专利名称：射频快轴流二氧化碳激光器容性电极的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种容性电极的设计方法，特别是射频激励快轴流CO2激光器容性电极的设计方法。
目前射频快轴流CO2激光器的电极，例如欧洲专利87104902.9号，提出两射频电极距放电管的距离，沿气流方向呈线性变化。另外，在放电管气流入口处的电极与放电管之间，放置一个相对介电常数为2的介质环，见附
图1，图中1是电极，2是放电管，3是介质环。这种电极的放电均匀性是通过目测，并调节电极间的距离来达到的。
但这种电极还存在以下缺点1、不管怎样调节电极间距离，图1中的电极在放电管气体出口端总是产生一段不均匀辉光区。这种不均匀的程度随着充气的气压、风机的转速、体积抽速、气体管道的流阻、放电管内径及长度、气体的配比、射频功率的大小而不等，特别在高气压大射频功率下，这种不均匀性更趋严重。
2、介质环的置入，虽然提高了气流入口处的高频场强，但也引起了高频场的畸变，使此处气体放电不均匀。
3、由于是用目测法来调节电极之间的距离，这就会因为调节误差，而使场强过高，甚至使激光器放电管烧熔，而烧熔的玻璃碎屑如被大气压入循环风机或散热器，将很难维修。
由于上述缺陷的存在，使整个激光器的光电转换效率降低，最高只达到15%左右。
为了克服现有射频激励快轴流CO2激光器容性电极存在的缺点，使激光气体沿放电管轴向均匀放电，特作出本发明。
本发明的设计方法，是根据高频气体放电理论，在高频气体放电中，当f≥10MH1在高气压下工作时，气体击穿的等效场强E1为E1/P＝A (1)式中P为气体压强，A为常数。
由(1)式得出气体的高频着火场强与气压成正化。
对于容性电极，其电场强度E＝V/d(2)
V为电极上电压，d为电极间距离。
令E＝E1则有PA＝V/d亦Pd＝V/A(3)因为金属电极表面是个等位面，沿轴向整个电极V是唯一值，又因为A是常数，所以可以得出沿放电管轴向P.d是一定值。但不同工作状态下的P.d只对应于不同电压。
附图2电极的d曲线，附图3是曲线电极，附图4是折线电极。
用本发明的设计方法做出的曲线或折线电极，有以下优点1、消除了欧洲专利87104902.9号的电极所固有的出气段放电不均匀性，也消除了介质环造成的放电不均匀性，从而改善了激光器的光电转换效率。
2、本设计包含了气体循环风机，管道流阻、气体配比、气体压力、放电管长短、内径、散热器的容量、射频功率大小等多种参数对气体辉光放电均匀性的全部影响。
3、由于本发明的设计方法给出了电极的制造、装配的精确尺寸，无需目测来调节电极距，因而避免了玻璃放电管的击穿，保护了激光器。
权利要求
1.一种射频激励快轴流CO2激光器容性电极的设计方法，其特征在于a、选定放电管气体入口电极尾处的气压P0，放电管外径d0，令P0d0=A；b、在激光器工作条件下，冷态测量放电管沿轴向的静压分布；c、然后用放电管上各点测得的气压值去除A，就得到各相应气压点的电极距d= (A)/(P)d、在纵坐标为d，横坐标为沿气流方向放电管位置位标Y的平面上绘制d的曲线或折线，完成了容性电极的冷态设计。
2.如权利要求1所述的一种射频激励快轴流CO2激光器容性电极的设计方法，其特征在于用该方法做出的电极需有一个热修正，即a、将装了冷态设计的电极的激光器输入射频功率，使器件工作在最佳状态。c。记录风机进出口高速气流的静压差，根据热态下的气体静压分布曲线，再使用d＝ (A)/(P) 如权利要求1中a-d所述的设计方法重复设计。
3.如权利要求2所述的一种射频激励快轴流CO2激光器容性电极的设计方法的热态修正，其特征在于，也可以用激光器热态运行时的风机进出口的压差，在冷态下，改变充气压力，让风机进出口的的压差与之相等，然后测量沿放电管的气体静压分布曲线，再使用如权利要求1中a-d所述的设计方法，就得到了工作状态下的电极尺寸。
全文摘要
本发明涉及射频激励快轴流CO本发明的设计方法是先选定放电管气体入口电极尾处的气压P
文档编号H01S3/038GK1069149SQ9110535
公开日1993年2月17日 申请日期1991年7月31日 优先权日1991年7月31日
发明者高允贵, 茆晓华 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所