专利名称：用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光技术领域，主要用于改善高功率横流脉冲二氧化碳激光器的运行质量。
背景技术：
本专业的技术人员十分清楚，横流脉冲二氧化碳激光器(有时称为TEA C02激光器)可以产生很高的峰值功率，也可以产生很高的单脉冲能量，在工业和军事领域有重要的应用价值。然而，在高功率(一般指平均功率500W以上)横流脉冲二氧化碳激光器运行时，其内部预电离和放电等因素导致激光工作气体分解，造成激光功率迅速衰减，最终激光器难以稳定工作。这是与连续二氧化碳激光完全不同的情况。一个连续二氧化碳激光器很容易连续工作24小时。目前，我国平均功率1000W以上的横流脉冲二氧化碳激光器很难连续稳定工作5分钟以上，俄罗斯的同类激光器也难以稳定工作10分钟以上。将脉冲激光器输出功率衰减不超过10%的工作时间称为本征工作时间，则目前国际水平的本征时间不超过10分钟。这种问题严重影响了横流脉冲二氧化碳激光器的实际应用。
实用新型内容针对原有横流脉冲二氧化碳激光器的缺点，本实用新型的目的是提供一种用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置，使该类激光器能长期稳定工作。为了达到这个目的，本实用新型的主要技术方案是这种充排气装置是将激光器内大量已经分解的工作气体排出激光工作室外同时将基本等量的新鲜激光工作气体补充至激光工作室内，并且维持激光工作室内的工作气体的动态平衡，这个过程的控制是由相应的电子线路自动完成的。本实用新型的具体结构为横流二氧化碳激光器的激光工作室、安装在放电气体下游的具有均勻分布抽气孔的抽气管道、带有自动阀门的抽气泵、安装在放电气体上游的具有均勻分布充气孔的充气管道、充气用的电磁阀、瓶装的新鲜激光工作气体、气体压力传感器、和自动控制电路模块。它们组成了本说明书所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置。本实用新型所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置的主要连接方式为安置在激光工作室的放电气体下游具有均勻分布抽气孔的抽气管道与排气用的真空泵的抽气口相连接，其作用是将大量已经被放电分解的气体抽出激光工作室外；安置在激光工作室的放电气体上游具有均勻分布充气孔的充气管道与新鲜的激光工作气体瓶相连接，中间设置电磁阀门，其作用是将新鲜的激光工作气体补充至激光工作室内；激光工作室又与气体压力传感器相连接，其作用是在线检测激光工作气体的压力；上述部件由电子线路统一连接在一起并且实施统一自动控制。本实用新型所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置的工作过程为由排气用的真空泵将部分已经分解的激光气体抽出激光工作室外，同时打开电磁阀将新鲜的激光工作气体补充进激光工作室内，通过压力传感器将探测到的压力反映到电子线路以控制排气和充气的速率基本相同、并且保持激光工作气体的基本稳定在一个设定的范围从而维持激光工作气体的动态平衡，这样横流脉冲二氧化碳激光器就可以长期稳定工作。 本实用新型所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置的基本能力应该根据横流脉冲二氧化碳激光器的基本工作特性制定。例如，一个不使用自动充排气装置的脉冲二氧化碳激光器如果只能稳定工作3分钟(我们称这个时间为激光器的本征工作时间)，那么使用的自动充排气装置应该能在3分钟内将新旧激光工作气体置换一次。即该装置应该具有比较高的充排气速率。本实用新型所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置的主要优点是可以使该激光器长期稳定工作。本实用新型所述的用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置事实上也适用于横流脉冲一氧化碳激光器、准分子等脉冲气体激光器。
图1是带有自动充排气装置的脉冲二氧化碳激光器简易结构示意图。其主要构成为横流二氧化碳激光器的激光工作室(1)，安装在放电气体下游的具有均勻分布抽气孔的抽气管道(2)，带有自动阀门的抽气泵(3)、它与抽气管道相连接，安装在放电气体上游的具有均勻分布充气孔的充气管道(4)，充气用的电磁阀(5)，瓶装的新鲜激光工作气体 (6)，气体压力传感器(7)，自动控制电路模块(8)。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例子如下一个平均功率为10000W的横流TEA 二氧化碳激光器，工作频率150_500Ηζ，单脉冲能量10-50J，光腔长度2000mm，激光工作室的容积约为2立方米，在没有自动充排气装置的时候其本征工作时间(即输出功率衰减不超过10%的工作时间)不超过3分钟。在安装了自动充排气装置的情况下，如果将抽气泵的抽气速率定为16升/秒，工作气体压力设置为50kPa，该激光器就可以稳定工作若干小时。如果新鲜工作气体源容量足够大，该激光器可以长期工作。
权利要求1. 一种用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置，其特征在于该装置由横流二氧化碳激光器的激光工作室、安装在放电气体下游的具有均勻分布抽气孔的抽气管道、 带有自动阀门的抽气泵、安装在放电气体上游的具有均勻分布充气孔的充气管道、充气用的电磁阀、瓶装的新鲜激光工作气体、气体压力传感器、和自动控制电路模块组成。
专利摘要一种用于横流脉冲二氧化碳激光器的自动充排气装置，其目的是使该类激光器能长期稳定工作。该装置由横流二氧化碳激光器的激光工作室、安装在放电气体下游的具有均匀分布抽气孔的抽气管道、带有自动阀门的抽气泵、安装在放电气体上游的具有均匀分布充气孔的充气管道、充气用的电磁阀、瓶装的新鲜激光工作气体、气体压力传感器、和自动控制电路模块组成。其功能是将部分已经分解的激光气体抽出激光工作室外，同时将新鲜的激光工作气体补充进激光工作室内而保持激光器长期稳定。
文档编号H01S3/036GK202068082SQ201120043889
公开日2011年12月7日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者万滋雄, 潘浩, 陈清明, 黄昭明 申请人:武汉大族金石凯激光系统有限公司