[发明专利]空气冷却的二氧化碳激光器

说明书

技术领域

本发明一般涉及通过射频(RF)放电通电的二氧化碳(CO₂)激光器。本发明特别涉及这种激光器的冷却装置。

背景技术

CO₂激光器用于几种精密激光加工操作中，特别是各种基板材料中的钻孔。在这种操作中，激光器以脉冲方式操作，激光器的输出光束由电流计反射镜驱动到要钻探孔的基板上的位置。

所有这样的激光器的问题在于，在激光器在静止时段之后接通的预热时间段内，本领域技术人员被称为“指向”的输出光束方向逐渐变化。这是由于激光器的温度升高、复杂的机电设计和激光器的构造。这种指向变化不利地影响电流计反射镜对光束的转向，有时甚至不能以所需精度执行钻孔。

只要激光器保持接通，激光温度并且因此光束指向在一定时间段(例如5分钟)后稳定，使得电流计导向可重现。然而，这个稳定期代表了钻孔操作中的生产周期。需要一种二氧化碳激光器的设计和构造，如果不能完全消除指向稳定期，则可以减少。

发明概述

在一个方面中，依照本发明的激光器设备包括细长的填充气体谐振器单元；和用于在所述谐振器单元中激励气体发细长的射频(RF)供电单元。谐振器和供电单元彼此间隔开对齐和平行。冷却单元包括分隔谐振器和供电单元的多个细长的鳍部。鳍部彼此间隔开和平行，并且在所述供电和谐振器单元的长度方向上延伸。多个风扇布置成在间隔开的鳍部之间驱动空气以冷却所述供电和谐振器单元。

附图简述

并入并构成说明书的一部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施例，并且与以上给出的一般描述以及下面给出的优选实施例的详细描述一起用于解释本发明。

图1是依照本发明示意性描述CO₂波导-激光器设备的一个优选实施方案的透视图，包括被细长的冷却单元间隔开的细长的谐振器单元和细长的供电单元，细长的冷却单元包括在谐振器和供电单元之间纵向延伸的多个间隔开的鳍部、和布置成将空气从冷却单元的中心驱动通过鳍部到端部的多个风扇。

图1A示意性描述图1的冷却单元的细节的纵向剖视图。

图1B示意性描述图1的冷却单元的进一步细节的纵向剖面等距视图。

图1C示意性描述图1的谐振器和供电单元的细节和冷却单元的进一步更多细节的横截面等横视图。

图2是依照本发明示意性描述CO₂波导-激光器设备的另一优选实施方案的纵向剖面等距视图，其类似于图1的实施方案，但其中风扇被设置成将空气通过冷却单元的鳍部从冷却单元的端部驱动到中心。

图3是依照本发明示意性描述CO₂波导-激光器设备的又一优选实施方案的等距视图，其类似于图2的实施方案，但其中风扇被设置成将空气通过冷却单元鳍部从冷却单元的一端驱动到另一端。

发明详述

现在转向附图，其中类似的特征用相同的附图标记表示，图1、图1A、图1B和图1C依照本发明示意性描述CO₂波导-激光器设备的优选实施方案20。图1描绘完整的激光。图1A、1B和1C描述图1中不可见的激光器的细节。

激光器10包括细长的谐振器单元22和用于激励谐振器单元的细长的RF供电单元24。谐振器和供电单元具有大致相同的长度和宽度，并且彼此平行对齐和被冷却单元26间隔开，冷却单元26包括多个鳍部28，在激光器的宽度方向上彼此间隔开并且彼此平行，并在谐振器和供电单元之间纵向延伸。冷却单元的相对侧上的多个风扇30(参见图1A和1B)被布置成将空气吸入冷却单元中，并通过空部28之间的空间29驱动空气，以在其两端离开冷却单元。

谐振器单元22是具有端板32的密封外壳，其容纳谐振器反射镜34，其中只有两个在附图中可见。谐振器单元22优选是折叠谐振器，其中两个镜端接谐振器和其它(未示出)，用于折叠谐振器轴。这里指出，为了理解本发明的原理，仅描述和描绘了谐振器单元22的谐振器单元的充分细节。CO₂波导-激光器的细节是本领域熟知的。多种折叠构型的折叠谐振器CO₂波导-激光器的详细描述在转让给本发明的受让人的美国专利No.6,788,722中提供，并且其全部公开内容通过引用并入本文。

特别参见图1A和1B，在激光器20的布置中，鳍部28具有不同的长度，在中心最长，朝向边缘逐渐变短。鳍部被安排为在风扇30之间离开通风空间31(参见图1A)以接收来自风扇的空气输入。在通风空间31内是在冷却单元的长度方向和宽度方向上间隔开的多个挡风板或“迷你鳍部”27。