專(zhuān)利名稱(chēng)：共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及橫流氣體放電激光器，特別是一種適用于高功率橫流CO2激光器的共陰極、單氣流通道、雙放電通道的管板式放電電極。
背景技術(shù)：
直流激勵(lì)的橫流CO2氣體激光器一般采用針板電極或者管板電極結(jié)構(gòu)，比較簡(jiǎn)單、實(shí)用。目前的管板式電極結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1，陽(yáng)極板1由表面為矩形的陽(yáng)極塊沿陰極管2方向整齊列陣一排組成，陰極管2位于陽(yáng)極板1的上方、氣流下游一側(cè)，在陰極管2底部靠近氣流上游一側(cè)對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極塊分布排列有一排預(yù)放電針3。為了獲得大功率輸出，通常采用單放電通道內(nèi)折疊腔或增加電極長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果增加電極長(zhǎng)度，激光器體積會(huì)隨之增加，從而增加風(fēng)機(jī)、散熱等其他方面的功率損耗；如果采用單放電通道折疊腔的辦法，則會(huì)存在以下缺點(diǎn)1、如附圖1所示，由于光束總橫截面積與增益區(qū)橫截面積之比比單光束輸出情況低的多，因此增益區(qū)利用效率低，從而光電轉(zhuǎn)換效率低；2、多光束輸出時(shí)陽(yáng)極塊沿氣流長(zhǎng)度方向相應(yīng)增加，為保證激活區(qū)散熱效果和溫度分布，對(duì)氣體流動(dòng)速度要求也相應(yīng)增加，對(duì)風(fēng)機(jī)要求高；3、陽(yáng)極面積的增大，會(huì)降低放電的均勻性、穩(wěn)定性，若采用其他輔助放電措施則會(huì)增加設(shè)備的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提出一種共陰極、單氣流通道、雙放電通道管板式放電電極，以適用于現(xiàn)有的快橫流CO2激光器，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率較高的雙通道放電的折疊腔結(jié)構(gòu)，在相同條件下大幅度提高輸出功率，并使激光器結(jié)構(gòu)更加緊湊，降低成本。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極，由陽(yáng)極、水冷陰極管和預(yù)放電針組成，其特點(diǎn)是所述的陽(yáng)極由兩排相對(duì)放置的陽(yáng)極板組成，每排陽(yáng)極板由若干塊金屬塊沿水冷陰極管方向整齊排列而成，組成陽(yáng)極的兩排陽(yáng)極板均位于陰極管氣流方向的下游，表面互相平行；兩排陽(yáng)極板共用同一水冷陰極管，分別組成兩個(gè)放電通道，氣體從所述的兩排陽(yáng)極板之間的氣流通道通過(guò)；所述的水冷陰極管是一銅管，位于兩排平行的陽(yáng)極板的中間位置，直接通水冷卻；所述的預(yù)放電針由兩排金屬針組成，金屬針沿水冷陰極管對(duì)應(yīng)于兩排陽(yáng)極板整齊排列，并位于水冷陰極管氣流上游，兩排金屬針?lè)至杏谒潢帢O管靠近各自對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極板一側(cè)，對(duì)應(yīng)于兩排陽(yáng)極板共有兩組預(yù)放電針。
所述的兩塊陽(yáng)極板由氣流通道壁內(nèi)的水冷管間接冷卻。
所述的預(yù)放電針與水冷陰極管距離為0.5～2mm。
與在先技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下1、結(jié)構(gòu)緊湊，兩放電通道相連可以共享熱交換、氣流、水冷卻等裝置，與單通道放電或者相對(duì)獨(dú)立的雙通道放電相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，資源利用效率高，額外的功率損耗小。
2、與單通道折疊腔輸出結(jié)構(gòu)比，光電轉(zhuǎn)換效率高。由于單通道單光束輸出增益區(qū)的橫截面可根據(jù)輸出光束確定，對(duì)放電激活體積的利用率比單通道折疊腔輸出高得多，因此光電轉(zhuǎn)換效率也較高。
3、采用原有普通放電電極的陰、陽(yáng)極參數(shù)，比單通道折疊腔輸出采用的大面積放電電極更易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、均勻的放電。
4、由于陽(yáng)極在氣流方向上的長(zhǎng)度比較短，因此對(duì)氣體流動(dòng)速度的要求比單通道折疊腔輸出電極要低。


圖1是已有技術(shù)的管板式放電電極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
請(qǐng)先參閱圖2和圖3。本實(shí)用新型的共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極主要由兩排陽(yáng)極板1、一水冷陰極管2和兩組預(yù)放電針3構(gòu)成。
所述的每排陽(yáng)極板1由表面為矩形的金屬陽(yáng)極塊沿陰極方向整齊排列而成，通過(guò)水冷管4間接冷卻，兩排陽(yáng)極板1表面互相平行，長(zhǎng)度相等。
所述的水冷陰極管2是一根通水冷卻的金屬管，其位于兩排陽(yáng)極板1的中間靠近氣流上游一端，平行于兩排陽(yáng)極板1的長(zhǎng)度方向。
所述的預(yù)放電針組3由兩排金屬針組成，金屬針沿陰極管2對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極塊整齊排列，其位于陰極管2氣流上游一側(cè)，兩排分列于水冷陰極管2靠近各自對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極板1一側(cè)，與水冷陰極管2距離一般為0.5～2mm，針的分布根據(jù)陽(yáng)極塊分布確定。
本實(shí)用新型的實(shí)施例具體參數(shù)如下每排陽(yáng)極板(1)的黃銅陽(yáng)極塊尺寸為40×20mm，間距5mm，共計(jì)25塊，長(zhǎng)邊沿水冷陰極管2方向；水冷陰極管2為水冷紫銅管，直徑16mm，壁厚2mm；每塊陽(yáng)極塊對(duì)應(yīng)4根預(yù)放電針，針與針之間距離10mm；每塊陽(yáng)極塊表面距水冷陰極管中心為29mm。激光器內(nèi)充入60×133.3Pa的CO2+N2+He的混合氣體，比例為CO2∶N2∶He＝1∶8∶11，流過(guò)放電區(qū)的氣體流速約30～50m/s。
本實(shí)用新型可以應(yīng)用于高功率快橫流CO2激光器，在與原單通道放電電極幾乎相同的體積內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)雙通道放電，結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，采用U型腔輸出，功率可比原電極有大幅度提高，與原技術(shù)相比可大大降低制造和運(yùn)行成本。
權(quán)利要求1.一種共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極，由陽(yáng)極、水冷陰極管(2)和預(yù)放電針(3)組成，其特征在于所述的陽(yáng)極由兩排相對(duì)放置的陽(yáng)極板(1)組成，每排陽(yáng)極板(1)由若干塊金屬陽(yáng)極塊沿水冷陰極管(2)方向整齊排列而成，組成陽(yáng)極的兩排陽(yáng)極板(1)均位于陰極管(2)氣流方向的下游，表面互相平行；兩排陽(yáng)極板(1)共用同一水冷陰極管(2)，分別組成兩個(gè)放電通道，氣體從所述的兩排陽(yáng)極板(1)之間的氣流通道通過(guò)；所述的水冷陰極管(2)是一銅管，位于兩排平行的陽(yáng)極板(1)的中間位置，直接通水冷卻；所述的預(yù)放電針(3)由兩排金屬針組成，金屬針沿水冷陰極管(2)對(duì)應(yīng)于兩陽(yáng)極塊(1)整齊排列，并位于水冷陰極管(2)氣流上游，兩排金屬針?lè)至杏谒潢帢O管(2)靠近各自對(duì)應(yīng)的一排陽(yáng)極板(1)一側(cè)，對(duì)應(yīng)于兩排陽(yáng)極板(1)，共有兩組預(yù)放電針(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極，其特征在于所述的兩排陽(yáng)極板(1)由氣流通道壁內(nèi)的水冷管(4)間接冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極，其特征在于所述的預(yù)放電針(3)與水冷陰極管(2)的距離為0.5～2mm。
專(zhuān)利摘要一種共陰極單氣流通道雙放電通道管板式放電電極，由陽(yáng)極、水冷陰極管和預(yù)放電針組成，所述的陽(yáng)極由兩排相對(duì)放置的陽(yáng)極板組成，每排陽(yáng)極板由若干塊金屬塊沿水冷陰極管方向整齊排列而成；兩排陽(yáng)極板共用同一水冷陰極管，分別組成兩個(gè)放電通道，氣體從所述的兩排陽(yáng)極板之間的氣流通道通過(guò)；所述的水冷陰極管位于兩排平行的陽(yáng)極板的中間位置，直接通水冷卻；所述的預(yù)放電針由兩排金屬針組成，金屬針沿水冷陰極管對(duì)應(yīng)于兩排陽(yáng)極板整齊排列，并位于水冷陰極管氣流上游，兩排金屬針?lè)至杏谒潢帢O管靠近各自對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極板一側(cè)。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊，光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/038GK2899203SQ20062004183
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者蓋玉健, 錢(qián)紅斌, 歸振興, 沈華勤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所