專利名稱：一管多芯二氧化碳激光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種玻璃或石英結(jié)構(gòu)的中小功 率二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的玻璃結(jié)構(gòu)中小功率二氧化碳激光管通常由一根準(zhǔn)直的裝載有激光工 作氣體的放電管、氣密燒結(jié)在放電管外圍帶有進(jìn)水嘴和出水嘴的水冷套、在水冷 套外圍并氣密燒結(jié)在水冷套和放電管上的儲(chǔ)氣套組成，放電管與儲(chǔ)氣套通過(guò)回氣 管連通。管子整體呈直形，在放氣管兩端裝有陰極筒和陽(yáng)極筒，兩個(gè)端口處粘貼 有激光全反射鏡和激光輸出鏡。
這種玻璃結(jié)構(gòu)的直管形二氧化碳激光管，每米放電管長(zhǎng)度輸出激光功率在
60~70瓦，管子越長(zhǎng)，輸出功率越高。但當(dāng)管子長(zhǎng)度超過(guò)2米時(shí)，不僅放電管 的準(zhǔn)直度不容易保證(準(zhǔn)直度是影響激光光斑模式的主要因素之一)，玻璃燒結(jié) 熱加工的技術(shù)操作難度也加大，而且包裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試等諸多環(huán)節(jié)都存 在許多安全隱患，因而限制了它在許多重要應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際使用。
為了克服管子太長(zhǎng)不實(shí)用的困難，各種激光原理教科書上都有關(guān)于折疊式氣 體激光器的概述，實(shí)際工作中也設(shè)計(jì)出了 "桁架式"石英管折疊氣體激光器(見(jiàn) 中國(guó)專利ZL94226255. 7)，其主要特征是在帶有安裝緊固結(jié)構(gòu)的左支架和右 支架上，按設(shè)計(jì)好的位置依次折疊放置安裝上若干根石英放電管，并經(jīng)反光鏡首 尾相接使其光路折疊連通。在第一支放電管的前端口貼有激光輸出鏡，稱為激光 輸出窗口，在最后一支放電管的尾端貼有激光全反射鏡。左支架、右支架及其緊 固件均用微膨脹合金殷鋼或石英材料制作。這種剛性桁架結(jié)構(gòu)的氣體激光器雖然 解決了管子太長(zhǎng)的困難，但又產(chǎn)生了一些不易克服的難題，例如結(jié)構(gòu)本身易機(jī)械 變形且移動(dòng)困難，因而光斑模式不穩(wěn)定。又如因?yàn)楣茏硬牧?石英)與支架及緊
3固件膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生應(yīng)力，使激光輸出功率不穩(wěn)定，光束質(zhì)量不高，甚至?xí)a(chǎn) 生因應(yīng)力使管子炸裂而破損的情況。在實(shí)際工作中很難與其他設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)配套安裝 使用，事實(shí)上這種剛性桁架式結(jié)構(gòu)的激光管也沒(méi)有推廣開來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服背景技術(shù)的困難，將兩根(或多根) 直形放電管芯組件氣密封裝在一個(gè)大儲(chǔ)氣套內(nèi)，這些直形放電管芯兩端在伸出大 儲(chǔ)氣套的細(xì)脖處依次首尾折疊經(jīng)過(guò)反光鏡和連接通道連接起來(lái)，制作成一管雙芯 (多芯)的二氧化碳激光管。
本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是
一種一管多芯二氧化碳激光管，結(jié)構(gòu)包括裝載激光工作氣體的放電管2、氣
密燒結(jié)在放電管2外圍帶有進(jìn)水嘴4和出水嘴5的水冷套3， 二者組成一體稱為 放電管芯組件；把多個(gè)放電管芯組件氣密燒結(jié)封裝在一個(gè)儲(chǔ)氣套1內(nèi)，儲(chǔ)氣套1 上有用于排氣和充氣的氣嘴6;在放電管2的兩端分別裝有陰極筒11和陽(yáng)極筒
9，陰極筒11和陽(yáng)極筒9之間形成放電激活區(qū)，陽(yáng)極筒9和陰極筒11分別用金 屬引線13與固定在放電管芯兩端側(cè)壁上的陽(yáng)極10和陰極12電連接；其特征在 于，放電管芯組件兩端頭伸出儲(chǔ)氣套1的部分稱為放電管芯細(xì)脖18，各放電管 芯細(xì)脖18依次經(jīng)過(guò)反光鏡14和連接通道15首尾折疊連通實(shí)現(xiàn)串接，反光鏡 14密封在連接通道15的折疊拐角處將光路折疊連通；在第一放電管芯前端的放 電管芯細(xì)脖化上貼有激光輸出鏡17，在最后一個(gè)放電管芯末端的放電管芯細(xì)脖 化上貼有全反射鏡16;各放電管2的兩端分別用回氣管7和連氣管8與儲(chǔ)氣套 1連通。
儲(chǔ)氣套1既有儲(chǔ)氣功能，也起到承載連接各放電管芯和支撐作用。放電管2、 水冷套3、儲(chǔ)氣套1可以用同一牌號(hào)硬質(zhì)玻璃制作，也可以用石英玻璃制作。
在本實(shí)用新型的一管多芯二氧化碳激光管中可以安裝2~20個(gè)放電管芯組 件。優(yōu)選的放電管芯組件有2 4個(gè)，通過(guò)反光鏡14和連接通道15折疊成JT形、
4N形或W形。
所述的激光輸出鏡17可以用Ge、 ZnSe或GaAs等紅外材料制作，全反鏡 16和反光鏡14用光學(xué)玻璃、硅或銅拋光鍍金制作；所述的激光輸出鏡17、反 光鏡14和全反鏡16均貼有水冷盒進(jìn)行水冷。
所述的陰極筒11和陽(yáng)極筒9可以用鎳、鋁、鉬、鈦或銀銅合金等金屬片材 料制作；所述的陽(yáng)極10和陰極12可以是d)1mm ci)i.2mm的純鎢桿；所述的 金屬引線13可以是純鎳帶或鎳絲。
本實(shí)用新型的玻璃結(jié)構(gòu)二氧化碳激光管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)。 當(dāng)然制作工藝要求嚴(yán)格，技術(shù)含量高，但是能夠批量生產(chǎn)制作的。作為優(yōu)選，推 薦一管雙芯兀型結(jié)構(gòu)，它可以在1.8 2m總長(zhǎng)度內(nèi)作出輸出功率在190瓦到230 瓦的管子，激光功率穩(wěn)定，光斑模式好，壽命長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試方便，應(yīng)用中既 能提高原有生產(chǎn)工藝的工作效率又能解決原工藝解決不了的厚材料切割問(wèn)題。它 可以廣泛應(yīng)用于皮革切割，亞克力切割、模切板制作等要求較高難度較大的激光 切割和激光雕刻行業(yè)，具有廣泛的實(shí)用性及廣闊的市場(chǎng)前景。


圖1是本實(shí)用新型的雙芯二氧化碳激光管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1結(jié)合附圖具體描述本實(shí)用新型的雙芯二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)。 一種一管雙芯二氧化碳激光管，結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。圖1中，1為儲(chǔ)氣套；2為放電 管；3為水冷套；4為進(jìn)水嘴；5為出水嘴；6為氣嘴；7為回氣管；8為連氣管； 9為陽(yáng)極筒；10為陽(yáng)極；11為陰極筒；12為陰極；13為金屬引線；14為反光 鏡；15為連接通道；16為全反射鏡；17為激光輸出鏡；18為放電管芯細(xì)脖。
裝載有激光工作氣體的放電管2、氣密燒結(jié)在放電管2外圍帶有進(jìn)水嘴4和
出水嘴5的水冷套，共同組成放電管芯組件。把兩個(gè)相互平行放置的放電管芯組
件氣密燒結(jié)封裝在一個(gè)大的儲(chǔ)氣套1內(nèi)，放電管芯組件兩端伸出儲(chǔ)氣套1的部分稱為放電管芯細(xì)脖18。所述儲(chǔ)氣套1上有用于排氣和充氣的氣嘴6，兩放電 管2用回氣管7和連氣管8與儲(chǔ)氣套1連通。每個(gè)放電管芯兩端伸出儲(chǔ)氣套1 的放電管芯細(xì)脖18處依次經(jīng)過(guò)反光鏡14和連接通道15首尾折疊連通，反光鏡 14密封在連接通道15的折疊拐角處將光路折疊連通。這些在大的儲(chǔ)氣套1內(nèi)的 放電管芯組件及其伸出大儲(chǔ)氣套1的放電管芯細(xì)脖18，通過(guò)反光鏡14和連接通 道15可以折疊成Ji形。所述的一管雙芯二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)還有，在第一個(gè)放電管芯前端放電管 芯細(xì)脖18上貼有激光輸出鏡17，在最后一個(gè)放電管芯尾端(末端)貼有全反射 鏡16，在激光輸出鏡17和全反射鏡16形成的光學(xué)通道內(nèi)產(chǎn)生激光震蕩，激光 從激光輸出鏡17射出到腔外。激光輸出鏡17可以用Ge、 ZnSe、 GaAs等紅外 材料制作，全反鏡16和反光鏡14可以用光學(xué)玻璃、硅(Si)、銅(Cu)等拋光 鍍金制作。所述的激光輸出鏡17、反光鏡14、全反射鏡16均貼有水冷盒進(jìn)行 水冷。所述的一管雙芯二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)還有，在放電管2的兩端分別裝有陰 極筒11和陽(yáng)極筒9，陰極筒11和陽(yáng)極筒9之間形成放電激活區(qū)。陰極筒11和 陽(yáng)極筒9是用金屬材料制成的，例如鎳(Ni)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、銀 銅合金(AgCu)等高純無(wú)雜質(zhì)金屬片。陽(yáng)極筒9和陰極筒11分別用金屬引線 13與固定在放電管芯兩端細(xì)脖側(cè)壁上的陽(yáng)極10和陰極12電氣連接，金屬引線 13可以是純鎳帶(絲)制成。所述的陽(yáng)極10和陰極12由cHmm-(M.2mm的 純鎢桿制作，可以用過(guò)渡玻璃燒結(jié)成鎢桿玻珠燒結(jié)在放電管2的放電管芯細(xì)脖 18的側(cè)壁上，也可以用低溶點(diǎn)玻璃進(jìn)行封接。作為放電管2接線端子的陽(yáng)極10 與陰極12分別與各自的直流電源連接，兩個(gè)放電管2分別同時(shí)通電同步放電激 勵(lì)。實(shí)施例2本實(shí)用新型的多芯二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)。 與本實(shí)用新型的雙芯二氧化碳激光管的結(jié)構(gòu)相同，只是在一個(gè)大的儲(chǔ)氣套1內(nèi)氣密燒結(jié)封裝有多個(gè)放電管芯組件，各個(gè)放電管2依次經(jīng)過(guò)連接通道15和反 光鏡14首尾折疊連通實(shí)現(xiàn)串接，反光鏡14密封在連接通道15的折疊拐角處將 光路折疊連通。放電管芯組件為3個(gè)時(shí)，各放電管2可以折疊成N形；放電管 芯組件為4個(gè)時(shí)，各放電管2可以折疊成W形；更多個(gè)放電管芯組件時(shí)，以次 類推。
權(quán)利要求1、一種一管多芯二氧化碳激光管，結(jié)構(gòu)包括裝載激光工作氣體的放電管(2)、氣密燒結(jié)在放電管(2)外圍帶有進(jìn)水嘴(4)和出水嘴(5)的水冷套(3)，二者組成一體稱為放電管芯組件；把多個(gè)放電管芯組件氣密燒結(jié)封裝在一個(gè)儲(chǔ)氣套(1)內(nèi)，儲(chǔ)氣套(1)上有用于排氣和充氣的氣嘴(6)；在放電管(2)的兩端分別裝有陰極筒(11)和陽(yáng)極筒(9)，陰極筒(11)和陽(yáng)極筒(9)之間形成放電激活區(qū)，陽(yáng)極筒(9)和陰極筒(11)分別用金屬引線(13)與固定在放電管芯兩端側(cè)壁上的陽(yáng)極(10)和陰極(12)電連接；其特征在于，放電管芯組件兩端頭伸出儲(chǔ)氣套(1)的部分稱為放電管芯細(xì)脖(18)，各放電管芯細(xì)脖(18)依次經(jīng)過(guò)反光鏡(14)和連接通道(15)首尾折疊連通實(shí)現(xiàn)串接，反光鏡(14)密封在連接通道(15)的折疊拐角處將光路折疊連通；在第一放電管芯前端的放電管芯細(xì)脖(18)上貼有激光輸出鏡(17)，在最后一個(gè)放電管芯末端的放電管芯細(xì)脖(18)上貼有全反射鏡(16)；各放電管(2)的兩端分別用回氣管(7)和連氣管(8)與儲(chǔ)氣套(1)連通。
2、 按照權(quán)利要求1所述的一管多芯二氧化碳激光管，其特征在于，所述的 放電管芯組件，有2~4個(gè)，通過(guò)反光鏡(14)和連接通道(15)折疊成兀形、 N形或W形。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的一管多芯二氧化碳激光管，其特征在于，所 述的激光輸出鏡(17)用Ge、 ZnSe或GaAs紅外材料制作，全反鏡(16)和 反光鏡(14)用光學(xué)玻璃、硅或銅拋光鍍金制作；所述的激光輸出鏡(17)、反 光鏡(14)和全反鏡(16)均貼有水冷盒進(jìn)行水冷。
4、 按照權(quán)利要求1或2所述的一管多芯二氧化碳激光管，其特征在于，所 述的陰極筒(11)和陽(yáng)極筒(9)是用鎳、鋁、鉬、鈦或銀銅合金金屬片材料制 作；所述的陽(yáng)極(10)和陰極(12)是4>1mm~cb1.2mm的純鉤桿；所述的金 屬引線(13)是純鎳帶或鎳絲。
專利摘要本實(shí)用新型屬于激光器的技術(shù)領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)是把多個(gè)放電管(2)與水冷套(3)封裝在一個(gè)儲(chǔ)氣套(1)內(nèi)，在放電管(2)兩端的陰極筒(11)和陽(yáng)極筒(9)之間形成放電激活區(qū)，各放電管芯依次經(jīng)過(guò)連接通道(15)首尾折疊連通實(shí)現(xiàn)串接，反光鏡(14)密封在連接通道(15)的折疊拐角處將光路折疊連通；在第一放電管芯前端貼有激光輸出鏡(17)，在最后一個(gè)放電管芯末端貼有全反射鏡(16)；各放電管(2)的兩端有回氣管(7)和連氣管(8)與儲(chǔ)氣套(1)連通。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；設(shè)計(jì)合理；實(shí)用性強(qiáng)；其中一管雙芯π型結(jié)構(gòu)可在1.8～2m總長(zhǎng)度內(nèi)輸出功率達(dá)230瓦，激光功率穩(wěn)定，光斑模式好，壽命長(zhǎng)，安裝調(diào)試方便。
文檔編號(hào)H01S3/223GK201408911SQ20092009363
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者孫尚勇, 李思燃, 王大威, 王清文, 明 花 申請(qǐng)人:吉林省永利激光科技有限公司