高功率氣體激光器用放電管的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開一種高功率氣體激光器用放電管，包括垂直進氣管、擾流管、直管以及渦輪管，進氣管的一端部通過擾流管的側(cè)壁與擾流管連通，擾流管與渦輪管的端部密封連接并相互連通，直管由擾流管的封閉端穿過擾流管，渦輪管連接直管的部分內(nèi)壁上沿其端部延伸至內(nèi)開有螺旋設(shè)置的槽，直管由擾流管穿出后進入渦輪管，直管的外壁與槽的凸出部分緊密配合，槽的末端與一氣體導流機構(gòu)連通，氣體導流機構(gòu)將氣體由直管的端部導流至直管內(nèi)，在直管位于擾流管內(nèi)的部分的側(cè)壁上設(shè)有進氣孔，擾流管管壁上封裝有陽極針。本實用新型能夠提高放電管氣體流量，降低氣體溫度，產(chǎn)生均勻、充分的湍流，保證放電管的一致性，提高放電穩(wěn)定性和激光功率。
【專利說明】
高功率氣體激光器用放電管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高功率氣體激光器用放電管。
【背景技術(shù)】
[0002]放電管是高功率氣體激光器的重要部件，其與安裝在兩端的電極組成放電結(jié)構(gòu)，工作時氣體由循環(huán)風機帶動快速通過放電管，放電管兩端的電極產(chǎn)生高壓電場，工作氣體在腔內(nèi)發(fā)生輝光放電，產(chǎn)生增益介質(zhì)，在多組放電管及鏡片共同組成的諧振腔內(nèi)一部分能量產(chǎn)生激光輸出，另一部分產(chǎn)生熱量釋放。放電管內(nèi)工作氣體的流量、增益物質(zhì)的均勻性以及氣體的湍流狀況的均勻性決定了激光的光束、激光器的穩(wěn)定性以及激光功率的大小。
[0003]目前常見的放電管包括直管放電管、十字形放電管以及鼓包形放電管。
[0004]圖1所示為直管放電管結(jié)構(gòu)，氣體由氣體入口進入放電管，在直管段放電工作，最后由出口排除，直管結(jié)構(gòu)的氣體入口也即湍流孔。在實際使用中直管放電管能夠產(chǎn)生均勻的湍流，放電管放電效果較好，但是其氣體流量較小，通常要提高氣體流量必須增加入口直徑，但是隨著入口孔徑的增加放電管的放電效果會越來越差，到一定孔徑時會破壞放電。
[0005]圖2所示為十字形放電管，為了解決直管氣流量小的問題，將放電管改良成十字形，氣體由進氣口進入放電管，經(jīng)由十字結(jié)構(gòu)氣體換向進入直管段放電工作，最后由出口排出，通常在進氣結(jié)構(gòu)和十字結(jié)構(gòu)中間設(shè)計湍流孔。在實際應用中直管放電管能夠提高氣體流量，但是直管段的氣體湍流狀態(tài)不佳，容易引起放電不穩(wěn)定。
[0006]圖3、4所示的鼓包型放電管氣體由進氣口進入放電管，經(jīng)由鼓包結(jié)構(gòu)氣體換向進入直管段放電工作，最后由出口排出，通常在進氣結(jié)構(gòu)和鼓包結(jié)構(gòu)中間設(shè)計湍流孔。在實際使用中合理設(shè)計鼓包的結(jié)構(gòu)能夠使得氣體在直管段內(nèi)形成均勻的湍流結(jié)構(gòu)且氣體流量較大。但是此種放電管加工過程較為復雜，玻璃熱加工的工藝特性不能夠很好的保持放電管鼓包尺寸的一致性，且通過擴大湍流孔的方式增加氣體流量到一定程度后，氣體放電效果隨湍流孔的增大而急速變差，影響機器的穩(wěn)定性。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型針對以上現(xiàn)有氣體放電管中存在的:氣體流量小，湍流均勻性差，放電管一致性差的問題，提供了一種高功率氣體激光器用放電管，其具有氣體流量大，湍流均勻、充分、有效，放電管一致性好的特點，能夠保證激光器的放電穩(wěn)定性、提高激光器激光功率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種高功率氣體激光器用放電管，其包括垂直進氣管、擾流管、直管以及渦輪管，所述擾流管的一端封閉，內(nèi)徑大于直管外徑，所述進氣管的一端部通過擾流管的側(cè)壁與擾流管連通，所述擾流管與渦輪管的端部密封連接并相互連通，所述直管由擾流管的封閉端穿過擾流管，所述渦輪管連接直管的部分內(nèi)壁上沿其端部延伸至內(nèi)開有螺旋設(shè)置的槽，所述直管由擾流管穿出后進入渦輪管，直管的外壁與槽的凸出部分緊密配合，所述槽的末端與一氣體導流機構(gòu)連通，所述氣體導流機構(gòu)將氣體由直管的端部導流至直管內(nèi)，在直管位于擾流管內(nèi)的部分的側(cè)壁上設(shè)有進氣孔，正對進氣孔的擾流管管壁上封裝有陽極針，在直管的端部設(shè)有陰極環(huán)；所述直管的進氣孔、進氣管以及擾流管共同形成放電管的擾流結(jié)構(gòu)，所述渦輪管的槽以及氣體導流機構(gòu)形成渦輪結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述氣體導流機構(gòu)為一導流鉤，導流鉤上具有朝向直管的弧形導流片。
[0010]優(yōu)選地，所述弧形導流片的下端部到直管端部之間的距離為4_7mm。
[0011]對上述技術(shù)方案的進一步改進為，所述渦輪管包括依序設(shè)置的同外徑的第一段管、內(nèi)徑大于第一段管的第二段管以及內(nèi)徑小于第二段管的第三段管，所述槽設(shè)于第一段管的內(nèi)壁上。
[0012]對上述技術(shù)方案的進一步改進為，所述渦輪管設(shè)有槽的一端還具有一外徑小于渦輪管外徑的連接管，連接管與擾流管嵌套配合。
[0013]優(yōu)選地，所述螺旋設(shè)置的槽寬度為2_3mm。
[0014]優(yōu)選地，所述螺旋設(shè)置的槽高度為其寬度的1-3倍。
[0015]優(yōu)選地，所述槽的螺旋角度為30-70度。
[0016]優(yōu)選地，所述進氣孔直徑為12-14mm。
[0017]優(yōu)選地，所述擾流管內(nèi)徑尺寸為擾流管內(nèi)部長度的1-2倍。
[0018]優(yōu)選地，所述直管用玻璃制成，所述擾流管、渦輪管以及垂直進氣管用金屬制成。
[0019]本實用新型所述的高功率氣體激光器用放電管，其有益效果為:
[0020](一)在放電管結(jié)構(gòu)中存在兩個湍流結(jié)構(gòu)，湍流進氣孔及渦輪結(jié)構(gòu)同時進氣，極大的增加了放電管內(nèi)的氣體流量，氣體流量可以極限提高20°/Γ40%，增加了放電管放電區(qū)域即直管部分的氣體流速，有效的降低了氣體溫度，增加放電穩(wěn)定性。
[0021](二)放電管的渦輪結(jié)構(gòu)強制的行成對稱的氣體旋流，與繞流結(jié)構(gòu)、湍流孔配合在放電區(qū)域形成均勻的湍流，增加放電穩(wěn)定性。
[0022](三)放電管結(jié)構(gòu)采用分體制造的方式，其中放電管直管采用玻璃結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以完全采用冷加工的方式完成，避免了如十字放電管、鼓包放電管機構(gòu)所采用的玻璃管焊接工藝，能夠很好的保證玻璃管的一致性，擾流結(jié)構(gòu)、渦輪結(jié)構(gòu)均采用金屬材料，進一步保證放電管結(jié)構(gòu)的一致性。
[0023](四)各方綜合作用提高了激光器的放電穩(wěn)定性及激光功率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有的直管放電管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是十字形放電管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3、4是鼓包型放電管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本實用新型實施例高功率氣體激光器用放電管正面外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本實用新型實施例高功率氣體激光器用放電管俯視圖；
[0029]圖7是本實用新型實施例高功率氣體激光器用放電管B-B剖視圖；
[0030]圖8是圖7中A處的局部放大圖；
[0031]圖9是本實用新型實施例高功率氣體激光器用放電管渦輪管中的槽與氣體導流機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]其中:
[0033]1、垂直進氣管；2、擾流管；3、直管；31、進氣孔；4、渦輪管；41、槽；42、第一段管；43、第二段管；44、第三段管；45、連接管；5、陽極針；52、針座；6、氣體導流機構(gòu)；61、弧形導流片。
【具體實施方式】
[0034]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。
[0035]實施例:
[0036]請參照圖5、6，本實用新型所述的高功率氣體激光器用放電管，其包括垂直進氣管
1、擾流管2、直管3以及渦輪管4，直管3使用玻璃制成，垂直進氣管1、擾流管2以及渦輪管4采用金屬材料制成。
[0037]請參照圖7，擾流管2的一端封閉，內(nèi)徑大于直管3的外徑，進氣管I的一端部通過擾流管2的側(cè)壁與擾流管2垂直連通，氣體從進氣管I進入擾流管2內(nèi)。為使擾流管2能夠高效地工作，擾流管2內(nèi)徑尺寸a為擾流管2內(nèi)部長度b的1-2倍。
[0038]請參照圖8，渦輪管4的內(nèi)壁上沿其端部至內(nèi)部一部分開設(shè)有螺旋設(shè)置的槽41，槽41結(jié)構(gòu)請參照圖9。在槽41的末端設(shè)有氣體導流機構(gòu)6，直管3從擾流管2穿出后進入渦輪管4，直管3的外壁與槽41的凸出部分緊密配合，氣體導流機構(gòu)6的末端對著直管3的端部。請參照圖9，作為優(yōu)選的方案，此處氣體導流機構(gòu)6為一導流鉤，導流鉤6上具有朝向直管3端部的弧形導流片61，一部分氣體從擾流管2出來通過槽41流入直管3。為保證槽41內(nèi)的氣體能夠最多地流入直管3，弧形導流片61的下端部到直管3的端部之間的距離為4-7mm。螺旋設(shè)置的槽41寬度為2_3mm，槽41高度為其寬度的1-3倍。槽41的螺旋角度為30-70 度。
[0039]渦輪管4設(shè)有螺旋槽41的一端部設(shè)有外徑小于渦輪管4外徑的連接管45，槽41延伸至連接管45的內(nèi)壁，連接管45與擾流管2嵌套配合在一起，從而擾流管2與渦輪管4緊密配合并訂合在一起。
[0040]在直管3位于擾流管2內(nèi)的部分的側(cè)壁上設(shè)有進氣孔31，正對進氣孔31的擾流管2管壁上通過一針座51封裝有陽極針5，在直管3的端部設(shè)有陰極環(huán)。
[0041]直管3的進氣孔31、進氣管I以及擾流管2共同形成放電管的擾流結(jié)構(gòu)，渦輪管4的槽41以及氣體導流機構(gòu)6形成渦輪結(jié)構(gòu)。為使進氣孔31既能保證氣體流量大，又不影響放電管的正常工作，進氣孔31直徑為12-14mm。
[0042]渦輪管4包括依序設(shè)置的同外徑的第一段管42、內(nèi)徑大于第一段管42的第二段管43以及內(nèi)徑小于第二段管43的第三段管44，槽41設(shè)于第一段管42的內(nèi)壁上，連接管45設(shè)在第一段管42的入口處，以使得直管3的末端處的渦輪管4內(nèi)徑大于直管3。
[0043]工作原理是:由循環(huán)泵提供放電管兩端的壓力差，氣體由垂直進氣管I進入后一部分氣體進入擾流管2后經(jīng)繞流結(jié)構(gòu)由進氣孔31進入直管3，另外一部分經(jīng)渦輪結(jié)構(gòu)的槽41以及氣體導流機構(gòu)6由直管3末端進入直管3，最后由直管3出口進入循環(huán)回路。在此放電管結(jié)構(gòu)中存在兩個湍流結(jié)構(gòu)，其一為在放電管的湍流孔即進氣孔31處設(shè)置有陽極針，放電管出口處設(shè)置有陰極環(huán)，在此之間形成高壓直流放電，激勵氣體工作。
[0044]本實用新型的放電管結(jié)構(gòu)中存在的兩個湍流結(jié)構(gòu)，湍流進氣孔及渦輪結(jié)構(gòu)同時進氣，極大的增加了放電管內(nèi)的氣體流量，氣體流量可以極限提高20°/Γ40%，增加了放電管放電區(qū)域即直管部分的氣體流速，有效的降低了氣體溫度，增加放電穩(wěn)定性、提高了激光功率。
[0045]放電管的渦輪結(jié)構(gòu)強制的行成對稱的氣體旋流，與繞流結(jié)構(gòu)、湍流孔配合在放電區(qū)域形成充分、均勻、有效的湍流，增加放電穩(wěn)定性、提高了激光功率。
[0046]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:包括垂直進氣管(I)、擾流管(2)、直管(3)以及渦輪管(4)，所述擾流管(2)的一端封閉，內(nèi)徑大于直管(3)外徑，所述進氣管(I)的一端部通過擾流管(2)的側(cè)壁與擾流管(2)連通，所述擾流管(2)與渦輪管(4)的端部密封連接并相互連通，所述直管(3)由擾流管(2)的封閉端穿過擾流管(2)，所述渦輪管(4)連接直管(3)的部分內(nèi)壁上沿其端部延伸至內(nèi)開有螺旋設(shè)置的槽(41)，所述直管(3)由擾流管(2)穿出后進入渦輪管(4)，直管(3)的外壁與槽(41)的凸出部分緊密配合，所述槽(41)的末端與一氣體導流機構(gòu)(6)連通，所述氣體導流機構(gòu)(6)將氣體由直管(3)的端部導流至直管(3)內(nèi)，在直管(3)位于擾流管(2)內(nèi)的部分的側(cè)壁上設(shè)有進氣孔(31)，正對進氣孔(31)的擾流管(2)管壁上封裝有陽極針(5)，在直管(3)的端部設(shè)有陰極環(huán)；所述直管(3)的進氣孔(31)、進氣管(I)以及擾流管(2)共同形成放電管的擾流結(jié)構(gòu)，所述渦輪管(4)的槽(41)以及氣體導流機構(gòu)(6)形成渦輪結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述氣體導流機構(gòu)(6)為一導流鉤，導流鉤上具有朝向直管(3)的弧形導流片(61);進一步地，所述弧形導流片(61)的下端部到直管(3)端部之間的距離為4-7mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述渦輪管(4)包括依序設(shè)置的同外徑的第一段管(42)、內(nèi)徑大于第一段管(42)的第二段管(43)以及內(nèi)徑小于第二段管(43)的第三段管(44)，所述槽(41)設(shè)于第一段管(42)的內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述渦輪管(4)設(shè)有槽(41)的一端還具有一外徑小于渦輪管(4)外徑的連接管(45)，連接管(45)與擾流管(2)嵌套配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述螺旋設(shè)置的槽(41)寬度為2-3_。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述螺旋設(shè)置的槽(41)高度為其寬度的1-3倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述槽(41)的螺旋角度為30-70度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述進氣孔(31)直徑為 12_14mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述擾流管(2)內(nèi)徑尺寸為擾流管(2)內(nèi)部長度的1-2倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率氣體激光器用放電管，其特征在于:所述直管(3)用玻璃制成，所述擾流管(2)、渦輪管(4)以及垂直進氣管(I)用金屬制成。
【文檔編號】H01S3/03GK204012171SQ201420420502
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】姚曉暉, 朱云峰, 黎啟朝, 王艷春, 朱小明, 張永青 申請人:東莞市鼎先激光科技股份有限公司