[發(fā)明專利]高壓紅外型二氧化碳激光管的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310541140.5
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103618199A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙立泉;張利昌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鐳海激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03
• 代理公司: 北京市京大律師事務(wù)所 11321
• 代理人: 李光松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳激光管的制備方法，更具體的說涉及一種高壓紅外型二氧化碳激光管的制備方法。

背景技術(shù)

二氧化碳激光管的市場潛力巨大，近年來市場需求量每年均以幾何級數(shù)增長，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，對非金屬及金屬材料進(jìn)行切割、打孔、雕刻、標(biāo)記、淬火、熔覆、焊接等激光加工。

目前，市場上存在兩類中小功率二氧化碳激光器，一類是射頻激勵(lì)金屬管，簡稱射頻管，另一類是直流激勵(lì)玻璃管，簡稱玻璃管。射頻管能夠滿足市場對激光加工的精度要求，但價(jià)格極其昂貴，在中國國內(nèi)及其它發(fā)展中國家難以得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。玻璃管采用燒制工藝制作，目前的玻璃燒制技術(shù)在管的直線度方面存在較大的誤差，尤其是管的長度越長，直線度方面的誤差就越大。

激光管中放電管越長，激光管的輸出功率就越大，激光加工的效果就越好，而放電管越長其燒結(jié)直線度就越差，從而影響輸出激光的光斑模式，影響激光加工質(zhì)量。目前生產(chǎn)的玻璃管中放電管的直線度較差，所產(chǎn)生的激光斑分布不均勻，光斑模式差，發(fā)散角大，導(dǎo)致會(huì)聚后的光點(diǎn)較粗，使激光加工的精度和效果大打折扣。從而使激光管的長度與其光斑模式形成一對不可克服的矛盾。

所以，本行業(yè)仍然無法實(shí)現(xiàn)提供一種價(jià)格便宜，輸出功率較大，加工精度高的激光管，這也是已經(jīng)成為本行業(yè)技術(shù)人員研究的重要難度的課題。

然而，中功率(數(shù)百瓦～千瓦)的激光器市場潛力巨大，但到現(xiàn)在為止，還沒有用戶滿意的實(shí)用產(chǎn)品，為了獲得中功率的激光輸出，在目前國內(nèi)的一種方案是加長放電區(qū)，由于放電區(qū)太長，導(dǎo)致激勵(lì)電壓高，運(yùn)輸不便，其第二種方案是采用“V”形、“II”形或“v”+“II”形狀的折疊光路結(jié)構(gòu)，再用機(jī)械方法將其固定起來，查中國專利告號為CN2190358Y，名稱為“桁架式石英折疊氣體激光器”就是采用這種結(jié)構(gòu)的，它的主權(quán)利要求是這樣描述的“一種桁架式石英折疊氣體激光器，包括帶有安裝機(jī)構(gòu)的左支架和右支架，其特征是，若干根石英放電管依次折疊且經(jīng)連通光路的反光鏡首尾相接，所述各石英放電管在靠近其兩端的部位用徽膨脹材料之支架將所述石英放電管聯(lián)結(jié)構(gòu)成剛性桁架，由此構(gòu)成的激光器石英放電管一端為帖有輸出鏡的輸出窗口而另一端有諧振控反射鏡。”而這種結(jié)構(gòu)的激光器在實(shí)施中采用的微膨脹材料一般都是金屬的，因此，按照這種結(jié)構(gòu)制作而成的激光器，其體積大，重量重，由于放電管材料與金屬固定材料兩者的膨脹系數(shù)相差甚大，因此在不同溫度下致使激光功率輸出很不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)甚至引起炸裂，使放電管完全損壞。另一種方案是采用快速流動(dòng)氣體激勵(lì)，制成橫流或軸激光器，其結(jié)果也是體積龐大，重量重，噪聲污染嚴(yán)重，并且耗氣量大，運(yùn)行成本高。為了解決這種現(xiàn)狀，國外采用了一種射頻(RF)激勵(lì)技術(shù)，制成板條形成激光器，按照這種技術(shù)制成的激光器體積小，重量輕，壽命長，無噪聲，但其價(jià)格昂貴，難以在我國廣泛地推廣應(yīng)用。

相對比的，與其它氣體激光管對比發(fā)現(xiàn)，發(fā)明專利“大功率氦氖激光器”，即中國專利號：85100563，提出了用扁平放電管技術(shù)設(shè)計(jì)、制造氦氖激光管，可適當(dāng)增加放電管的橫向截面而明顯提高激光器的激光輸出功率，從而獲得大功率氦氖激光輸出。并用軟玻璃經(jīng)低熔點(diǎn)封接技術(shù)封接成氦氖激光管管殼。該專利是典型的外腔氣體激光管結(jié)構(gòu)，即激光管是由放電管、兩電極泡、兩布氏窗片構(gòu)成的氣密容器，而構(gòu)成光學(xué)諧振腔的兩介質(zhì)膜反射鏡是置于激光管外，裝在微型調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)它們與激光管軸垂直，使光學(xué)諧振腔諧振而獲得激光輸出。這樣由于兩布氏窗片插入兩介質(zhì)膜反射鏡構(gòu)成的光學(xué)諧振腔內(nèi)，增加了腔內(nèi)光學(xué)損耗，不利于提高激光功率，也增加了激光器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和提高了成本。雖然這種結(jié)構(gòu)對激光器制造者來說，便于調(diào)整光學(xué)諧振腔。但對不熟悉激光技術(shù)的用戶來說，使用就很不方便。

實(shí)用新型專利“多管氣體激光器用扁平氣體激光管”，專利號：ZL00221758.9，針對上述激光器中的激光管結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)是在激光器的左端貼以一介質(zhì)膜反射鏡，而其右端貼以一布氏窗片，這是典型的半外腔氣體激光管結(jié)構(gòu)，即激光管是由扁平放電管，兩電極泡、一介質(zhì)膜反射鏡和一布氏窗片構(gòu)成的氣密容器。構(gòu)成光學(xué)諧振腔的另一介質(zhì)膜反射鏡置于激光管外（右端），裝在微型調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)該反射鏡使與管軸垂直，使光學(xué)諧振腔諧振而獲得激光輸出。與發(fā)明專利“大功率氦氖激光器”相比，這種結(jié)構(gòu)對制造者而言，確實(shí)減少了激光器結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和降低成本，也便于維護(hù)和使激光器結(jié)構(gòu)緊湊，但對于不熟悉激光技術(shù)的用戶而言，仍然使用不便，往往須依賴于廠家調(diào)整、維修。