一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及激光器领域，特别涉及一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的储气管、水冷管和放电管，所述放电管两端分别设置有阳电极和阴电极，所述储气管上设置有与所述水冷管接通的进水管和出水管，所述阴电极外部套设有隔热装置，所述隔热装置位于所述阴电极和所述储气管之间。通过在阴电极外部套设隔热装置，减少阴电极向储气管辐射热量，降低储气管的受热变形量，进而降低了阴电极温度变化对输出窗和反射窗对齐精度的影响，提高了激光器输出激光束的稳定性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及激光器领域，特别涉及一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧 化碳激光器。 一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器
【背景技术】
[0002] 由于二氧化碳激光器有比较大的功率和比较高的能量转换效率，谱线也比较丰 富，在10微米附近有几十条谱线的激光输出，在工业、军事、医疗、科研等方面都得到了广 泛的应用。
[0003] 目前的二氧化碳激光器，通常包括有放电管、套设在放电管外部的水冷管，套设在 水冷管外部的储气管、分别设置在放电管两端的阴电极和阳电极、以及设置在储气管两端 的输出窗和反射窗，反射窗包括有反射镜片和反射镜片冷却装置，输出窗包括有输出镜片 和输出镜片冷却装置，在放电管内充以二氧化碳气体和其它辅助气体；当在电极上加高电 压时，放电管中产生辉光放电，经反射镜片和输出镜片反射，使光子在放电管内反复震荡形 成激光束，从输出镜片中射出得到最终的激光束。
[0004] 在激光器工作时，放电管和阴电极都具有较高的温度，虽然在放电管外套设水冷 管来对放电管进行冷却，保证激光器的正常工作，但是由于水冷管套设在放电管外部，对于 设置在放电管端部的阴电极却不能够起到到良好的冷却效果，阴电极不断的对储气管辐射 热量，使得储气管上与阴电极对应的局部位置温度升高，导致储气管产生形变，由于反射窗 和输出窗分别布置在储气管两端，所以当储气管产生形变时，反射窗和输出窗的对齐精度 下降，直接降低了激光器输出激光束质量的稳定性。
[0005] 所以，目前亟需一种能够良好冷却阴电极，提高激光束输出稳定性的二氧化碳激 光器。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的在于：针对现有二氧化碳激光器存在的上述不足，提供了一种 能够良好冷却阴电极，提高激光束输出稳定性的二氧化碳激光器。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0008] -种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的 储气管、水冷管和放电管，所述放电管两端分别设置有阳电极和阴电极，所述储气管上设置 有与所述水冷管接通的进水管和出水管，所述阴电极外部套设有隔热装置，所述隔热装置 位于所述阴电极和所述储气管之间。通过在阴电极外部套设隔热装置，减少阴电极向储气 管辐射热量，降低储气管的受热变形量，进而降低了阴电极温度变化对输出窗和反射窗对 齐精度的影响，提高了激光器输出激光束的稳定性。
[0009] 作为优选，所述隔热装置为环绕在所述阴电极外部的螺旋管。将隔热装置设置为 螺旋管，螺旋管环绕在阴电极外部，阻止阴电极的热量辐射到储气管上的同时，自身的温度 也会升高，自身也会发生形变，而螺旋管本身长度较长，而且具有一定的弹性，所以将隔热 装置设置为螺旋管，使得隔热装置在受热形变时，自身能够有足够的变形量，减少对水冷管 的拉扯，保证激光器输出激光束的稳定性。
[0010] 作为优选，所述螺旋管与所述水冷管接通。螺旋管与水冷管接通，水冷管中的冷 却水能够进入到螺旋管内，使得螺旋管不仅起到阻止阴电极上的热量传递到储气管上的作 用，同时，传递到螺旋管上的热量能够被冷却水带走，所以还起到冷却阴电极的作用，进一 步的避免了阴电极的温度传递到储气管上，提高激光器输出激光束的稳定性。
[0011] 作为优选，所述进水管和出水管中靠近所述阴电极的一个的一端穿出所述储气管 与外部水源接通，另一端与所述螺旋管的一端接通，所述螺旋管的另一端与所述水冷管接 通。将螺旋管串联在进水管、水冷管和出水管的水路中，使得螺旋管内部的冷却水不停的流 动，提高螺旋管的隔热效果和冷却效果；
[0012] 另外，在传统的二氧化碳激光器中，放电管一端与储气管固定连接，另一端呈悬空 状态，放电管外部套设水冷管，水冷管的两端分别设置进水管和出水管，进水管和出水管穿 出储气管，并与储气管固定连接，由于水冷管与储气管之间的间隙较小，使得进水管和出水 管位于水冷管和储气管之间的部分长度较短，所允许的变形量也较小，所以，水冷管的两端 相当于刚性的固定在储气管上。
[0013] 所以，传统的二氧化碳激光器在搬移运输过程中，当激光器受到冲击或者撞击时， 细长结构的水冷管和放电管由于两端被固定，所以会发生一定量的弯曲，当弯曲量过大时， 水冷管或者放电管断裂，直接导致激光器的损坏；
[0014] 另外，由于细长结构的水冷管两端被刚性的固定在储气管上，在激光器工作时，储 气管的温度与水冷管的温度具有一定的差值，所以储气管因温度在长度方向的形变量与 水冷管在长度方向的形变量并不相同，所以使得储气管与水冷管之间相互拉扯，导致储气 管发生弯曲，进而使得设置在储气管两端的反射窗和输出窗对齐精度下降，最终导致激光 器输出激光器质量的下降；当储气管与水冷管形变量相差较大时，甚至出现水冷管或者储 气管被拉裂的情况，直接导致激光器报废。
[0015] 而本实用新型的二氧化碳激光器，在阴电极处的水冷管是通过螺旋管与进水管或 者出水管连接，由于螺旋管能够允许较大的形变量，所以阴电极处的水冷管与储气管相当 于柔性连接，所以，当激光器在搬移运输过程中受到冲击时，螺旋管能够提供一定的变形缓 冲空间，避免水冷管和放电管因弯曲过大的损坏；
[0016] 本实用新型的二氧化碳激光器在使用过程中，当水冷管与储气管在长度方向的伸 长量不一致时，螺旋管依然能够提供一定的变形缓冲空间，降低水冷管与储气管之间的拉 扯强度，进而提高了激光器输出激光束的稳定性，避免出现水冷管或者储气管被拉裂的情 况。
[0017] 作为优选，所述螺旋管与所述阴电极隔开设置。在激光器工作时，如果电极温度过 低，将影响激光器输出激光束的功率，所以将螺旋管与阴电极隔开合适的距离，使得螺旋管 在起到隔热和冷却阴电极的效果的同时又不致使阴电极的温度过低而影响激光器的输出 质量。
[0018] 作为优选，所述螺旋管将所述阴电极完全包覆在内。螺旋管将阴电极全部包覆在 内，并与阴电极隔开合适的距离，使得螺旋管能够良好的阻隔阴电极对储气管辐射热量，并 且也使得螺旋管可以均匀的冷却阴电极，避免阴电极上出现局部过热的情况。
[0019] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0020] 提高了激光器输出激光束的稳定性；
[0021] 具体实施中的其他有益效果是：
[0022] 1、当激光器在搬移运输过程中受到冲击时，螺旋管能够提供一定的变形缓冲空 间，避免水冷管和放电管因弯曲过大的损坏；
[0023] 2、螺旋管能够提供一定的变形缓冲空间，降低水冷管与储气管之间的拉扯强度， 进而提高了激光器输出激光束的稳定性，避免出现水冷管或者储气管被拉裂的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图1为本实用新型的结构示意图，
[0025] 图中标记：I-储气管，2_水冷管，3_放电管，4-阳电极，5-阴电极，6_进水管，7-出 水管，8-螺旋管，9-反射窗，10-输出窗。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0027] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028] 如图所示的一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，包括由外向内 依次套设的储气管1、水冷管2和放电管3,所述放电管3两端分别设置有阳电极4和阴电 极5,所述储气管1上设置有与所述水冷管2接通的进水管6和出水管7,所述阴电极5外 部套设有隔热装置，所述隔热装置位于所述阴电极5和所述储气管1之间。通过在阴电极5 外部套设隔热装置，减少阴电极5向储气管1辐射热量，降低储气管1的受热变形量，进而 降低了阴电极5温度变化对输出窗9和反射窗10对齐精度的影响，提高了激光器输出激光 束的稳定性。
[0029] 作为优选，所述隔热装置为环绕在所述阴电极5外部的螺旋管8。将隔热装置设 置为螺旋管8,螺旋管8环绕在阴电极5外部，阻止阴电极5的热量辐射到储气管1上的同 时，自身的温度也会升高，自身也会发生形变，而螺旋管8本身长度较长，而且具有一定的 弹性，所以将隔热装置设置为螺旋管8,使得隔热装置在受热形变时，自身能够有足够的变 形量，减少对水冷管2的拉扯，保证激光器输出激光束的稳定性。
[0030] 作为优选，所述螺旋管8与所述水冷管2接通。螺旋管8与水冷管2接通，水冷管 2中的冷却水能够进入到螺旋管8内，使得螺旋管8不仅起到阻止阴电极5上的热量传递到 储气管1上的作用，同时，传递到螺旋管8上的热量能够被冷却水带走，所以还起到冷却阴 电极5的作用，进一步的避免了阴电极5的温度传递到储气管1上，提高激光器输出激光束 的稳定性。
[0031] 作为优选，所述进水管6和出水管7中靠近所述阴电极5的一个的一端穿出所述 储气管1与外部水源接通，另一端与所述螺旋管8的一端接通，所述螺旋管8的另一端与所 述水冷管2接通。将螺旋管8串联在进水管6、水冷管2和出水管7的水路中，使得螺旋管 8内部的冷却水不停的流动，提高螺旋管8的隔热效果和冷却效果；
[0032] 另外，在传统的二氧化碳激光器中，放电管3 -端与储气管1固定连接，另一端呈 悬空状态，放电管3外部套设水冷管2,水冷管2的两端分别设置进水管6和出水管7,进水 管6和出水管7穿出储气管1，并与储气管1固定连接，由于水冷管2与储气管1之间的间 隙较小，使得进水管6和出水管7位于水冷管2和储气管1之间的部分长度较短，所允许的 变形量也较小，所以，水冷管2的两端相当于刚性的固定在储气管1上。
[0033] 所以，传统的二氧化碳激光器在搬移运输过程中，当激光器受到冲击或者撞击时， 细长结构的水冷管2和放电管3由于两端被固定，所以会发生一定量的弯曲，当弯曲量过大 时，水冷管2或者放电管3断裂，直接导致激光器的损坏；
[0034] 另外，由于细长结构的水冷管2两端被刚性的固定在储气管1上，在激光器工作 时，储气管1的温度与水冷管2的温度具有一定的差值，所以储气管1因温度在长度方向 的形变量与水冷管2在长度方向的形变量并不相同，所以使得储气管1与水冷管2之间相 互拉扯，导致储气管1发生弯曲，进而使得设置在储气管1两端的反射窗9和输出窗10对 齐精度下降，最终导致激光器输出激光器质量的下降；当储气管1与水冷管2形变量相差较 大时，甚至出现水冷管2或者储气管1被拉裂的情况，直接导致激光器报废。
[0035] 而本实用新型的二氧化碳激光器，在阴电极5处的水冷管2是通过螺旋管8与进 水管6或者出水管7连接，由于螺旋管8能够允许较大的形变量，所以阴电极5处的水冷管 2与储气管1相当于柔性连接，所以，当激光器在搬移运输过程中受到冲击时，螺旋管8能够 提供一定的变形缓冲空间，避免水冷管2和放电管3因弯曲过大的损坏；
[0036] 本实用新型的二氧化碳激光器在使用过程中，当水冷管2与储气管1在长度方向 的伸长量不一致时，螺旋管8依然能够提供一定的变形缓冲空间，降低水冷管2与储气管1 之间的拉扯强度，进而提高了激光器输出激光束的稳定性，避免出现水冷管2或者储气管1 被拉裂的情况。
[0037] 作为优选，所述螺旋管8与所述阴电极5隔开设置。在激光器工作时，如果电极温 度过低，将影响激光器输出激光束的功率，所以将螺旋管8与阴电极5隔开合适的距离，使 得螺旋管8在起到隔热和冷却阴电极5的效果的同时又不致使阴电极5的温度过低而影响 激光器的输出质量。
[0038] 作为优选，所述螺旋管8将所述阴电极5完全包覆在内。螺旋管8将阴电极5全 部包覆在内，并与阴电极5隔开合适的距离，使得螺旋管8能够良好的阻隔阴电极5对储气 管1辐射热量，并且也使得螺旋管8可以均匀的冷却阴电极5,避免阴电极5上出现局部过 热的情况。
[0039] 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，包括由外向内依次套设的储 气管、水冷管和放电管，所述放电管两端分别设置有阳电极和阴电极，所述储气管上设置有 与所述水冷管接通的进水管和出水管，其特征在于，所述阴电极外部套设有隔热装置，所述 隔热装置位于所述阴电极和所述储气管之间。
2. 根据权利要求1所述的具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，其特征在 于，所述隔热装置为环绕在所述阴电极外部的螺旋管。
3. 根据权利要求2所述的具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，其特征在 于，所述螺旋管与所述水冷管接通。
4. 根据权利要求3所述的具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，其特征 在于，所述进水管和出水管中靠近所述阴电极的一个的一端穿出所述储气管与外部水源接 通，另一端与所述螺旋管的一端接通，所述螺旋管的另一端与所述水冷管接通。
5. 根据权利要求4所述的具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光器，其特征在 于，所述螺旋管与所述阴电极隔开设置。
6. 根据权利要求2-5任意一项所述的具有阴电极隔热装置的高稳定性二氧化碳激光 器，其特征在于，所述螺旋管将所述阴电极完全包覆在内。
【文档编号】H01S3/041GK203850611SQ201420284715
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】陈健 申请人:成都微深科技有限公司