài)條件下。為獲得較高功率的激光輸出，需經(jīng)激光器的儲(chǔ)能充放電系統(tǒng)注入給激光放電腔較大的電能，并使激光放電腔在一個(gè)穩(wěn)定范圍的工作氣體壓力和高電壓大電流下維持均勻場(chǎng)輝光放電而避免弧光放電的發(fā)生，這是高功率氣體CO₂激光器(特別是脈沖氣體CO₂激光器)技術(shù)較難解決的關(guān)鍵問題。由于激光器放電過程有從輝光到弧光的過渡因素存在。導(dǎo)致了高功率氣體CO₂激光器不可能穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行工作，因此，人們?yōu)楦纳坪吞岣叽箅娔芰康淖⑷搿⒏咧貜?fù)頻率和高氣壓氣體循環(huán)條件下的輝光放電穩(wěn)定性問題，通過設(shè)計(jì)選擇不同類型的放電電極及預(yù)電離方式和氣體循環(huán)通道而構(gòu)成的激光放電腔，來解決由于氣體擾動(dòng)效應(yīng)和氣體熱劣變等不穩(wěn)定性因素導(dǎo)致等離子氣體從輝光放電到產(chǎn)生弧光的放電過渡概率急劇增加而不能維持輝光放電穩(wěn)定性問題。本發(fā)明采用由放電電極、火花針放電紫外預(yù)電離和流暢的氣體循環(huán)通道等技術(shù)設(shè)計(jì)的激光放電腔裝置，可使氣體CO₂激光器獲得平均激光輸出功率為數(shù)十kW，激光脈沖能量為數(shù)十焦耳，高重復(fù)頻率為數(shù)百赫茲。且該裝置具有技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、體積相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能在大電能量注入、高重復(fù)頻率和高氣壓氣體循環(huán)條件下長(zhǎng)時(shí)間維持均勻場(chǎng)輝光放電可靠穩(wěn)定工作的高功率氣體CO₂激光器激光放電腔裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高功率氣體CO₂激光器激光放電腔裝置包括腔右側(cè)立板；腔上支撐框板；腔上絕緣框板；腔上電極板；上放電電極；陶瓷絕緣片；上預(yù)電離觸發(fā)針；腔左側(cè)立板；下放電電極；氣體循環(huán)通道進(jìn)氣口；腔下電極板；下預(yù)電離觸發(fā)針；氣體?循環(huán)通道出氣口；腔前側(cè)端板；腔后側(cè)端板。

所述的激光放電腔為一矩形箱體結(jié)構(gòu)，沿箱體長(zhǎng)度方向的上電極板上裝有上放電電極，并通過腔上絕緣框板與腔上支撐框板連為一體構(gòu)成上放電導(dǎo)電板；導(dǎo)電板上裝有多片陶瓷絕緣片，腔上絕緣框板上裝有透過陶瓷絕緣片的多個(gè)上預(yù)電離觸發(fā)針；下電極板上裝有下放電電極，多片陶瓷絕緣片和透過陶瓷絕緣片的多個(gè)下預(yù)電離觸發(fā)針，連為一體構(gòu)成下放電導(dǎo)電板；腔左、右側(cè)立板與腔前、后側(cè)端板焊接后成為一框體；腔左、右側(cè)立板上開有用于氣體循環(huán)的多個(gè)通道進(jìn)氣口和多個(gè)通道出氣口，使工作氣體通過風(fēng)機(jī)在密閉循環(huán)通道中流動(dòng)，腔前、后側(cè)端板上各開有一個(gè)圓孔用于激光器光學(xué)諧振腔進(jìn)行光子諧振后的激光光束輸出通道。用螺栓將框體與上、下放電導(dǎo)電板緊固連接后構(gòu)成高功率氣體CO₂激光器激光放電腔裝置。并使激光放電腔固定安裝在密閉循環(huán)流動(dòng)的工作氣體通道中。

所述的條形上放電電極和下放電電極，其位置是固定安裝在水平與垂直的中心線交叉點(diǎn)為空間光軸O點(diǎn)的上、下等分處，條形電極表面均為曲形剖面，電極兩端均為圓弧形面，主放電的放電間隙為30-40mm。并使工作氣體在放電間隙通道中循環(huán)流動(dòng)。

所述的上預(yù)電離觸發(fā)針和下預(yù)電離觸發(fā)針為60對(duì)，其位置是固定安裝在放電電極兩側(cè)，且距離電極邊緣應(yīng)大于1.5倍的放電間隙處。每對(duì)預(yù)電離觸發(fā)針的放電間隙為6-10mm，在水平與垂直的中心線交叉點(diǎn)即空間光軸O點(diǎn)水平偏下位置。同時(shí)使工作氣體在觸發(fā)針放電間隙和多對(duì)預(yù)電離觸發(fā)針通道中循環(huán)流動(dòng)。

所述的陶瓷絕緣片為斜面且表面光滑的矩形陶瓷體，其位置是將多片矩形陶瓷體固定粘貼在上、下放電電極兩側(cè)和兩端處，以及上、下放電導(dǎo)電板的表面處；用于防止高壓漏電和放電電場(chǎng)的爬弧，所設(shè)計(jì)的導(dǎo)流通道非常規(guī)整，能使流動(dòng)的密閉工作氣體循環(huán)更為流暢。

所述的腔左側(cè)立板上開有多個(gè)100mm×100mm的矩形孔做為工作氣體進(jìn)氣口通道，腔右側(cè)立板上開有多個(gè)100mm×100mm的矩形孔做為工作氣體出氣口通道，用于由風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力源使工作氣體通過進(jìn)氣口通道和出氣口通道在高功率氣體CO₂激光器密閉的氣體循環(huán)流道中高速流通。