[实用新型]大功率横向激励二氧化碳激光器复合电极结构

说明书

本实用新型涉及大功率横向激励二氧化碳激光器复合电极结构，属于激光技术领域。

目前，由公开资料，国内外大功率横向激励二氧化碳激光器有两大类：一类是射频激励二氧化碳激光器，注入功率密度高，放电均匀稳定，光束质量好，但激励极间距离很短2～3mm，不适合大极间距离10～30mm激励，输出光斑为矩形，长宽比值较大，不利于工业激光加工。技术复杂成本昂贵，不便于普及和推广，射频信号对人体有危害。另一类是管板式或针板式电极结构二氧化碳激光器，由低频交流或直流激励，可以实现大极间距离激励。但是，电场强度、电流密度、气体流场、等离子体分布、信号增益分布极不均匀，光束质量差。采用紫外光预电离，属于表面预电离，预电离极不均匀，等离子体不稳定，激光器稳定工作性能差。

本实用新型的目的是介决大面积、大极间距离、高气压均匀休积预电离、均匀体积放电，改善光束质量，提高激光器稳定性能，增加激光器输出功率，为此提供大功率横向激励二氧化碳激光器复合电极结构。

本实用新型，其特征是：主放电阳极(1)、预电离阳极(2)之间平行放置绝缘介质层(4)隔开，其形状接近茹科夫斯基电极。这样，使主放电与预电离方向一致，能实现体积预电离，克服表面预电离缺点。主放电阳极(1)及预电离阳极(2)，电极面积几乎相等，能实现大面积、大极间距离、高气压均匀体积预电离、均匀体积放电，使电场强度、电流密度、气体流场、信号增益、等离子体分布均匀，极大地改善光束质量，使等离子体稳定，使激光器工作稳定。

本实用新型，其特征是：主放电阳极(1)、预电离阳极(2)、复合介质阴极(3)，由N块表面涂有绝缘介质层的薄铜箔或薄铝箔迭加在一起电连接，可减少高频集肤效应的影响，使馈送电流大，馈送电功率大，有利于大功率激光输出。主放电及预电离，采用100～500KHZ正弦高频交流激励，无阴极位降区，在放电区域内信号增益分布均匀，有利于光束质量改善，有利于激光器工作稳定。本实用新型放电性能接近射频激励，又克服射频激励不能实现大极间距离激励、输出不斑不利于工业激光加工的缺点。技术实施较射频激励简单、成本低，可实现圆形光斑输出，有利于工业激光加工，属于普及型大功率横向激励二氧化碳激光口，应用前景极好。

图1是复合电极立体图。

图2是图1的A-A剖面结构图。

图3是冲击板(6)B向剖面图。

图中，1主放电阳极；2预电离阳极；3复合介质阴极；4绝缘介质层；5冷却极板；6冲击板；7进水槽；8排水槽。

在图1中，复合介质阳极，复合介质阴极，电极冷却器电连接，电极冷却器在复合介质阳极及复合介质阴极外侧。

在图2中，阳极侧，绝缘介质层(4)、主放电阳极(1)、绝缘介质层(4)、预电离阳极(2)、绝缘介质层(4)、冷却极板(5)、冲击板(6)、进水槽(7)、排水槽(8)顺序电连接。阴极侧，绝缘介质层(4)、复合介质阴极(3)、绝缘介质层(4)、冷却极板(5)、冲击板(6)、进水槽(7)、排水槽顺序电连接。

在图3中，冲击板(6)位于冷却极板与进水槽之间，由n个等距离分布的φ0.8左右圆孔所制成，实现冲击冷却功能，强化冷却效果。