專利名稱：一種小型連續(xù)式CO₂激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小型連續(xù)式CO2激光器。
背景技術(shù)：
目前激光器已經(jīng)廣泛用于民用、航空、軍事、雕亥|J、切割等行業(yè)。在軍事領(lǐng)域中，激光武器作為一種新概念武器，以其快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優(yōu)異性能，越來越受到世界多國的重視。鑒于激光武器的重要作用和地位，美、俄、以色列和其他一些發(fā)達國家都投入了巨額資金，制定了宏大計劃，組織了龐大的科技隊伍，開發(fā)激光武器。目前國內(nèi)外激光部隊的手持激光武器大多采用的是脈沖式，其需要龐大的電源來維持消耗。而且氣體激光管工作時會產(chǎn)生大量熱量，因此冷卻系統(tǒng)非常重要。目前通常采 用純水冷的方式進行激光管的冷卻，但這種方式的過冷卻系統(tǒng)非常大。此外，其他種種原因也造成現(xiàn)有激光器的體積過于龐大，難以手持使用，并且難以在微型武器上實現(xiàn)長時間持續(xù)使用。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了一種小型連續(xù)式CO2激光器，能夠大幅減小激光器的體積和重量，延長其續(xù)航時間，且提高安全性，為手持使用提供了基礎(chǔ)。該方案是這樣實現(xiàn)的—種小型連續(xù)式CO2激光器,包括激光器殼體,設(shè)置在激光器殼體中的電源、高頻電路、升壓變壓器、CO2激光管、水冷設(shè)備、風(fēng)冷設(shè)備、靜電吸收組件；所述電源的正極依次串聯(lián)泵開關(guān)、鎖開關(guān)、發(fā)射開關(guān)后連接高頻電路的電源正極，高頻電路的電源負極連接電源負極；高頻電路產(chǎn)生的高頻振蕩信號作為升壓變壓器的驅(qū)動信號；升壓變壓器采用填充聚碳酸酯的升壓變壓器，其根據(jù)驅(qū)動信號產(chǎn)生高壓電輸出給CO2激光管的正極，CO2激光管的負極連接電源負極；水冷設(shè)備具體包括散熱器、半導(dǎo)體制冷片、水冷換熱器、水箱、循環(huán)水泵、第一溫控開關(guān)；風(fēng)冷設(shè)備包括鼓風(fēng)式散熱扇；半導(dǎo)體制冷片的熱端貼于散熱器上，半導(dǎo)體制冷片的冷端貼于水冷換熱器，第一溫控開關(guān)貼在散熱器連接半導(dǎo)體制冷片的一面，接近但不接觸半導(dǎo)體制冷片；鼓風(fēng)式散熱扇的出風(fēng)口位于散熱器一側(cè)，為散熱器提供風(fēng)冷源；在水路方面，水冷換熱器的兩個水冷液接口其中一個通過管道連接水箱的水冷液出口，另一個通過管道連接CO2激光管鏡頭處的水冷液入口 ；水箱的水冷液入口通過管道連接循環(huán)水泵的排水口，循環(huán)水泵的吸水口通過管道接入CO2激光管尾部的水冷液出口 ；在電路方面，循環(huán)水泵兩電源端的一端經(jīng)由泵開關(guān)連接電源正極，循環(huán)水泵的另一端連接電源負極；鼓風(fēng)式散熱扇兩電源端的一端通過一風(fēng)機開關(guān)連接電源正極，并且通過第一溫控開關(guān)連接半導(dǎo)體制冷片，鼓風(fēng)式散熱扇的另一端與半導(dǎo)體制冷片并聯(lián)后接入電源負極；所述第一溫控開關(guān)為常關(guān)開關(guān)，其切換溫度選取值為小于半導(dǎo)體制冷片最高安全溫度5°c ^lO0C ；[0010]靜電吸收組件包括靜電吸收線路控制開關(guān)、連接線路和多個LED燈；連接線路的長度至少繞激光器殼體內(nèi)表面一周，如果激光器殼體為金屬材質(zhì)，則連接線路采用漆包線，如果激光器殼體為絕緣材質(zhì)，則連接線路采用裸線；連接線路上串接多個LED燈；靜電吸收線路控制開關(guān)也串接在連接線路上；連接線路兩端分別連接電源的正負極，在連接線路與電源負極相接處，串接一線繞電阻。其中，所述半導(dǎo)體制冷片選用TEC1-1270X系列，其中X的取值為根據(jù)0)2激光管的輸出功率P，代入公式(P/60%-P) /60%，得到半導(dǎo)體制冷片總功率Ptl,初步確定X，使得12XX的乘積大于Ptl ;選取初步確定的一個或一個以上的TEC1-1270X進行試驗，并監(jiān)測水箱溫度，如果水箱溫度穩(wěn)定在2(T25度，則選取當(dāng)前試驗所采用的TEC1-1270X作為本激光器的半導(dǎo)體制冷片。較佳地，靜電吸收線路控制開關(guān)設(shè)置在靠近電源正極的位置；串接連接線路上的線繞電阻為低阻值線繞電阻，其阻值為根據(jù)電源提供的電源除以LED燈的工作電流，將得到的電阻范圍除以總LED燈的個數(shù)，算出每個LED燈的阻值范圍X，從連接線路中去除一個LED燈，串聯(lián)一個阻值在阻值范圍X內(nèi)的電阻，即為所述低阻值線繞電阻。 較佳地，升壓變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的負極連接在一起接入高頻電路低壓輸出負極；升壓變壓器高壓輸出端和低壓側(cè)負極之間的空氣中垂直距離大于4cm，同時固定升壓變壓器的所有螺絲均連接到一第二線繞電阻一端，該第二線繞電阻另一端接耐壓3萬伏的高壓瓷片電容后接到電源負極。較佳地，電源選用輸出電壓為11. I疒14. 8V、輸出功率300W以上的大功率動力鋰聚合物電池。有益效果本實用新型針對連續(xù)式CO2激光器，為了使其小型化、持續(xù)工作且具有安全性，本實用新型在CO2激光器中采用了水循環(huán)系統(tǒng)，且水循環(huán)系統(tǒng)使用半導(dǎo)體制冷片，使得整個水循環(huán)系統(tǒng)的冷卻效率大大增加，并且減小了整個水循環(huán)系統(tǒng)的體積，從而大幅減小激光器的體積和重量。通過半導(dǎo)體制冷片的選型能夠保證半導(dǎo)體制冷片的有效制冷，使得槍體產(chǎn)生的熱量能夠及時高效的排出。電源部分采用大功率動力鋰聚合物電池，能夠在保持較長工作時間的情況下，減小連續(xù)式CO2激光器的體積。通過設(shè)置多個開關(guān)，一方面保證整個系統(tǒng)有效工作，另一個方面保證使用者的安全性。本實用新型從多個方向進行了安全性考慮，包括靜電釋放、升壓變壓器自放電和漏電的可能性、過熱保護和提醒、以及各種關(guān)聯(lián)開關(guān)的設(shè)計，等等，從各個方面保障使用者安全性。此外，實用新型通過電路元件以及各類器件的選擇，能夠保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和持續(xù)時間。

圖I為本實用新型小型CO2激光器的總體原理圖。圖2為本實用新型小型CO2激光器的電路原理圖。圖3為本實用新型小型CO2激光器的布置圖。[0023]圖4為靜電吸收組件的設(shè)計原理圖。圖5為圖3中小型CO2激光器后部的俯視圖。圖6 (a)為高頻電路原理圖的一部分，圖6 (b)為該高頻電路原理圖的另一部分。其中，I-電源，2-高頻電路，21-泵開關(guān)，22-鎖開關(guān)，23-發(fā)射開關(guān)，3_升壓變壓器，4-C02激光管，51-散熱器，52-半導(dǎo)體制冷片，53-水冷換熱器，54-水箱，55-循環(huán)水泵，56-第一溫控開關(guān)，61-鼓風(fēng)式散熱扇，62-風(fēng)機，71-靜電吸收線路控制開關(guān)，72-連接線路，73-LED燈，81-瞄準具觸點開關(guān)，82-LD，10-隔板，11-阻燃聚氨酯海綿，12、13-固定架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。本實用新型提供了一種小型連續(xù)式CO2激光器，如圖I所示，包括激光器殼體，設(shè)置在殼體中的電源I、高頻電路2、升壓變壓器3、CO2激光管4、水冷設(shè)備、風(fēng)冷設(shè)備、靜電吸收組件。其中，水冷設(shè)備為CO2激光管4提供冷卻水，其具體包括散熱器51、半導(dǎo)體制冷片52、水冷換熱器53、水箱54、循環(huán)水泵55、第一溫控開關(guān)56 ;風(fēng)冷設(shè)備包括鼓風(fēng)式散熱扇61和風(fēng)機62。 高壓部分電源，采用輸出電壓為11. IV 14.8V、輸出功率300W以上的大功率動力鋰聚合物電池，其有效地保證續(xù)航時間，具有較好的穩(wěn)定性，且體積小。如圖2的電路連接圖所示，電源I的正極依次串聯(lián)泵開關(guān)21、鎖開關(guān)22、發(fā)射開關(guān)23后連接高頻電路2中的電源正極，高頻電路2的電源負極連接電源I負極。高頻電路2產(chǎn)生的高頻振蕩電流作為升壓變壓器3的驅(qū)動信號，高頻振蕩電流的振蕩頻率根據(jù)升壓變壓器3的需求進行設(shè)置，為了實現(xiàn)CO2激光管的連續(xù)輸出，振蕩頻率至少為1000Hz。圖6為高頻電路的原理圖。如圖6所示，兩個二極管并聯(lián)后，陽極連接電壓I正極，陰極作為高頻電路的正極輸出；兩個20 Q的線繞電阻Rl、R2并聯(lián)后，一端連接電源I負極的同時進一步通過電容C2連接高頻電路的正極輸出，另一端通過電容Cl連接高頻電路的正極輸出的同時進一步連接到MOS管IRF540的源極，IRF540漏極作為高頻電路的負極輸出，IRF540柵極引出作為a端，Cl和C2的連接處引出作為c端，Cl未連接C2的一端引出作為b端，C2未連接Cl的一端引出作為d端；其中，20 Q的線繞電阻Rl、R2的加入有利于輸出信號的穩(wěn)定。該高頻電路還包括電流型PWM控制器UC3845，其連接關(guān)系如下反饋端(2腳)通過兩個串聯(lián)的6. IkQ電阻連接d端，取樣端(3腳)連接b端，RT/CT端(4腳)、參考電壓Vref端(8腳)、和Vcc端各自通過一個電容連接d端,其中Vref端和Vcc端連接的電容均為0. IiiF ;并且，RT/CT端和Vref端之間串聯(lián)6. IkQ電阻，Vcc端通過20 Q的電阻接c端，同時通過47 ii F的電容接d端；輸出端(6腳)通過200 Q和R3=6. IkQ的電阻分壓后接入a端,且R3電阻接入d端；GND端(5腳)接d端。為了增強本實用新型的適用范圍，該高頻電路中的元器件均采用軍品級。升壓變壓器3根據(jù)驅(qū)動信號產(chǎn)生至少I. 4萬伏特的高壓電輸出給CO2激光管4的正極，CO2激光管4的負極連接電源I負極。升壓變壓器3采用填充聚碳酸酯的升壓變壓器，其高壓側(cè)和低壓側(cè)的負極連接在一起接入高頻電路低壓輸出負極，形成共陰接地的形式，具有耐高壓(防擊穿)、耐高頻，能夠大幅度減少靜電泄漏的優(yōu)點。而且線路上的兩進一出能夠減小電路復(fù)雜程度。升壓變壓器3高壓輸出端和低壓側(cè)負極之間盡量遠離，具體來說使二者之間的空氣中垂直距離大于4cm，從而大幅減少高壓包自放電、漏電的可能性。同時固定升壓變壓器3的所有螺絲均連接到線繞電阻一端，線繞電阻另一端接耐壓3萬伏、IOOOpF的高壓瓷片電容后接到電源I負極，能夠進一步防止靜電泄漏。這里的線繞電阻可以選用1000^1700 Q 的電阻。 低壓部分包括結(jié)構(gòu)連接和電路連接結(jié)構(gòu)連接方面如圖I所示，半導(dǎo)體制冷片52的熱端貼于散熱器51上，半導(dǎo)體制冷片52的冷端貼于水冷換熱器53,從而形成熱交換,為水冷換熱器降溫。第一溫控開關(guān)56貼在散熱器51連接半導(dǎo)體制冷片52的一面，且不接觸半導(dǎo)體制冷片52。鼓風(fēng)式散熱扇61的出風(fēng)口位于 且緊貼散熱器51 —側(cè)，為散熱器提供風(fēng)冷源。在水路方面，水冷換熱器53的兩個水冷液接口其中一個通過管道連接水箱54的水冷液出口，另一個通過管道連接CO2激光管4鏡頭處的水冷液入口 ；水箱54的水冷液入口通過管道連接循環(huán)水泵55的排水口，循環(huán)水泵55的吸水口通過管道接入CO2激光管4尾部的水冷液出口。本實用新型中的管道采用軟質(zhì)硅膠半透明管，其抗老化、強度高、連接處緊密，半透明的特性可以讓使用者輕易看到水冷液中的氣泡，本實用新型設(shè)計水箱的水冷液出口位于水箱下部，水冷液入口位于水箱上部，可以保證多個傾斜角度使用本激光器不會使空氣進入管路。本實用新型中，水冷液采用去離子水+乙二醇+丙三醇5:3:1的混合物。去離子水可以消去水中離子對于激光管、水冷換熱器等器件和接口處的腐蝕性；丙三醇可以大幅度提高混合液體的沸點，減少混合液體的蒸汽聚集；乙二醇可以提高混合液體的沸點，降低丙三醇引起的粘度上升，提高混合液體蒸汽的閃點，提高穩(wěn)定性。本實用新型的這種混合物水冷液能夠大幅度降低混合液體冰點，增大激光器適用環(huán)境范圍，防止半導(dǎo)體制冷過冷導(dǎo)致水冷液凝固。優(yōu)選地，在水冷液中附加極微量氯化鈣與潤滑液，大幅度減少液體對器件的腐蝕作用，并對泵浦軸有一定的保養(yǎng)潤滑作用。此外，還可以在水冷液中加入少量的色劑，例如熒光綠、蘇丹紅或者亮藍色素等等，其不僅能夠吸收激光管壁“泄漏”出來的其他波段光線與紅外線，減少對外界的影響；而且，乙二醇有一定毒性，帶有顏色的液體，也對他人有一定的警示作用。本實施例中，半導(dǎo)體制冷片采用TEC1-1270X系列，X從1_9的整數(shù)中選取。X的確定過程為C02激光管輸出功率采用P (單位瓦)表示，CO2激光管的輸出效率不超過40%，換句話說，60%以上的能量都用來生熱，因此生熱功率Qp=P/40%-P。半導(dǎo)體制冷片的冷效率為60%，如果將CO2激光管全部生熱抵消掉，半導(dǎo)體制冷片總功率PQ=Qp/60%= (P/40%-P)/60%。那么在選取X時，根據(jù)CO2激光管輸出功率為P例如為15W，代入上述公式得到半導(dǎo)體制冷片功率Ptl約為40W;初步確定X，使得12 X X的乘積大于匕。由于40W= 12 XX，因此初步確定X應(yīng)該大于或等于4 (X取整，單片不大于9)。但這只是根據(jù)理論確定的值?？紤]到半導(dǎo)體制冷片熱面溫度將被控制在55°C以下，且半導(dǎo)體制冷片冷熱兩面理論溫差60°C，實際溫差45°C左右，因此控制CO2激光管水冷液的冷面溫度應(yīng)該位置在10°C以下，才能保證半導(dǎo)體制冷片不經(jīng)常被切斷，而冷面在10°C度左右時，水箱溫度大概處于室溫上下，因此本實用新型還需要通過試驗確定最終的選定型號。具體為選取初步確定的一個或一個以上的TEC1-1270X進行試驗，并監(jiān)測水箱溫度，如果水箱溫度穩(wěn)定在2(T25度，則選取當(dāng)前試驗所采用的TEC1-1270X作為本激光器的半導(dǎo)體制冷片。在本實施例中，可以選取TEC1-12706和TEC1-12709進行試驗，最終獲知當(dāng)采用TEC1-12706時，水箱溫度從30下降到23度左右，采用TEC1-12709時，水箱溫度穩(wěn)定在更低溫度。但是考慮到半導(dǎo)體制冷片本身的效率，因此采用TEC1-12706即可。電路連接方面 如圖2所示，循環(huán)水泵55兩電源端的一端經(jīng)由泵開關(guān)21連接電源正極，另一端連接電源負極。那么，只有泵開關(guān)上電，循環(huán)水泵開始工作，水冷液流動起來，高壓部分才能開始工作，流動的水冷液對激光管4有一定的熱緩沖作用，當(dāng)半導(dǎo)體制冷片52與鼓風(fēng)式散熱扇61未啟動時，可以使激光器短時間內(nèi)正常工作，并且保證了激光管溫度不會過高。前面已經(jīng)提到，電源I正極與高頻電路的連接線路上，還串接有鎖開關(guān)22和發(fā)射開關(guān)23，其中，鎖開關(guān)具有鑰匙，當(dāng)采用鑰匙將鎖開關(guān)解鎖后，線路連通，允許高壓部分工作，鎖開關(guān)能夠有效地保證激光器的使用安全。發(fā)射開關(guān)23采用觸點開關(guān)，在泵開關(guān)21和鎖開關(guān)22均連通的情況下，按下發(fā)射開關(guān)23高壓部分真正開始工作，產(chǎn)生激光并發(fā)射出去。鼓風(fēng)式散熱扇61兩電源端的一端通過一風(fēng)機開關(guān)連接電源I正極，并且通過第一溫控開關(guān)連接半導(dǎo)體制冷片52，風(fēng)機62的另一端與半導(dǎo)體制冷片52并聯(lián)后接入電源I負極。其中，第一溫控開關(guān)56為常關(guān)開關(guān)，其切換溫度選取55°C。在正常情況下，半導(dǎo)體制冷片52接通電源正常工作，由于第一溫控開關(guān)是貼在散熱器連接半導(dǎo)體制冷片的一面，且距離半導(dǎo)體制冷片很近，因此當(dāng)半導(dǎo)體制冷片溫度過高時，這里是高于55°C時，第一溫控開關(guān)自動斷開，從而自動切換半導(dǎo)體制冷片電源，使之迅速通過散熱器將熱量導(dǎo)出。待冷卻到55°C以下時，第一溫控開關(guān)自動閉合，半導(dǎo)體制冷片又開始工作。第一溫控開關(guān)能夠保護半導(dǎo)體制冷片器件，防止其熱面因長時間工作造成溫度過高導(dǎo)致?lián)p壞，延長其使用壽命。半導(dǎo)體熱面最高承受溫度為60°C，這里設(shè)置55°C是為了緩沖，防止半導(dǎo)體制冷片52溫度短時間內(nèi)突然升高。同理，也可以在水箱內(nèi)壁或外壁上貼第二溫控開關(guān)，該第二溫控開關(guān)為常開開關(guān)，其切換溫度選取45°C。第二溫控開關(guān)的一端通過千歐級的高阻值電阻連接泵開關(guān)21未連接電源正極的一端，另一端通過第五LED即LED5接電源I負極。在正常工作情況下，第二溫控開關(guān)斷開，LED5不亮，當(dāng)水箱溫度上升到45°C以上時，第二溫控開關(guān)接通，LED5被點亮，從而起到水箱過熱提醒的作用。第二溫控開關(guān)的斷開同時提示使用者激光功率將降低，需要使用者采用措施。高壓器件有一定的靜電釋放，因此為了保證使用者的安全，本實用新型設(shè)計了靜電吸收組件，其包括靜電吸收線路控制開關(guān)71、連接線路72和多個LED燈73。如圖4所示，連接線路72的長度至少繞激光器殼體內(nèi)表面一周，如果激光器殼體為金屬材質(zhì)，則連接線路72采用漆包線，如果激光器殼體為絕緣材質(zhì)，則連接線路72采用裸線。連接線路72上串接多個LED燈73 ;靜電吸收線路控制開關(guān)71也串接在連接線路72上，連接線路72兩端分別連接電源I的正負極。靜電吸收線路控制開關(guān)71設(shè)置在靠近電源I正極的位置；如果有靜電累積或者泄露，環(huán)路LED燈會將多余腔內(nèi)電荷收集，并釋放到電源I負極，防止靜電泄漏并對人造成傷害。同時，在連接線路與電源I負極相接的地方，設(shè)置有一低阻值線繞電阻，起到保護電路作用，并擔(dān)當(dāng)鎮(zhèn)流器職責(zé)，防止靜電卸載瞬間電流過大，對電池或者LED造成傷害，將電荷緩和的釋放給負極。該低阻值色環(huán)電阻的阻值為根據(jù)電源提供的電源除以LED燈73的工作電流，將得到的電阻范圍除以總LED燈73的個數(shù)，算出每個LED燈的阻值范圍X，從連接線路72中去除一個LED燈，串聯(lián)一個阻值在阻值范圍X內(nèi)的電阻，即為所述低阻值色環(huán)電阻。本實用新型的激光器還可以作為手持設(shè)備，為了便于掌控激光光束的范圍，還在激光器上設(shè)置瞄準器；瞄準器包括瞄準器觸點開關(guān)81和半導(dǎo)體激光器(LD) 82,LD 82通過瞄準器觸點開關(guān)81接電源I正極，LD 82另一端接電源I負極。三個LD 82形成了三點瞄準形式，將不可見10. 64 y m激光光束固定在3條紅色光線之內(nèi)，有效地防止使用不當(dāng)對他人或者牲畜造成傷害。為了方便使用者監(jiān)視激光器各部件的工作狀態(tài)，優(yōu)選地，在很多器件回路上設(shè)置了用于提示狀態(tài)的LED燈。具體來說，如圖2所示，升壓變壓器3向CO2激光管4輸送高壓電的線路上串接LEDl ;循環(huán)水泵55通過LED2連接電源I負極；鼓風(fēng)式散熱扇61通過LED3接入電源I負極；半導(dǎo)體制冷片52通過LED4接入電源I負極。圖3示出了本實用新型激光器的一種較佳地布局方式。如圖3所示，激光器殼體為長方體結(jié)構(gòu)，激光器殼體的前部和中部米用一塊隔板10分為上下兩層，隔板10材料與殼體材料相同，隔板10上鋪放阻燃密質(zhì)聚氨酯海綿11，實際上本激光器上管路的保溫、抗震墊材都可以采用阻燃聚氨酯海綿，其能夠有效地絕熱，緩沖連接處對脆弱激光管的沖擊，達到很好的保護效果，并且在使用不當(dāng)或者故障時高壓電弧放電時，有效阻止火花引起明火，起到絕緣、阻燃的作用。鋪放阻燃聚氨酯海綿的隔板同時將電路部分與激光管分割到兩個獨立空間，使電路因為工作而生出的熱不能對激光管需要較冷環(huán)境造成影響。鋪放阻燃聚氨酯海綿的隔板10上放置CO2激光管4，采用前后兩個固定架12、13將CO2激光管4固定在隔板上。CO2激光管4激光出口的前方設(shè)置瞄準具中的LD82。激光器殼體后部未分層的空間以能夠容納下鼓風(fēng)式散熱扇61和相互貼附在一起的散熱器51、半導(dǎo)體制冷片52、水冷換熱器53為準。從激光器殼體前端向后端做縱剖面，則散熱器51、半導(dǎo)體制冷片52、水冷換熱器53均平行于所述縱剖面設(shè)置，鼓風(fēng)式散熱扇61設(shè)置在激光器殼體內(nèi)部的尾部，且鼓風(fēng)式散熱扇61的出風(fēng)口朝向激光器殼體前部,并緊貼散熱器51，如圖5所示殼體后部俯視圖。水箱54架設(shè)在鼓風(fēng)式散熱扇61上方，水箱54的水冷液出口位于水箱下部，水箱54的水冷液入口，位于水箱上部；安裝時，水箱和水管中的水冷液內(nèi)無氣泡。隔板下面的空間，從激光器殼體前端到后端依次放置風(fēng)機62、高頻電路的電路板以及升壓變壓器3 ;風(fēng)機62用于對高頻電路散熱，其也連接到電源上。高頻電路的電路板采用鋁箔或石墨片或鐵箱構(gòu)成防護層對電路板進行靜電防護，防止由于使用不當(dāng)造成激光管高壓包高壓泄漏回火，擊壞PCB板及元件。并且將防護層通過高阻值色環(huán)電阻接到電源I負極。激光器殼體后端底部的外側(cè)設(shè)有電池倉，電源I置于電池倉中。電池倉前端與激光器殼體底部采用三角形艙室連接，發(fā)射開關(guān)23布置于該三角形艙室處。其他開光設(shè)置在激光器殼體的外側(cè)上。如圖3所示的示例，鎖開關(guān)22設(shè)置在殼體尾部，泵開關(guān)21、靜電吸收線路控制開關(guān)71、風(fēng)機開關(guān)、瞄準具觸電開關(guān)設(shè)置在殼體側(cè)壁上。綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種小型連續(xù)式CO2激光器，其特征在于，包括激光器殼體，設(shè)置在激光器殼體中的電源(I)、高頻電路(2)、升壓變壓器(3)、CO2激光管(4)、水冷設(shè)備、風(fēng)冷設(shè)備、靜電吸收組件； 所述電源(I)的正極依次串聯(lián)泵開關(guān)(21)、鎖開關(guān)(22)、發(fā)射開關(guān)(23)后連接高頻電路(2)的電源正極，高頻電路的電源負極連接電源(I)負極；高頻電路(2)產(chǎn)生的高頻振蕩信號作為升壓變壓器(3)的驅(qū)動信號；升壓變壓器(3)采用填充聚碳酸酯的升壓變壓器，其根據(jù)驅(qū)動信號產(chǎn)生高壓電輸出給CO2激光管(4)的正極，CO2激光管(4)的負極連接電源(I)負極； 水冷設(shè)備具體包括散熱器(51)、半導(dǎo)體制冷片(52)、水冷換熱器(53)、水箱(54)、循環(huán)水泵(55)、第一溫控開關(guān)(56);風(fēng)冷設(shè)備包括鼓風(fēng)式散熱扇(61)； 半導(dǎo)體制冷片(52)的熱端貼于散熱器(51)上，半導(dǎo)體制冷片(52)的冷端貼于水冷換熱器(53)，第一溫控開關(guān)(56)貼在散熱器(51)連接半導(dǎo)體制冷片(52)的一面，接近但不接觸半導(dǎo)體制冷片(52);鼓風(fēng)式散熱扇(61)的出風(fēng)口位于散熱器(51) —側(cè),為散熱器提供風(fēng)冷源；在水路方面，水冷換熱器(53)的兩個水冷液接口其中一個通過管道連接水箱(54)的水冷液出口，另一個通過管道連接CO2激光管(4)鏡頭處的水冷液入口 ；水箱(54)的水冷液A 口通過管道連接循環(huán)水泵(55 )的排水口，循環(huán)水泵(55 )的吸水口通過管道接入CO2激光管(4)尾部的水冷液出口 ；在電路方面，循環(huán)水泵(55)兩電源端的一端經(jīng)由泵開關(guān)(21)連接電源(I)正極，循環(huán)水泵(55)的另一端連接電源(I)負極；鼓風(fēng)式散熱扇(61)兩電源端的一端通過一風(fēng)機開關(guān)連接電源(I)正極，并且通過第一溫控開關(guān)連接半導(dǎo)體制冷片(52)，鼓風(fēng)式散熱扇(61)的另一端與半導(dǎo)體制冷片(52)并聯(lián)后接入電源(I)負極；所述第一溫控開關(guān)(56)為常關(guān)開關(guān)，其切換溫度選取值為小于半導(dǎo)體制冷片最高安全溫度5°C ^lO0C ； 靜電吸收組件包括靜電吸收線路控制開關(guān)(71)、連接線路(72)和多個LED燈(73)；連接線路(72)的長度至少繞激光器殼體內(nèi)表面一周，如果激光器殼體為金屬材質(zhì)，則連接線路(72)采用漆包線，如果激光器殼體為絕緣材質(zhì)，則連接線路(72)采用裸線；連接線路(72)上串接多個LED燈(73);靜電吸收線路控制開關(guān)(71)也串接在連接線路(72)上；連接線路(72)兩端分別連接電源(I)的正負極，在連接線路(72)與電源(I)負極相接處，串接一線繞電阻。
2.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，升壓變壓器(3)高壓側(cè)和低壓側(cè)的負極連接在一起接入高頻電路低壓輸出負極；升壓變壓器(3)高壓輸出端和低壓側(cè)負極之間的空氣中垂直距離大于4cm，同時固定升壓變壓器(3)的所有螺絲均連接到一第二線繞電阻一端，該第二線繞電阻另一端接耐壓3萬伏的高壓瓷片電容后接到電源(I)負極。
3.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，在水箱上貼第二溫控開關(guān)，該第二溫控開關(guān)為常開開關(guān)，其切換溫度選取范圍為45°C ;第二溫控開關(guān)的一端通過一個千歐級的高阻值電阻連接泵開關(guān)(21)未連電源(I)正極的一端；第二溫控開關(guān)的另一端通過第五LED接電源(I)負極。
4.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，電源(I)選用輸出電壓為11.1V 14. 8V、輸出功率300W以上的大功率動力鋰聚合物電池。
5.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，所述高頻電路包括兩個二極管并聯(lián)后，陽極連接電壓(I)正極，陰極作為高頻電路的正極輸出；兩個20Q的線繞電阻Rl、R2并聯(lián)后，一端連接電源(I)負極的同時進一步通過電容C2連接高頻電路的正極輸出，另一端通過電容Cl連接高頻電路的正極輸出的同時進一步連接到MOS管IRF540的源極，IRF540的漏極作為高頻電路的負極輸出，IRF540的柵極引出作為a端，Cl和C2的連接處引出作為c端，Cl未連接C2的一端引出作為b端，C2未連接Cl的一端引出作為d端；該高頻電路還包括電流型PWM控制器UC3845，其連接關(guān)系如下反饋端通過兩個串聯(lián)的6. IkQ電阻連接d端,取樣端連接b端，Rt/Ct端、參考電壓Vref端和Vcc端各自通過一個電容連接d端，其中Vref端和Vcc端連接的電容均為0. IyF ;并且，RT/CT端和Vref端之間串聯(lián)6. IkQ電阻,Vcc端通過20 Q的電阻接c端，同時通過47 ii F的電容接d端；輸出端通過200 Q和R3=6. Ik Q的電阻分壓后接入a端，且R3電阻連接d端；GND端接d端。
6.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于，進一步包括瞄準器；瞄準器包括瞄準器觸點開關(guān)(81)和半導(dǎo)體激光器LD (82)，LD (82)通過瞄準器觸點開關(guān)(81)接電源正極，LD(82)另一端接電源負極，三個LD構(gòu)成三點式瞄準器。
7.如權(quán)利要求I至6任意一項所述的激光器，其特征在于，所述激光器殼體為長方體結(jié)構(gòu)，激光器殼體的前部和中部采用一塊隔板(10)分為上下兩層，隔板(10)上鋪放阻燃密質(zhì)聚氨酯海綿(11);阻燃密質(zhì)聚氨酯海綿(11)上放置CO2激光管(4)，采用前后兩個固定架(12、13)將CO2激光管(4)固定在隔板(10)上；激光器殼體后部未分層的空間以能夠容納下鼓風(fēng)式散熱扇(61)以及相互貼附在一起的散熱器(51)、半導(dǎo)體制冷片(52)、水冷換熱器(53)為準；從激光器殼體前端向后端做縱剖面，則散熱器(51)、半導(dǎo)體制冷片(52)、水冷換熱器(53)均平行于所述縱剖面設(shè)置，鼓風(fēng)式散熱扇(61)設(shè)置在激光器殼體內(nèi)部的尾部，且鼓風(fēng)式散熱扇(61)的出風(fēng)口朝向激光器殼體前部,并緊貼散熱器(51)； 水箱(54)架設(shè)在鼓風(fēng)式散熱扇(61)上方，水箱(54)的水冷液出口位于水箱下部，水箱(54)的水冷液入口，位于水箱上部；安裝時，水箱和水管中的制冷液內(nèi)無氣泡； 隔板下面的空間，從激光器殼體前端到后端依次放置風(fēng)機(62)、高頻電路的電路板以及升壓變壓器；高頻電路的電路板采用鋁箔或石墨片或鐵箱構(gòu)成防護層對電路板進行靜電防護，并且將防護層通過電阻接到電源負極； 激光器殼體后端底部的外側(cè)設(shè)有電池倉，電源置于電池倉中；電池倉前端與激光器殼體底部采用三角形艙室連接，發(fā)射開關(guān)(23)布置于該三角形艙室處。
專利摘要本實用新型公開了一種小型連續(xù)式CO2激光器，可減小激光器的體積和重量，且提高安全性。包括電源、高頻電路、升壓變壓器、CO2激光管、水冷設(shè)備、風(fēng)冷設(shè)備；其中，升壓變壓器采用填充聚碳酸酯的升壓變壓器；半導(dǎo)體制冷片的熱端貼于散熱器上，半導(dǎo)體制冷片的冷端貼于水冷換熱器，第一溫控開關(guān)貼在散熱器連接半導(dǎo)體制冷片的一面，接近但不接觸半導(dǎo)體制冷片；鼓風(fēng)式散熱扇的出風(fēng)口位于散熱器一側(cè)，為散熱器提供風(fēng)冷源；在水路方面，水冷換熱器的兩個水冷液接口其中一個通過管道連接水箱的水冷液出口，另一個通過管道連接CO2激光管鏡頭處的水冷液入口；水箱的水冷液入口通過管道連接循環(huán)水泵的排水口，循環(huán)水泵的吸水口通過管道接入CO2激光管尾部的水冷液出口。
文檔編號H01S3/223GK202503190SQ20112053866
公開日2012年10月24日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者于堃 申請人:于堃