專利名稱：封離型射頻激勵(lì)co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CO2激光器，具體涉及射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器。
背景技術(shù)：
在近半個(gè)世紀(jì)的激光發(fā)展史上，激光正在飛速的向前發(fā)展，目前激光已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)包裝業(yè)(噴碼、打標(biāo))、制造業(yè)(雕刻、切割、焊接)、醫(yī)療、軍事、通訊、環(huán)保等領(lǐng)域。為了滿足應(yīng)用的需要，各種類型的激光器先后被開發(fā)出來(lái)。射頻激勵(lì)CO2激光器只是激光器中的一種，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上使用的主要靠進(jìn)口。對(duì)于封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器來(lái)講，密封是其關(guān)鍵技術(shù)之一，密封的好壞將直接影響到激光器的壽命。傳統(tǒng)的密封方式是采用橡膠圈密封，或者是采用焊接密封，還有一種是采用刀口硬密封。這幾種密封方式都存在一定的不足。激光器在工作過(guò)程中，是電能轉(zhuǎn)換為光能和熱能，橡膠圈在熱的情況下會(huì)產(chǎn)生放氣和變形，使得激光器內(nèi)的氣體壓強(qiáng)及氣體成分發(fā)生變化，直接影響到激光器的功率輸出及壽命。橡膠圈的變形會(huì)影響到激光模式的變化。焊接密封的缺點(diǎn)是鋁焊接本身就存在技術(shù)難點(diǎn)，廢品率高，且焊接好了以后，拆卸不方便。刀口密封是一種硬密封，缺點(diǎn)是一次性使用，而且密封的成功率低。如圖1所示，采取在管端密封件511上面加工出內(nèi)角為60度的刀刃，通過(guò)壓緊端蓋512與管殼1連接壓緊，管端密封件511的刀刃壓入管體1內(nèi)，完成硬密封。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種密封性能好、功率輸出穩(wěn)定、拆卸方便，能夠調(diào)整諧振腔的封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器。
(二)技術(shù)方案為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取以下方案本發(fā)明的封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，包括冷卻水管、波導(dǎo)管及管內(nèi)的氣體、管殼、前端蓋、后端蓋、射頻耦合窗、反射鏡片、輸出鏡片、鏡片壓緊蓋，其中，所述波導(dǎo)管的密封，采用金屬密封材料；所述管內(nèi)的氣體包括CO2氣體和輔助氣體；所述端蓋包括外筒和內(nèi)筒，外筒和內(nèi)筒通過(guò)連接環(huán)連接，鏡片置于內(nèi)筒的端部，鏡片壓緊蓋壓在鏡片上，并通過(guò)螺釘與內(nèi)筒連接。
其中，所述射頻耦合窗包括窗導(dǎo)體、窗焊片、窗座、窗陶瓷、密封圈、射頻窗壓緊蓋、螺釘，其中，窗座通過(guò)密封圈與管殼密封，窗陶瓷與窗座的上端部連接，窗焊片與窗陶瓷連接，窗導(dǎo)體通過(guò)窗焊片和窗陶瓷插入波導(dǎo)管內(nèi)，射頻窗壓緊蓋壓在窗座上，并通過(guò)螺釘與管殼連接。
其中，所述波導(dǎo)管的密封包括前端蓋與管殼之間的密封、后端蓋與管殼之間的密封、射頻耦合窗與管殼之間的密封、排氣管與管殼之間的密封、輸出鏡片與前端蓋之間的密封、反射鏡片與后端蓋之間的密封。
其中，所述金屬密封材料為銦。
其中，所述輔助氣體為N2、He、Xe，其中，CO2氣體與N2、He、Xe的體積比例為1∶1.0～1.6∶0.6～0.8∶6～8。
其中，所述冷卻水管通過(guò)滾珠鑲嵌在冷卻水管的出水口和入水口處而實(shí)現(xiàn)密封。
其中，所述窗座的內(nèi)壁與窗導(dǎo)體的空間距離至少為9mm，窗座的底部與上電極之間的空間距離至少為9mm。
(三)有益效果1)由于采用以上方案，本發(fā)明解決了橡膠圈因放氣而帶來(lái)的氣體變質(zhì)、氣壓增加、激光器壽命縮短、模式發(fā)生變化的問(wèn)題；2)由于密封的兩個(gè)金屬件之間采用螺釘連接，方便拆卸，且密封圈能夠重復(fù)使用，降低維修成本；3)由于鏡片置于端蓋的內(nèi)筒內(nèi)，因此，只要通過(guò)螺釘調(diào)節(jié)內(nèi)筒的角度就能調(diào)整鏡片的角度，從而實(shí)現(xiàn)激光器諧振腔的調(diào)整。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)端蓋密封及光學(xué)鏡片調(diào)整結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A-A剖面示意圖；圖4是本發(fā)明后端蓋密封及光學(xué)鏡片調(diào)整結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明射頻耦合窗結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明水路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中100、射頻源；1、管殼；2、射頻耦合窗；4、排氣管；5、后端蓋；6、前端蓋；503、反射鏡片；601、輸出鏡片；7、上電極；8、下電極；9、陶瓷；501、銦密封圈；502、螺釘；503、反射鏡片；504、鏡片壓緊蓋；505、調(diào)節(jié)螺釘；506、銦密封圈；201、窗導(dǎo)體；202、窗焊片；203、窗座；204、窗陶瓷；205、銦密封圈；206、射頻窗壓緊蓋；207、螺釘；11、入水口；12、出水口；601-609、滾珠；511、管端密封件；512、壓緊端蓋，D、連接環(huán)。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器由以下幾部分組成射頻源100、管殼1、射頻耦合窗2、排氣管4、后端蓋5、前端蓋6、反射鏡片503、輸出鏡片601，見圖2；上電極7、下電極8、陶瓷9，見圖3；銦密封圈501、螺釘502、反射鏡片503、鏡片壓緊蓋504、調(diào)節(jié)螺釘505、銦密封圈506，見圖4；窗導(dǎo)體201、窗焊片202、窗座203、窗陶瓷204、銦密封圈205、射頻窗壓緊蓋206、螺釘207，見圖5；入水口11、出水口12，滾珠601-609，見圖6。
如圖2所示，本發(fā)明總共有七處涉及到密封問(wèn)題，前端蓋6與管殼1、后端蓋5與管殼1、兩個(gè)射頻耦合窗2與管殼1、排氣管4與管殼1，以及輸出鏡片601與前端蓋6、反射鏡片503與后端蓋5之間的密封。金屬與金屬之間的密封如圖4所示，銦密封圈放在管殼1的凹槽內(nèi)，前端蓋6的凸臺(tái)壓在管殼1凹槽內(nèi)銦密封圈506的上面，通過(guò)螺釘鎖緊，將前端蓋和管殼1密封在一起。金屬與光學(xué)鏡片之間的密封如圖4所示，銦密封圈501放在后端蓋5與鏡片壓緊蓋504之間，后端蓋5與鏡片壓緊蓋504之間通過(guò)螺釘502連接，在鎖緊螺釘?shù)倪^(guò)程中，銦密封圈發(fā)生變形，填充在鏡片和后端蓋之間的接觸面上，將鏡片與后端蓋密封在一起。
如圖4所示，本發(fā)明的端蓋密封及光學(xué)鏡片的調(diào)整結(jié)構(gòu)為一整體結(jié)構(gòu)，改變了原來(lái)使用一個(gè)不銹鋼的刀口密封件及一個(gè)碳鋼的壓緊端蓋，本發(fā)明主要部件1、管殼；5、后端蓋；6、前端蓋；7、上電極；8、下電極；504、鏡片壓緊蓋；206、射頻窗壓緊蓋等所選用的材料為鋁，材料本身價(jià)格低廉，加工方便，成本降低。鏡片的調(diào)節(jié)過(guò)程如下后端蓋5的連接環(huán)D的厚度設(shè)計(jì)為1.5mm，通過(guò)調(diào)整螺釘505，后端蓋5的連接環(huán)D發(fā)生變形，反射鏡片503的角度發(fā)生變化，從而達(dá)到鏡片調(diào)整的目的。
如圖5所示，本發(fā)明射頻耦合窗的結(jié)構(gòu)包括窗導(dǎo)體201、窗焊片202、窗座203、窗陶瓷204、銦密封圈205、射頻窗壓緊蓋206、螺釘207組成。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)方面的要素1、位于管殼內(nèi)的窗座203與窗導(dǎo)體201的空間距離大于9mm，窗座203與上電極7之間的空間距離大于9mm，使得氣體在波導(dǎo)管內(nèi)放電，在波導(dǎo)管外的空間均不放電；2、窗導(dǎo)體201導(dǎo)電性能好，與窗座203之間絕緣；3、窗座203與管殼1之間密封，射頻輸入窗組件本身真空密封。
如圖6所示，本發(fā)明的冷卻水管是在型材拉制和后續(xù)加工中形成的，為了形成該水循環(huán)通路，選用不銹鋼滾珠601、602、603、604、605、606、607、608、609鑲嵌在型材拉制和后續(xù)加工過(guò)程中形成的孔如圖示的位置上，進(jìn)行孔的密封，滾珠直徑比水管直徑大0.2mm。此種密封方法，方便、快捷、有效。冷卻水由入水口11進(jìn)，由出水口12流出。
本發(fā)明的氣體的成分及氣體比例的實(shí)施例如下實(shí)施例1CO2∶N2∶Xe∶He體積比例為1∶1.6∶0.8∶7；激光器輸出功率為27W。
實(shí)施例2CO2∶N2∶Xe∶He體積比例為1∶1.0∶0.6∶6；激光器輸出功率為28W。
實(shí)施例3CO2∶N2∶Xe∶He體積比例為1∶1.3∶0.7∶8；激光器輸出功率為32W，氣體容易產(chǎn)生輝光放電，激光輸出功率穩(wěn)定。
本專利所述的封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器與傳統(tǒng)的玻璃管激光器相比較，具有以下四個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)1、玻璃管激光器采用直流放電，陽(yáng)極上有上萬(wàn)伏的高壓，安全隱患較大。本發(fā)明的激光器采用射頻激勵(lì)，沒有高壓，不存在高壓的安全隱患；2、玻璃管激光器采用直流激勵(lì)，電源調(diào)制較為困難，且調(diào)制頻率最高為1.5KHz，本發(fā)明的激光器有利于電源調(diào)制，調(diào)制頻率為500Hz～10KHz；3、玻璃管激光器存在陰極濺射，鏡片容易污染，直接影響激光器的使用壽命，國(guó)內(nèi)玻璃管激光器使用壽命一般為1000多小時(shí)，而本發(fā)明的激光器不存在濺射問(wèn)題，鏡片在真空室中，不容易污染，使用壽命1萬(wàn)小時(shí)左右，功率穩(wěn)定；4、玻璃管激光器大多數(shù)模式為多模，如果調(diào)整為單模，功率損耗大，本發(fā)明的激光器為波導(dǎo)激光器，模式為TEM00模。
權(quán)利要求
1.一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，包括冷卻水管、波導(dǎo)管及管內(nèi)的氣體、管殼、前端蓋、后端蓋、射頻耦合窗、反射鏡片、輸出鏡片、鏡片壓緊蓋，其特征在于所述波導(dǎo)管的密封，采用金屬密封材料；所述管內(nèi)的氣體包括CO2氣體和輔助氣體；所述端蓋包括外筒和內(nèi)筒，外筒和內(nèi)筒通過(guò)連接環(huán)連接，鏡片置于內(nèi)筒的端部，鏡片壓緊蓋壓在鏡片上，并通過(guò)螺釘與內(nèi)筒連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述射頻耦合窗包括窗導(dǎo)體(201)、窗焊片(202)、窗座(203)、窗陶瓷(204)、密封圈(205)、射頻窗壓緊蓋(206)、螺釘(207)，其中，窗座(203)通過(guò)密封圈(205)與管殼密封，窗陶瓷(204)與窗座(203)的上端部連接，窗焊片(202)與窗陶瓷(204)連接，窗導(dǎo)體(201)通過(guò)窗焊片(202)和窗陶瓷(204)插入波導(dǎo)管內(nèi)，射頻窗壓緊蓋(206)壓在窗座(203)上，并通過(guò)螺釘與管殼連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述波導(dǎo)管的密封包括前端蓋(6)與管殼(1)之間的密封、后端蓋(5)與管殼(1)之間的密封、射頻耦合窗(2)與管殼(1)之間的密封、排氣管(4)與管殼(1)之間的密封、輸出鏡片(601)與前端蓋(6)之間的密封、反射鏡片(503)與后端蓋(5)之間的密封。
4.如權(quán)利要求1所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述金屬密封材料為銦。
5.如權(quán)利要求1所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述輔助氣體為N2、He、Xe，其中，CO2氣體與N2、He、Xe的體積比例為1∶1.0～1.6∶0.6～0.8∶6～8。
6.如權(quán)利要求1所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述冷卻水管在加工中形成的小孔通過(guò)滾珠鑲嵌密封。
7.如權(quán)利要求2所述的一種封離型射頻激勵(lì)CO2波導(dǎo)激光器，其特征在于所述窗座(203)的內(nèi)壁與窗導(dǎo)體(201)的空間距離至少為9mm，窗座(203)的底部與上電極(7)之間的空間距離至少為9mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及CO
文檔編號(hào)H01S3/223GK1992453SQ20051013630
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者原鵬, 金艷華 申請(qǐng)人:北京志恒達(dá)科技有限公司