[发明专利]射频板条CO2激光器电极冷却水流道结构

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种射频板条CO₂激光器，具体地说是一种射频板条CO₂激光器电极冷却水流道结构，属于激光器技术领域。

背景技术

高功率板条CO₂激光器是指气体放电电极为矩形平板的一类激光器。矩形电极一方面可以大大缩小激光器体积、提高激光输出功率，另一方面，也对电极的冷却提出了更高的要求。在高功率板条CO₂激光器中，平板电极同时也作为激光器的反射腔镜。平板电极冷却不充分或不均匀都会导致电极表面出现热变形，从而改变反射镜原来的表面曲率半径，大大降低激光的光束质量，因此需要对激光器电极冷却。

激光器电极冷却有风冷却和水冷却两种方案。风冷却结构简单，冷却效率低；对于散热要求高的装置的来说，常采用水冷却的方式。高功率板条CO₂激光器工作时单位时间发热较多，且激光器输出对电极表面的形变很敏感。因而，在工程实践中，采用在电极板内加工水冷槽的方案来达到散热冷却的目的。平板电极的冷却水流道散热是确保激光器长期稳定运行的重要环节。

实践发现，最初的U形、S形冷却流道结构，存在电极两侧的温度较高，温度场分布不很理想，散热效果不佳等问题。现有的蛇形流道结构仍然存在电极对角温度过高、最大温差过大、平均温度过高的缺点，因此，现有技术中还没有一种良好的散热结构来满足散热要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种温度分布均匀、散热效果好的射频板条CO₂激光器电极冷却水流道结构。

为了解决上述技术问题，本发明的射频板条CO₂激光器电极冷却水流道结构，包括矩形平板电极主体，矩形平板电极主体内设置有可使冷却水通过的冷却流道，冷却水从矩形平板电极主体上的进水口进入和出水口流出，冷却通道遍布矩形平板电极主体的中心和边缘，位于矩形平板电极主体边缘处的冷却通道的转折处设置有向矩形平板电极主体外侧延伸的延长段。

所述冷却水通道为类蛇形流道结构，所述延长段设置在类蛇形流道起始端的转折处和末端的转折处。

所述冷却水通道为类U形流道结构，所述延长段设置在类U形流道的垂直边与水平边的交汇处。

所述冷却水通道为类S形流道结构，所述延长段设置在类S形流道的各个水平边与垂直边的交汇处。

采用上述的结构后，由于冷却通道遍布矩形平板电极主体的中心和边缘，位于矩形平板电极主体边缘处的冷却通道的转折处设置有向矩形平板电极主体外侧延伸的延长段，由此设置充分考虑了工程实践中存在的电极对角温度过高、最大温差过大、平均温度过高等问题，通过设置的延长段，增大了冷却水与金属电极的接触面积，使矩形平板电极主体两个对角得到更好的冷却效果，使电极中心、边缘和对角得到均匀的冷却效果，达到了使矩形平板电极主体在工作过程中整体温度较低，温度分布较均匀，基本不影响激光的输出功率，能很好的满足电极散热的要求。

附图说明

图1为本发明中类蛇形流道结构的示意图；

图2为本发明中类U形流道结构的示意图；

图3为本发明中类S形流道结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的射频板条CO₂激光器电极冷却水流道结构作进一步详细说明。

如图所示，本发明的射频板条CO₂激光器电极冷却水流道结构，包括矩形平板电极主体1，矩形平板电极主体1内设置有可使冷却水通过的冷却流道2，冷却水从矩形平板电极主体上的进水口3进入和出水口4流出，冷却通道2遍布矩形平板电极主体的中心和边缘，位于矩形平板电极主体1边缘处的冷却通道的转折处设置有向矩形平板电极主体1外侧延伸的延长段5。

其中，本发明的冷却水流道可以设置成类蛇形流道结构、U形流道结构和类S形流道结构三种结构形式。

当设置成类蛇形流道结构时，延长段5设置在冷却流道起始端的转折处和末端的转折处，类蛇形流道结构是蛇形流道结构的转换，即为了简化加工工序，将各条转折边设计成直线，如图1所示，通过延长两条边冷却水流道，增大冷却水与金属电极的接触面积，使矩形平板电极主体1两个对角得到更好的冷却效果，亦即使矩形平板电极主体1中心、边缘和对角得到均匀的冷却效果，通过此方案，整个电极的最高温度降低，最低温度基本不变，因而矩形平板电极主体1的最大温差也更小，而且整个电极的平均温度也更低。