[其他]组合式TEACO2激光器

说明书

本实用新型属于激光测距技术领域。

已有的TEA CO₂激光器与其激励电路是彼此独立的，在激光测距系统中，为了抗放电引起的干扰，必须外加一个较大的屏蔽壳〔GB2198389A〕，但这样就使得整机的体积加大和重量增加。再则，由于激光器和激励电路之间的引线具有一定的电感，所以就限制了放电的速率，影响了脉冲峰值功率的提高。

本实用新型的目的是提供一种小型组合式TEA CO₂激光器。

本实用新型是把封离式激光管与其激励电路作成一个组合整体，该整体装在由激励电路接地板形成的金属屏蔽壳体里。该激光管包括一对主放电电极，一对预电离板，一个光学谐振腔和一个真空室。激励电路包括电容器组，电感线圈，火花隙或者闸流管以及脉冲高压变压器。

本实用新型中的组合整体是由激光管的主放电电极和激励电路里的贮能电容器组，振荡电容器组以及火花隙，通过上下盖板直接连接构成。上下盖板与框架采用真空气密性封接，这就形成了一个真空室。构成激光器光学谐振腔的全反射镜就置于该真空室内，因此，减少了一个可能导致漏气的粘接面，有利于提高管子寿命。

激光器的预电离板是由云母片上烧结一层银粉层所制成。两云母片紧贴于主放电电极的两侧，两银粉层处于自由电位，云母层的厚度与激光器的工作电压，工作的总气压以及银粉层的形状有关。

为了避免预电离板与主放电电极之间的直接击穿，主放电电极的背部宽度缩小成对称的突台或梯形。激光管的形状作成方形，且采用金属陶瓷结构。

本实用新型由于激光管与激励电路作成一个组合整体，所以结构紧凑，体积重量小，引线电感小，放电速度快，又因为，所有会产生高频干扰的部件都装在激励电路接地板形成的屏蔽壳体内，所以能有效的防止放电对接收机的干扰，此外，由于激光管的预电离装置采用云母上烧结银粉层的办法，所以加工简单，重量轻。

本实用新型的具体结构由以下实施例及其附图给出。

图1是本实用新型垂直于激光器光轴的截面图。

图2是本实用新型沿激光器光轴方轴的纵向剖面图。

如图1所示，激光管的工作区域〔1〕由一对主放电电极〔2、3〕和在其两侧沿光轴放置的云母片〔4、5〕围成。主放电电极〔2、3〕的表面加工成Rokowski或Chang氏剖面，工作区〔1〕内可以提供均匀的电场。预电离板是在外侧烧结有银粉层〔6、7〕的云母片〔4、5〕。本实用新型的一个实施例是将主放电电极背部宽度由原来的32mm缩小到20mm。

如图2所示，主放电电极〔2、3〕固定在开孔的绝缘片〔8〕和同样绝缘材料做成的光学谐振腔座〔9〕上。光学谐振腔由固定在光学谐振腔座〔9〕上的镀金全反射镜〔10〕和锗输出窗〔11〕构成。输出窗〔11〕固定在由气密性绝缘材料做成的框架〔12〕一端的凸台〔13〕上。上盖板〔14〕和下盖板〔15〕由金属材料制成，它们分别与主放电电极〔2、3〕电接触，上盖板〔14〕和下盖板〔15〕用真空气密性封接到框架〔12〕上，从而形成真空室〔16〕，全反射镜〔10〕位于真空室内。真空室〔16〕内充有CO₂、N₂和He气以及少量H₂气，充排气管（未画出）可以连到框架〔12〕上的某一部位。用金属丝绕成的线圈〔17〕连接上下盖板〔14、15〕之间。无感陶瓷贮能和振荡电容器〔18、19〕分别焊接在上下盖板〔14、15〕上，下盖板〔15〕上还装有充气火花隙〔20〕。激光管和与之组成整体的电容器组〔18、19〕以及火花隙〔20〕装在一个矩形金属管〔21〕里，金属管〔21〕与电容器组〔18、19〕和火花隙〔20〕的另一极电气相连。从而构成布鲁明（Blumine）形式的激励电路，作为Blumine电路接地板的金属管〔21〕与金属前端盖〔22〕，后端盖〔23〕一起又成为激光器激励电路组合的屏蔽壳体。触发火花隙〔20〕所需的高压脉冲由高压脉冲变压器〔25〕提供，高压脉冲变压器〔24〕安置在后端盖〔23〕上，后端盖〔24〕上还装有一个高压绝缘子〔25〕，以便把直流高压从接地的屏蔽壳外引入。

该组合式TEA CO₂激光器的工作过程是：当直流高压（例如25KV）从绝缘子〔25〕引入，接到电容器〔18〕的高压端，使该电容器组充电，通过线圈〔17〕另一组电容器〔19〕也充电充到相同的电压。因而主放电电极〔2、3〕之间没有电位差。激光器工作时，从脉冲输入接口〔26〕输入一触发脉冲，经变压器〔24〕升压后的高压脉冲，由耐高压的硅橡胶线〔27〕接到充气火花隙〔20〕的触发极上，使充气火花隙〔20〕触发后导通，电容器组〔19〕通过火花隙〔20〕放电，并在反方向充电直到接近25KV。线圈〔17〕的电感量应选择得对快速放电回路呈现高阻抗，因此，在火花隙〔20〕导通期间对电容器组〔18〕上的电压没影响。随着电容器组〔19〕在反方向充电，主放电电极〔2、3〕之间出现脉冲电压，其峰值接近于两倍直流输入电压。在脉冲电压上升过程中，烧结在云母片〔4、5〕上的银粉层〔6、7〕与主放电电极〔2、3〕之间的四个角区首先建立起强电场，引起电晕放电。随着脉冲电压的上升，电晕放电将过渡到火花丝放电，在放电区整个轴向长度上出现排列整齐的火花丝，这种火花丝将提供预电离，使随着发生的主放电电极之间的辉光放电稳定，使激光器工作介质得到有效的泵浦。