[实用新型]针条电极脉冲预电离横流二氧化碳激光器

说明书

本实用新型是一种针条电极脉冲预电离横流二氧化碳(CO₂)激光器。

高功率横流CO₂激光器在钢铁、石油、汽车制造等行业获得广泛应用。其主要优点在于其连续输出和重复脉冲输出功率高，平均功率一般在千瓦-万瓦之间，也可获得更高功率输出。从第一台横流CO₂激光器诞生至今卅多年来，科学家一直致力于放电电极结构的改进，不断谋求在单位激活体积内获得更多的电功率注入，在电光效率基本一致(通常在10％～20％之间)的情况下，从而获得更高的激光功率输出。横流CO₂激光器的市场价格往往与其功率成比例。由于电极结构的造价与整台激光器的价格相比较，只占较少的比例，但电极结构改进的成功有时会获得成倍的激光输出功率的增加，或连续密封运转寿命的提高，使该器件的性能价格比获得大幅度提高。

在先技术1中，中国科学院上海光学精密机械研究所在专利ZL89106601.2中，提供一种脉冲预电离管-条电极的激光器。主要由水冷铜管阴极、条状铜阳极、直流电源、镇流电阻、预电离针、脉冲电源、隔直电容和直流滤波电感等组成。它可以保证激光器在工作气压高和气体流速大的条件下，获得稳定的均匀辉光放电，激光器的输出功率和工作寿命虽然较在它前面的有了提高，但由于受到放电电极结构上的限制，很难做到再大幅度地提高激光器的输出功率。在先技术2中，专利ZL99252127.0提供一种大能量宽脉宽的二氧化碳激光器，激光器的输出功率虽有较大的提高，但要想再提高注入功率和激光输出功率是比较困难的。

本实用新型的目的在于克服在先技术的不足，进一步增大横流CO₂激光器的电功率注入，从而获得更高的激光功率输出，提供一种新型的针条电极脉冲预电离横流CO₂激光器。

本实用新型的针条电极脉冲预电离横流二氧化碳激光器，如图1所示。包括放电腔16，在放电腔16内置有流动的气体激光工作物质1601，由谐振腔腔镜1101构成的光学谐振腔11，放电腔16内的放电方向μ与气体激光工作物质1601流动方向υ以及光学谐振腔11的光轴O三个方向相互垂直成正交的x,y,z方向。放电腔16内，置于气体激光物质1601中有排成一列相互绝缘的嵌于由耐高温绝缘材料构成的绝缘板802上的阳极条801。与阳极条801一一相对应地置于气体激光工作物质1601流动方向υ上游的排成一列的脉冲预电离针7。

脉冲预电离电极接线柱3通过耦合电容4、预电离电源5、隔直电容6与连接在阳极条801上的限流电阻9相联，构成脉冲预电离回路。阴极接线柱1通过直流电源12和滤波电感10与连接在阳极条801上的限流电阻9相联，构成主放电回路。

本实用新型激光器的放电腔16内的阴极是由针状的阴极针13排成列而构成。具体的构成是有阴极针13与阳极条801和脉冲预电离针7一一相对应的并与排成一列的脉冲预电离针7平行排成列。阴极针13和脉冲预电离针7的针头指向阳极条801沿长度方向的中轴位置上。阴极针13和脉冲预电离针7的尾部插入绝缘体2上的液槽201中。所说的阴极接线柱1是置于插入阴极针13的液槽201底部。所说的脉冲预电离电极接线柱3是置于插入脉冲予电离针7的液槽201底部。绝缘体2上的液槽201带有进液口202和出液口203，液槽201里装有流动的液体1501。如图3所示。在液槽201口，阴极针13和脉冲预电离针7的周围有密封层14。密封层14一方面防止液体流出，另一方面也使两针固定。在液槽201里的液体1501内，阴极针13与阴极接线柱1之间以及脉冲预电离针7与脉冲预电离电极接线柱3之间由液体1501构成液体电阻1502联结。如图1、图2所示。

所说的液槽201里装有的液体1501是碳酸钾溶液，或是碳酸钠电解质溶液，或是其他弱酸溶液，或是弱碱溶液。

所说的排成列的阴极针13的列数n≥1。