一種射頻CO₂激光器及其使用的平板電極、螺紋孔結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種射頻CO2激光器及其使用的平板電極、螺紋孔結(jié)構(gòu)，射頻CO2激光器包括密封殼體、平板電極和填充在所述密封殼體和平板電極之間的氣體；所述密封殼體上設(shè)置有用于抽真空、充氣的接口；所述平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔，所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。本發(fā)明，在平板電極上設(shè)計了改進的螺紋孔結(jié)構(gòu)，有效地解決了螺紋孔中殘留雜質(zhì)氣體的問題和密封腔體抽真空不徹底的問題，密封腔體內(nèi)的氣體可保持穩(wěn)定性，使得射頻CO2激光器的工作壽命較長。
【專利說明】
一種射頻CO2激光器及其使用的平板電極、螺紋孔結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光器，特別是涉及一種射頻CO2激光器及其使用的平板電極、螺紋孔結(jié)構(gòu)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]射頻⑶2激光器，由于其性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛，國內(nèi)外廠商都竟相發(fā)展。此外，射頻CO2激光器運轉(zhuǎn)模式可在連續(xù)、脈沖、增益開關(guān)和調(diào)Q之間進行選擇，這給加工帶來了諸多靈活性，從而博得了材料加工、醫(yī)療外科和激光雷達等業(yè)界人士的青睞。
[0003]射頻CO2激光器，一般由射頻激勵源、增益介質(zhì)和諧振腔構(gòu)成。其中增益介質(zhì)是特定的混合氣體。諧振腔由具有光反饋放大作用的諧振腔鏡和形成放電區(qū)的金屬板條電極兩部分組成。對于實際工作中的射頻CO2激光器，其諧振腔的電極部分和增益介質(zhì)是處在一個密封的殼體之中，以便于諧振腔的電極在一個只有特定成分的混合氣體中產(chǎn)生放電。目前已有的射頻CO2激光器，在工作一段時間后，經(jīng)常出現(xiàn)激光器輸出光束質(zhì)量變差的問題，進而目前已有的激光器的工作壽命均較短。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:彌補上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種射頻CO2激光器及其使用的平板電極、螺紋孔結(jié)構(gòu)，射頻CO2激光器的工作壽命較長。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決:
[0006]—種射頻0)2激光器，包括密封殼體、平板電極和填充在所述密封殼體和平板電極之間的氣體;所述密封殼體上設(shè)置有用于抽真空、充氣的接口；所述平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔，所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。
[0007]優(yōu)選的技術(shù)方案中，
[0008]所述光孔沿所述螺紋孔的徑向設(shè)置。
[0009]所述光孔與所述螺紋孔在整個徑向是連通的，所述光孔的深度大于所述螺紋孔的螺紋長度。
[0010]所述光孔的深度與所述螺紋孔的鉆孔深度一致。
[0011 ]所述螺紋孔中安裝有所述射頻CO2激光器的電感線圈。
[0012]所述光孔相對于所述螺紋孔垂直設(shè)置。
[0013]所述氣體為由CO2、N2和He三種氣體混合而成的混合氣體。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進一步的技術(shù)方案予以解決:
[0015]—種用于如上所述的射頻CO2激光器的平板電極，所述平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔;所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。
[0016]—種用于如上所述的射頻CO2激光器的螺紋孔結(jié)構(gòu)，包括螺紋孔和光孔;所述螺紋孔為盲孔，所述光孔開設(shè)在所述螺紋孔周圍，與所述螺紋孔連通，且至少是所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是:
[0018]本發(fā)明的射頻CO2激光器，在平板電極上設(shè)計了改進的螺紋孔結(jié)構(gòu)，在螺紋孔周圍開設(shè)有至少底部是連通的光孔。這樣，在裝配CO2激光器的過程中，將螺釘擰入螺紋孔后進行抽真空時，螺紋孔底部的雜質(zhì)氣體從光孔中出來，而不會殘留在螺紋孔中。密封殼體中填充的氣體即使在激光器工作一段時間后也不會被污染，混合氣體可保持穩(wěn)定，從而激光器輸出激光的功率穩(wěn)定，光束的質(zhì)量不會受到影響，激光器的工作壽命較長。本發(fā)明中改善的螺紋孔結(jié)構(gòu)簡單且易于加工，同時有效地解決了螺紋孔中殘留雜質(zhì)氣體的問題和密封腔體抽真空不徹底的問題，可有效延長激光器的工作壽命。
【【附圖說明】】
[0019]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】中的射頻CO2激光器的密封殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明【具體實施方式】中的平板電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】中的平板電極裝入密封殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的射頻CO2激光器的平板電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的平板電極裝入密封殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6a是本發(fā)明【具體實施方式】中的平板電極的螺紋孔結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6b是本發(fā)明【具體實施方式】中的平板電極的螺紋孔的俯視示意圖；
[0026]圖6c是本發(fā)明【具體實施方式】中的平板電極的螺紋孔的側(cè)視示意圖。
【【具體實施方式】】
[0027]下面結(jié)合【具體實施方式】并對照附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0028]如圖1?3所不，本【具體實施方式】中的射頻C02激光器包括密封殼體10、平板電極60和填充在密封殼體10和平板電極60之間的氣體(圖3中未示意出)。在對密封殼體10抽真空、充氣之前，平板電極60裝入密封殼體10中，且密封殼體10處于密封狀態(tài)。對密封殼體10抽真空、充氣之前，填充在密封殼體10和平板電極60之間的氣體30—般為空氣;對密封殼體10抽真空、充氣之后，填充在密封殼體10和平板電極60之間的氣體30—般為特定成分的混合氣體，也即射頻CO2激光器正常工作需要的混合氣體。本【具體實施方式】中氣體為由CO2、N2和He三種氣體混合而成混合氣體。
[0029]如圖1所示，為射頻CO2激光器的密封殼體10的結(jié)構(gòu)示意圖。因為對于實際中的密封殼體，應(yīng)該有經(jīng)過密封手段處理的能夠開啟閉合的接口處，以便其他的零部件(如平板電極60)能夠裝入殼體內(nèi)部。密封殼體10上設(shè)置有用于抽真空、充氣的接口 11。
[0030]對于平板電極，圖2所示為本【具體實施方式】的平板電極。圖4所示，為現(xiàn)有技術(shù)的平板電極。如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)的平板電極20的表面上有位于兩種不同位置的螺紋孔。一是位于頂面和底面上的螺紋孔21，二是位于左右兩個側(cè)面的螺紋孔22，且均為盲孔。密封殼體10中裝入現(xiàn)有技術(shù)中的平板電極20后的示意圖如圖5所示。在平板電極20裝入密封殼體I中之前，平板電極20頂面和底面上的螺紋孔21和左右兩個側(cè)面上的螺紋孔22中已經(jīng)擰入螺釘40。圖5中僅示意了電極上上半部分的螺紋孔中擰入螺釘，下半部分螺紋孔未擰入螺釘，此是為了對比說明。實際情形中，電極上所有螺紋孔均應(yīng)擰入螺釘來固定安裝電極上的零部件。由于螺紋孔21和22均為盲孔，此時就會在螺紋孔21底部殘留有雜質(zhì)氣體31，在螺紋孔22底部殘留有雜質(zhì)氣體32。31和32為同一種雜質(zhì)氣體(此處用兩種數(shù)字表示是為了說明殘留在兩個不同部位螺紋孔的雜質(zhì)氣體)。
[0031]在密封殼體10中裝配好平板電極20之后，就可以通過密封殼體10上的抽氣、充氣接頭11對密封腔體10進行抽真空。對于射頻⑶2激光器的密封腔體一般抽至10—3Pa以下，然后再充入特定成分的工作用混合氣體30。但是，對于上述殘留在螺紋孔21底部的雜質(zhì)氣體31和殘留在螺紋孔22底部的雜質(zhì)氣體32—般是很難抽出，或者盡管能夠抽出，但也很難抽盡。這樣，在抽真空之后，密封腔體10中電極20上的螺紋孔21和22仍然殘留一部分雜質(zhì)氣體。充入特定成分混合氣體30后，待激光器工作一段時間，隨著密封殼體10內(nèi)部工作的混合氣體30的消耗，殘留在螺紋孔21和22中的雜質(zhì)氣體就會慢慢釋放出來，污染激光器密封腔體1內(nèi)部的特定成分的工作氣體30，降低激光器輸出激光的功率和輸出激光光束的質(zhì)量，影響激光器的整體性能。
[0032]基于上述分析，圖4的平板電極的螺紋孔的結(jié)構(gòu)中擰入螺釘后，會在螺紋孔21和22的底部殘留雜質(zhì)氣體，不利于密封殼體10抽真空。因此，本【具體實施方式】中提出了改進后的電極的螺紋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖2所示，在螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。這樣，當(dāng)將螺釘擰入螺紋孔或者抽真空時，螺紋孔底部的雜質(zhì)氣體就會從光孔中出來，而不會殘留在螺紋孔中，從而解決上述螺紋孔中雜質(zhì)氣體抽不盡的問題，改善激光器的性能，延長激光器工作壽命。此處所述的光孔是指內(nèi)壁光滑的通孔，沒有螺紋、滾花、拉絲等等加工的孔。
[0033]具體地，圖6a?6c是改進后的螺紋孔結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖、俯視圖以及側(cè)視圖。設(shè)置光孔時，可按如下兩種優(yōu)選方式設(shè)置光孔，以便于實現(xiàn)加工。
[0034]第一種方式是，在螺紋孔21旁邊沿徑向設(shè)置一個光孔23。光孔23可在整個徑向上與螺紋實現(xiàn)連通，也可僅在底部與螺紋的底部實現(xiàn)連通。本【具體實施方式】中，光孔23與螺紋孔21之間在整個徑向上是連通的，光孔的深度hl3大于螺紋孔21的螺紋長度hll，從而當(dāng)螺紋孔21中擰入螺釘后，螺釘不會堵住光孔，從而不會影響抽真空的效果。進一步優(yōu)選地，光孔的深度hl3與螺紋孔21的鉆孔深度hl2—致。當(dāng)光孔孔深與鉆孔深度一致時，可以確保螺釘擰入螺紋孔后不會堵住光孔，且這種設(shè)置方式也便于加工制造。需說明的是，當(dāng)光孔孔深和螺紋孔的鉆孔深度不一致時，至少保證螺釘擰入螺紋孔后不會堵住光孔與螺紋孔之間的連通通道即可。
[0035]對于該第一種方式設(shè)置的螺紋孔結(jié)構(gòu)，在擰入螺釘40后，殘留在底部的雜質(zhì)氣體31會在抽真空時從螺紋孔21旁邊的光孔23中被抽出，而不會在抽真空之后仍然殘留在螺紋孔21的底部。這種沿徑向設(shè)置光孔的螺紋孔結(jié)構(gòu)較適合于安裝那些通過螺紋連接但不會覆蓋住螺紋孔21旁邊的光孔23的零部件，如用于安裝射頻CO2激光器中的電感線圈，但是不太適合那些通過螺紋連接后覆蓋住光孔23的零部件。因為如果被螺紋連接的零部件覆蓋了螺紋21旁邊的光孔23，則在抽真空時，螺紋21中殘留的雜質(zhì)氣體同樣不是很容易的從光孔23中被抽出。
[0036]第二種方式是，在螺紋孔22的側(cè)面開一個光孔24，光孔24相對于螺紋孔22垂直設(shè)置，光孔24的底部與螺紋孔22的底部是連通的。圖6c中，h21表示螺紋孔22的螺紋長度，h22表示螺紋孔22的鉆孔深度。
[0037]對于該第二種方式設(shè)置的螺紋孔結(jié)構(gòu)，在擰入螺釘40后，殘留在底部的雜質(zhì)氣體32會在抽真空時從螺紋孔22側(cè)面的光孔24中被抽出，而不會在抽真空之后仍然殘留在螺紋孔22的底部。這種相對垂直設(shè)置光孔的螺紋孔結(jié)構(gòu)適合于第一種改進設(shè)計的螺紋孔結(jié)構(gòu)不適用的零部件，因為其光孔24開在側(cè)面，相對垂直。
[0038]需說明的是，第一種改進方式中沿圓周徑向設(shè)計光孔的方式同樣適用于平板電極上左右兩個側(cè)面上的螺紋孔22，而第二改進方式中沿垂直方向設(shè)計光孔的方式也同樣可以適用于在頂面和底面上的螺紋孔21。針對具體的螺紋孔結(jié)構(gòu)，可靈活選擇優(yōu)選的設(shè)置光孔的形式。
[0039]改進螺紋孔結(jié)構(gòu)設(shè)計的平板電極60的結(jié)構(gòu)如圖2所示。平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔;所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。將該改進后的平板電極60裝入密封腔體10中之后，再對密封腔體10抽真空時，就很容易將平板電極60上螺紋孔21中殘留的雜質(zhì)氣體31和殘留在螺紋孔22底部的雜質(zhì)氣體32抽出。
[0040]本【具體實施方式】中改進的螺紋孔結(jié)構(gòu)簡單且易于加工，同時能有效的解決射頻CO2激光器密封腔體在抽真空時殘留在螺紋孔中雜質(zhì)氣體抽不盡的問題，改善了激光器的性能。
[0041]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種射頻C02激光器，其特征在于:包括密封殼體、平板電極和填充在所述密封殼體和平板電極之間的氣體;所述密封殼體上設(shè)置有用于抽真空、充氣的接口；所述平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔，所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述光孔沿所述螺紋孔的徑向設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述光孔與所述螺紋孔在整個徑向是連通的，所述光孔的深度大于所述螺紋孔的螺紋長度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述光孔的深度與所述螺紋孔的鉆孔深度一致。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述螺紋孔中安裝有所述射頻C02激光器的電感線圈。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述光孔相對于所述螺紋孔垂直設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻CO2激光器，其特征在于:所述氣體為由CO2、N^He三種氣體混合而成的混合氣體。8.—種用于權(quán)利要求1?7任一項所述的射頻CO2激光器的平板電極，其特征在于:所述平板電極上設(shè)置有螺紋孔，且為盲孔;所述螺紋孔周圍開設(shè)有與所述螺紋孔連通的光孔，且至少所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。9.一種用于權(quán)利要求1?7任一項所述的射頻CO2激光器的螺紋孔結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括螺紋孔和光孔;所述螺紋孔為盲孔，所述光孔開設(shè)在所述螺紋孔周圍，與所述螺紋孔連通，且至少是所述光孔的底部與所述螺紋孔的底部連通。
【文檔編號】H01S3/223GK105896239SQ201610398024
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】林喜榮, 胡長國, 張旻
【申請人】清華大學(xué)深圳研究生院