[发明专利]高压红外型二氧化碳激光管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光管技术领域，尤其涉及一种二氧化碳激光管的制备方法，更具体的说涉及一种高压红外型二氧化碳激光管的制备方法。

背景技术

二氧化碳激光管的市场潜力巨大，近年来市场需求量每年均以几何级数增长，广泛应用于各行各业，对非金属及金属材料进行切割、打孔、雕刻、标记、淬火、熔覆、焊接等激光加工。

目前，市场上存在两类中小功率二氧化碳激光器，一类是射频激励金属管，简称射频管，另一类是直流激励玻璃管，简称玻璃管。射频管能够满足市场对激光加工的精度要求，但价格极其昂贵，在中国国内及其它发展中国家难以得到大规模的推广应用。玻璃管采用烧制工艺制作，目前的玻璃烧制技术在管的直线度方面存在较大的误差，尤其是管的长度越长，直线度方面的误差就越大。

激光管中放电管越长，激光管的输出功率就越大，激光加工的效果就越好，而放电管越长其烧结直线度就越差，从而影响输出激光的光斑模式，影响激光加工质量。目前生产的玻璃管中放电管的直线度较差，所产生的激光斑分布不均匀，光斑模式差，发散角大，导致会聚后的光点较粗，使激光加工的精度和效果大打折扣。从而使激光管的长度与其光斑模式形成一对不可克服的矛盾。

所以，本行业仍然无法实现提供一种价格便宜，输出功率较大，加工精度高的激光管，这也是已经成为本行业技术人员研究的重要难度的课题。

然而，中功率(数百瓦～千瓦)的激光器市场潜力巨大，但到现在为止，还没有用户满意的实用产品，为了获得中功率的激光输出，在目前国内的一种方案是加长放电区，由于放电区太长，导致激励电压高，运输不便，其第二种方案是采用“V”形、“II”形或“v”+“II”形状的折叠光路结构，再用机械方法将其固定起来，查中国专利告号为CN2190358Y，名称为“桁架式石英折叠气体激光器”就是采用这种结构的，它的主权利要求是这样描述的“一种桁架式石英折叠气体激光器，包括带有安装机构的左支架和右支架，其特征是，若干根石英放电管依次折叠且经连通光路的反光镜首尾相接，所述各石英放电管在靠近其两端的部位用徽膨胀材料之支架将所述石英放电管联结构成刚性桁架，由此构成的激光器石英放电管一端为帖有输出镜的输出窗口而另一端有谐振控反射镜。”而这种结构的激光器在实施中采用的微膨胀材料一般都是金属的，因此，按照这种结构制作而成的激光器，其体积大，重量重，由于放电管材料与金属固定材料两者的膨胀系数相差甚大，因此在不同温度下致使激光功率输出很不稳定，严重时甚至引起炸裂，使放电管完全损坏。另一种方案是采用快速流动气体激励，制成横流或轴激光器，其结果也是体积庞大，重量重，噪声污染严重，并且耗气量大，运行成本高。为了解决这种现状，国外采用了一种射频(RF)激励技术，制成板条形成激光器，按照这种技术制成的激光器体积小，重量轻，寿命长，无噪声，但其价格昂贵，难以在我国广泛地推广应用。

相对比的，与其它气体激光管对比发现，发明专利“大功率氦氖激光器”，即中国专利号：85100563，提出了用扁平放电管技术设计、制造氦氖激光管，可适当增加放电管的横向截面而明显提高激光器的激光输出功率，从而获得大功率氦氖激光输出。并用软玻璃经低熔点封接技术封接成氦氖激光管管壳。该专利是典型的外腔气体激光管结构，即激光管是由放电管、两电极泡、两布氏窗片构成的气密容器，而构成光学谐振腔的两介质膜反射镜是置于激光管外，装在微型调节架上，调节它们与激光管轴垂直，使光学谐振腔谐振而获得激光输出。这样由于两布氏窗片插入两介质膜反射镜构成的光学谐振腔内，增加了腔内光学损耗，不利于提高激光功率，也增加了激光器结构的复杂性和提高了成本。虽然这种结构对激光器制造者来说，便于调整光学谐振腔。但对不熟悉激光技术的用户来说，使用就很不方便。

实用新型专利“多管气体激光器用扁平气体激光管”，专利号：ZL00221758.9，针对上述激光器中的激光管结构的一种改进，其结构是在激光器的左端贴以一介质膜反射镜，而其右端贴以一布氏窗片，这是典型的半外腔气体激光管结构，即激光管是由扁平放电管，两电极泡、一介质膜反射镜和一布氏窗片构成的气密容器。构成光学谐振腔的另一介质膜反射镜置于激光管外（右端），装在微型调节架上，调节该反射镜使与管轴垂直，使光学谐振腔谐振而获得激光输出。与发明专利“大功率氦氖激光器”相比，这种结构对制造者而言，确实减少了激光器结构的复杂性和降低成本，也便于维护和使激光器结构紧凑，但对于不熟悉激光技术的用户而言，仍然使用不便，往往须依赖于厂家调整、维修。