專利名稱：氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體激光射頻激勵(lì)裝置，具體地說是一種氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由此而產(chǎn)生激光能量。該射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可結(jié)合于一個(gè)高電介質(zhì)系數(shù)的陶瓷電路基板上。
背景技術(shù)：
當(dāng)射頻電壓加在一對(duì)電極之間，氣體媒介受到激勵(lì)時(shí)，氣體等離子轉(zhuǎn)化激光能量，射頻能量通過射頻源、傳輸線送到激光管內(nèi)電極。
對(duì)于上述的氣體激光射頻系統(tǒng)，傳統(tǒng)的射頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般采用50歐姆同軸傳輸電纜及分離式匹配網(wǎng)絡(luò)連接。匹配網(wǎng)絡(luò)將射頻源的阻抗提升到50歐姆，而同軸傳輸電纜上與之匹配網(wǎng)絡(luò)將線路阻抗提升到激光管的阻抗。此種匹配網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，不容易降低匹配激光管的高阻抗及激光氣體點(diǎn)燃后的阻抗。而這對(duì)氣體激光射頻系統(tǒng)是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)緊密的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由此而產(chǎn)生激光能量，且該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可設(shè)置在一個(gè)高電介質(zhì)系數(shù)的基板上。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可產(chǎn)生″自激振蕩″，自動(dòng)地調(diào)整激光起始激勵(lì)頻率電壓及激光點(diǎn)燃后再調(diào)整到激光工作振蕩頻率電壓。
基于上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括射頻源、等離子激光管、電場(chǎng)輸入接口及放電部份，由一個(gè)射頻源產(chǎn)生射頻電力，通過四分一波長傳輸線傳送到等離子激光管里，其特征在于傳輸線是微帶傳輸線，微帶傳輸線擁有輸入及輸出端，輸入端連接射頻源，輸出端連接等離子激光管輸入端，在此特定操作頻率產(chǎn)生的射頻能量，射頻源的阻抗比等離子激光管的阻抗為低，微帶傳輸線其阻抗介于來源阻抗及等離子激光管阻抗之間，四分一波長傳輸線加強(qiáng)起始激勵(lì)電壓，提高轉(zhuǎn)換效率，及保持激光輸出能量穩(wěn)定。
即該微帶傳輸線是一種夾層式結(jié)構(gòu)，其是由一條傳導(dǎo)條和另一面接地傳導(dǎo)板構(gòu)成，其中該傳導(dǎo)條可由接地傳導(dǎo)板相互接合至射頻源的電介質(zhì)基板材料上。這樣的微帶傳輸線允許整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整合在一個(gè)電介質(zhì)基板材料上。
射頻源之電介質(zhì)基板材料為陶瓷材料，即為陶瓷基板上。
具體地說，傳導(dǎo)條直接熔合至射頻源的電介質(zhì)基板材料上的步驟包括，放置條狀傳輸?shù)膫鲗?dǎo)條于電介質(zhì)基材上，然后在傳導(dǎo)條及電介質(zhì)基材之間放置接合劑，接合劑及傳導(dǎo)條會(huì)在共熔溫度(eutectic temperature)下形成共熔合金(eutecticalloy)，其共熔溫度比傳導(dǎo)條的熔點(diǎn)為低。將傳導(dǎo)條及接合劑加熱至介乎共熔合金溫度及條狀傳輸導(dǎo)體熔點(diǎn)之間的溫度，形成共熔合金，共熔合金體在傳導(dǎo)條及電介質(zhì)基材之間生成接合面；再令共熔合金冷卻，條狀傳輸導(dǎo)體及電介質(zhì)基材間便焊接成在一起。
其中，傳導(dǎo)條其通常的產(chǎn)生步驟包括放置整張金屬片蓋于電介質(zhì)基板上，進(jìn)一步蝕刻金屬片而產(chǎn)生這個(gè)條狀傳輸?shù)膫鲗?dǎo)條。
傳導(dǎo)條接合電介質(zhì)基板的另一面結(jié)合另一整塊金屬片，該金屬片構(gòu)成傳導(dǎo)板，以便微帶傳輸線充當(dāng)接地之用。
如上所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其還包含一反饋電路反饋射頻源輸出功率至射頻的輸入端，令驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩，射頻源的振蕩頻率實(shí)質(zhì)上等于等離子激光管的共振工作頻率，此振蕩頻率產(chǎn)生的能量能保持及相等于引起激光能量的共鳴振蕩頻率。
射頻源以一初級(jí)激發(fā)頻率的射頻功率產(chǎn)生電場(chǎng)電壓來激發(fā)氣體放電及維持燃點(diǎn)激光氣體后，射頻源再以另一工作頻率維持激光能量輸出，而其工作射頻功率低于激發(fā)頻率的射頻功率。
上述的反饋電路，其是反饋射頻功率到射頻功率晶體管的輸入端。在工作頻率下由微帶傳輸線輸出之功率耦合至等離子激光管，同時(shí)等離子激光管反饋至放大器的輸入端產(chǎn)生自激振蕩。
射頻源，含有輸入及輸出節(jié)點(diǎn)(Input/Output node)。晶體管輸出節(jié)點(diǎn)連接微帶傳輸線的輸入端，輸入節(jié)點(diǎn)連接等離子激光管之輸入形成反饋回路，從而令射頻源產(chǎn)生自激振蕩。
射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括，一個(gè)匹配電路連接射頻源和微帶傳輸線，匹配電路的阻抗介乎射頻源阻抗和這個(gè)微帶傳輸線阻抗之間，微帶傳送線的相位偏移阻抗由一個(gè)選配的電容彌補(bǔ)。
電介質(zhì)基板可是一個(gè)電路板的結(jié)構(gòu)，其中射頻源的晶體管和匹配電路裝配在此電路板結(jié)構(gòu)上。
采用本實(shí)用新型，當(dāng)輸入射頻功率便產(chǎn)生激光能量，輸入的阻抗能配合特定的操作頻率。通過四分一波長微帶傳輸線傳送到等離子激光管里，四分一波長傳輸線加強(qiáng)起始激勵(lì)電壓，提高轉(zhuǎn)換效率，及保持激光輸出能量穩(wěn)定，微帶傳輸線將整體長度縮短，同時(shí)減少電阻的損失和雜散輻射?？稍O(shè)置在一個(gè)高電介質(zhì)系數(shù)的高電介質(zhì)基板上，能承受高溫，散熱迅速，因此達(dá)到增強(qiáng)電路板的可靠性。
該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還可具有反饋電路反饋射頻源輸出功率至射頻的輸入端，令驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩，自動(dòng)地調(diào)整激光起始激勵(lì)頻率電壓及激光點(diǎn)燃后再調(diào)整到激光工作振蕩頻率電壓。


圖1.是本實(shí)用新型氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電路圖，圖2.是本實(shí)用新型微帶傳輸線的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3.是本實(shí)用新型微帶傳輸線的一個(gè)具體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4.是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
本實(shí)用新型指結(jié)構(gòu)緊密的氣體激光射頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合在一個(gè)高電介質(zhì)系數(shù)的陶瓷電路基板上。
圖4所示，總體上，本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括由一個(gè)射頻源產(chǎn)生射頻電力，通過四分一波長傳輸線傳送到等離子激光管里。傳輸線是一條微帶傳輸線，該微帶傳輸線是一種夾層式結(jié)構(gòu)，由一條傳導(dǎo)條和另一面接地傳導(dǎo)板在相對(duì)接面上結(jié)合至陶瓷基板上。這樣的微帶傳輸線允許整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整合在一個(gè)陶瓷基板上。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含一反饋電路反饋至射頻功率晶體管的輸入端，令驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生自激振蕩，此振蕩頻率產(chǎn)生的能量能保持及相等于引起激光能量的共鳴振蕩頻率。
由圖1可見本實(shí)用新型的實(shí)施例10氣體激光射頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括等離子激光管11連接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13結(jié)合在陶瓷基板上如圖2及圖3。等離子管11包括伸長的方形內(nèi)腔內(nèi)部注滿氣體媒介，例如二氧化碳。從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13發(fā)出的射頻能量激發(fā)氣體媒介從而產(chǎn)生激光能量。
等離子管11包括放電電路帶有兩對(duì)放電極15a，15b及16a，16b。兩對(duì)放電極安排成一正方形結(jié)構(gòu)，每對(duì)放電極互相垂直放置于等離子管11內(nèi)，電極15a連接到等離子管輸入端子20，同時(shí)電極15a通過電感線圈21連到電極15b。電感線圈21抵消電容阻抗和產(chǎn)生兩相激勵(lì)電壓。而電極16a，16b同時(shí)按通常所用的方法接地。
本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13透過結(jié)合整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路放置于一塊電介質(zhì)基材上(圖2及圖3)，相比以前的技術(shù)方案由于使用同軸傳輸線，整個(gè)系統(tǒng)不能結(jié)合于電介質(zhì)基材上，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)在于不但能縮小尺寸，同時(shí)結(jié)合微帶傳輸線23將整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路置于一塊電介質(zhì)基材上。當(dāng)微帶傳輸線23工作于四分之一波長工作頻率時(shí)，微帶傳輸線23特性阻抗在線路設(shè)計(jì)上更容易地耦等離子管11的阻抗。
微帶傳輸線23更把驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13簡化至使用單一功率晶體管22作驅(qū)動(dòng)。提供更高的輸入阻抗，和更高的增益特性。射頻扼流圈26供應(yīng)電力Vo至功率晶體管22。功率晶體管22自激振蕩產(chǎn)生激發(fā)頻率及工作頻率，通過微帶傳輸線23提供射頻能量至等離子管11產(chǎn)生激光能量。
圖2是微帶傳輸線23的部份截面圖，微帶傳輸線23包括一條狀導(dǎo)線41結(jié)合至電介質(zhì)電路板43上，電路基板43結(jié)合至另一整塊金屬片46以便微帶傳輸線充當(dāng)接地之用。條狀導(dǎo)線41和金屬片46為電力傳導(dǎo)原料，諸如銅制造，電介質(zhì)基板材料為陶瓷材料。
圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例包括四分之一波長微帶傳輸線23結(jié)合至電介質(zhì)基板43上，條狀導(dǎo)線41設(shè)計(jì)成蛇型以最大面積的結(jié)構(gòu)覆蓋于電介質(zhì)基板43上，其它分立組件也以焊盤形式配置于電介質(zhì)基板43上。
圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例40氣體激光射頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13被安置于等離子管11上。電極端子20被密封圈45保護(hù)并擴(kuò)展進(jìn)入等離子管11，功率晶體管22由螺絲釘直接固定于散熱外殼46上，散熱外殼46直接接觸等離子管11及功率晶體管22，直接將熱量送走。
本實(shí)用新型的氣體激光射頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)13與現(xiàn)有的技術(shù)對(duì)比，具有下屬優(yōu)點(diǎn)1.相對(duì)于同軸傳輸線，微帶傳輸線23將整體長度縮短，同時(shí)大幅減少整體射頻驅(qū)動(dòng)激光系統(tǒng)10之尺寸。
2.微帶傳輸線23將整體長度縮短，同時(shí)減少電阻的損失和雜散輻射。
3.高熱導(dǎo)系數(shù)的電介質(zhì)電路板43可承受高溫，散熱迅速，因此具有增強(qiáng)電路板的可靠性的效果。
權(quán)利要求1.一種氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括射頻源、等離子激光管、電場(chǎng)輸入接口及放電部份，由一個(gè)射頻源產(chǎn)生射頻電力，通過四分一波長傳輸線傳送到等離子激光管里，其特征在于傳輸線是微帶傳輸線，微帶傳輸線擁有輸入及輸出端，輸入端連接射頻源，輸出端連接等離子激光管輸入端，射頻源的阻抗比等離子激光管的阻抗為低，微帶傳輸線其阻抗介于來源阻抗及等離子激光管阻抗之間。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于該微帶傳輸線是一種夾層式結(jié)構(gòu)，其是由一條傳導(dǎo)條和另一面接地傳導(dǎo)板構(gòu)成，其中該傳導(dǎo)條可由接地傳導(dǎo)板相互接合至射頻源的電介質(zhì)基板材料上。
3.如權(quán)利要求2所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于射頻源之電介質(zhì)基板材料為陶瓷材料，即微帶傳輸線為陶瓷基板上。
4.如權(quán)利要求2所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于傳導(dǎo)條其是整張金屬片蓋于電介質(zhì)基板上，進(jìn)一步蝕刻金屬片而產(chǎn)生的傳導(dǎo)條，且傳導(dǎo)條接合電介質(zhì)基板的另一面結(jié)合另一整塊金屬片，該金屬片構(gòu)成傳導(dǎo)板。
5.如權(quán)利要求1所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于如上所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其還包含一反饋電路。
6.如權(quán)利要求5所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于上述的反饋電路，其設(shè)置于射頻源與等離子激光管之間，是反饋射頻功率到射頻功率晶體管的輸入端，在工作頻率下由微帶傳輸線輸出之功率耦合至等離子激光管，同時(shí)等離子激光管反饋至放大器的輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于射頻源，含有輸入及輸出節(jié)點(diǎn)，上述晶體管輸出節(jié)點(diǎn)連接微帶傳輸線的輸入端，輸入節(jié)點(diǎn)連接等離子激光管之輸入形成反饋回路。
8.如權(quán)利要求1所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)一步包括，一個(gè)匹配電路連接射頻源和微帶傳輸線，匹配電路的阻抗介乎射頻源阻抗和這個(gè)微帶傳輸線阻抗之間，微帶傳送線的相位偏移阻抗由一個(gè)選配的電容彌補(bǔ)。
9.如權(quán)利要求2所述的氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于電介質(zhì)基板是一個(gè)電路板的結(jié)構(gòu)，射頻源的晶體管和匹配電路裝配在此電路板結(jié)構(gòu)上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種氣體激光射頻激勵(lì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括射頻源、等離子激光管、電場(chǎng)輸入接口及放電部份，由一個(gè)射頻源產(chǎn)生射頻電力，通過四分一波長傳輸線傳送到等離子激光管里，傳輸線是微帶傳輸線，微帶傳輸線擁有輸入及輸出端，輸入端連接射頻源，輸出端連接等離子激光管輸入端，在此特定操作頻率產(chǎn)生的射頻能量，射頻源的阻抗比等離子激光管的阻抗為低，微帶傳輸線其阻抗介于來源阻抗及等離子激光管阻抗之間，四分一波長傳輸線加強(qiáng)起始激勵(lì)電壓，提高轉(zhuǎn)換效率，及保持激光輸出能量穩(wěn)定。微帶傳輸線將整體長度縮短，同時(shí)減少電阻的損失和雜散輻射?？稍O(shè)置在一個(gè)高電介質(zhì)系數(shù)的高電介質(zhì)基板上，能承受高溫，散熱迅速，因此達(dá)到增強(qiáng)電路板的可靠性。
文檔編號(hào)H01S3/09GK2845244SQ20052006731
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月9日
發(fā)明者吳達(dá)文 申請(qǐng)人:吳達(dá)文