專利名稱:自冷式二氧化碳激光器的制作方法
CO2激光器，由于其運轉(zhuǎn)機(jī)理所決定，放電管壁必須冷卻到一定溫度才能正常工作。自從1964年CO2激光器誕生以來，傳統(tǒng)的冷卻方式一般都采用自來水、循環(huán)水或循環(huán)油冷卻。即流動液體冷卻方式。稱為“液冷式”CO2激光器。
這種液冷式CO2激光器，由于帶有較復(fù)雜的液冷裝置，使激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，從而增加了制造與使用的困難，相應(yīng)提高了激光器的造價。特別是在無水環(huán)境下使用更為不便。由于各種各樣的原因，一旦液冷系統(tǒng)發(fā)生故障，將造成玻璃體的激光器炸裂而報廢。這等效于縮短了激光器的壽命，并且?guī)聿话踩蛩亍＿@種情況屢有發(fā)生，使用者對此深感憂慮。因此長期以來人們一直謀求CO2激光器冷卻系統(tǒng)的突破，尋找更簡便的冷卻方式。
本發(fā)明的目的，就是要打破CO2激光器必須液冷的傳統(tǒng)觀念，用固體散熱器在空氣中直接散熱，即以自然冷卻方式(也可附加風(fēng)冷)實現(xiàn)CO2激光器的連續(xù)運轉(zhuǎn)。這樣激光器結(jié)構(gòu)簡單，降低造價，使用方便，運轉(zhuǎn)可靠，節(jié)約用水，擴(kuò)大了CO2激光器的應(yīng)用范圍。
自冷式CO2激光器結(jié)構(gòu)如附圖所示。激光器散熱器2裝在放電管1的外面。散熱器2為固體材料制成，其材料為具有高導(dǎo)熱系數(shù)和高散熱系統(tǒng)的金屬或非金屬材料。如石墨、銅、鋁、氧化鈹陶瓷和人造金剛石等。如果用金屬材料，表面要進(jìn)行發(fā)黑處理，散熱器2的形狀可以做成環(huán)肋結(jié)構(gòu)、直肋結(jié)構(gòu)以及技狀結(jié)構(gòu)，以增加散熱表面積。
放電管1，材料可用石英玻璃、低膨脹系數(shù)的硬質(zhì)玻璃以及氧化鈹陶瓷管等。放電管1與散熱器2用膠層9粘合，粘膠應(yīng)為彈性系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)較大的膠，如704膠或硅膠凝液等。并且要在膠液中摻入適量的高導(dǎo)熱材料制成的粉末，膠層要盡量薄而均勻?；蛘邇H在散熱器與放電管1之間的縫隙中填滿高導(dǎo)熱材料的粉末。
3與4為空心金屬園筒電極，5與6為電極外接引線。
光學(xué)調(diào)振腔的全反鏡7表面鍍金。輸出鏡8為鍺鏡或砷化鎵鏡，其外表面鍍增透膜，內(nèi)表面鍍增反膜，其反射率根據(jù)激光器參數(shù)而定。
自冷式CO2激光器內(nèi)充以CO2、N2、CO、He、Xe等氣體成分。
自冷式CO2激光器的典型參數(shù)1.腔長，220毫米，放電長度145毫米2.輸出連續(xù)波功率1～1.5瓦3.功率穩(wěn)定性±3％4.橫模模式TEM00或TEM105.工作壽命大于3,000小時此激光器既可以自然散熱方式運轉(zhuǎn)，又可在散熱器外面附加電風(fēng)扇，以風(fēng)冷方式工作，這樣將使其輸出功率有所提高。
自冷式CO2激光器具有如下意義和經(jīng)濟(jì)效果。
1.由于徹底去除了液冷裝置，使用方便可靠，并根本上克服了在無水環(huán)境下使用CO2激光器的困難。這是CO2激光器的一個重要突破。
2.激光管制做工藝簡單。由于去掉了水冷夾層，從而使玻璃激光管殼的制作工藝大為簡化。吹制三支自冷式CO2激光器管殼只相當(dāng)于吹制一支液冷式CO2激光器管殼所費工時。同時避免了水冷夾層與放電管之間的玻璃內(nèi)接口因應(yīng)力而炸裂的可能性。所以本發(fā)明不但提高了勞動生產(chǎn)率，而且也提高了成品率。
3.降低成本。由于去掉了液冷裝置，不僅使CO2激光管本身的造價降低，而且相應(yīng)去掉了一套為液冷裝置設(shè)計的電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備，從而使激光器的造價降低了30％以上。
4.節(jié)約用水。自來水冷卻的CO2激光器。每小時用水300公斤以上，則每支激光器每天用水約3噸。所以每支自冷式CO2激光器每年可節(jié)水1,000噸。
5.節(jié)約用電。自循環(huán)液冷式CO2激光器，其循環(huán)水泵每小時用電為0.5度。則每支自冷式CO2激光器每年節(jié)電1500度。
6.自冷式CO2激光器可以廣泛地用于醫(yī)療(如針炙、整容等)、紅外激光光譜、聲光光譜、外差接收、夜視以及各種紅外監(jiān)測技術(shù)。尤其適用于野外及空間作業(yè)，開拓了CO2激光器的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.自冷式二氧化碳激光器，其特征在于冷卻裝置采用高導(dǎo)熱和高散熱系數(shù)的金屬或非金屬材料制成具有較大散熱面積的固體散熱器。
2.按照權(quán)利要求
1所說的自冷式二氧化碳激光器，其特征在于固體散熱器的材料可以用石墨、銅、鋁、氧化鈹陶瓷以及人造金剛石等。
3.按照權(quán)利要求
1和2所說的自冷式二氧化碳激光器，其特征在于固體散熱器可以制成環(huán)肋結(jié)構(gòu)、直肋結(jié)構(gòu)以及枝狀結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求
3所說的自冷式二氧化碳激光器，其特征在于固體散熱器應(yīng)緊包在放電管的外表面。固體散熱片可以沿縱向加工成兩半，中間打孔。散熱器如系金屬材料制成，其內(nèi)外表面要經(jīng)發(fā)黑處理。
5.按照權(quán)利要求
1所說的自冷式二氧化碳激光器，其特征在于激光器的放電管外表面與散熱器的內(nèi)表面之間的縫隙可以用彈性系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)較大的膠粘接，膠層要盡量薄而均勻。
6 .按照權(quán)利要求
1和5所說的自冷式二氧化碳激光器，其特征在于粘膠可以用704膠及硅膠凝液等，在膠液中摻入適量的與散熱器相同材料的粉末，或其它導(dǎo)熱系數(shù)材料的粉末。
專利摘要
自冷式二氧化碳激光器，其主要特征在于徹底去除了傳統(tǒng)CO該激光器可達(dá)到每厘米放電長度0.1瓦的輸出功率水平。有較高的輸出穩(wěn)定性，并容易得到基模運轉(zhuǎn)。
文檔編號H01S3/14GK85201033SQ85201033
公開日1986年1月8日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者傅汝廉, 開桂云 申請人:南開大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan