[实用新型]射频板条CO2激光器匹配系统可变电容器的自动调节装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种射频板条CO₂激光器，尤其是涉及一种射频板条CO₂激光器匹配系统的自动调节装置。属激光器技术领域。

背景技术

射频板条CO₂激光器由两只可变电容C₁、C₂和一只电感L构成了π型网络阻抗变换器，它将激光器的等离子体阻抗变换成与射频电源相连的同轴电缆50Ω特性阻抗，从而实现射频能量从射频源向激光器的无反射传输。在国家实用新型专利申请(200610098045.2)“脉冲射频板条CO₂激光器的起辉、稳定放电方法”中，π型网络的可变电容器C₂在输入低占空比射频脉冲、激光器起辉以后以及在此后输入50％占空比满负荷的射频脉冲能量，激光器的匹配系统可变电容器C₂都要加以调节，以使激光器稳定运行。本实用新型涉及了该可变电容器C₂的自动调节装置。

美国专利“射频泵浦系统”，专利号为4451766叙述了一种输出射频功率100～500W的激光射频源，该射频源完全使用电子学方法，利用反馈电路改变变容二极管的电压，从而改变其电容以补偿激光器放电后电容量的变化，实现了激光器与射频源的匹配。这里的变容二极管的电容量为1～2pf，因此，补偿电容量的能力非常有限，只能用于10～50W激光功率的射频CO₂激光器上。我们的激光器输出脉冲激光功率的最大值达600W。激光器放电后，其等离子体的电容较未放电时激光器极板之间的电容增加了上百个pf，从而变容二极管方法的电容补偿对大功率射频板条CO₂激光器的自动调配是无能为力的。

国外还有使用基于大规模集成电路技术的网络分析仪，同时测量出射频放电等离子体的输入点的射频功率的幅度及相位两个参数，用其反馈控制匹配电路的电容器，从而实现射频源与放电等离子体的匹配。虽然测量出的射频放电等离子体输入点射频功率的幅度、相位两个参数对匹配非常有效，但是测量仪器是基于大规模集成电路技术的网络分析仪，价格昂贵。激光器作为产品，每台激光器的阻抗匹配器内部都配备一个网络分析仪，就会大大地增加了成本，降低产品的市场竞争力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种使射频板条CO₂激光器顺利起辉、稳定放电的射频板条CO₂激光器匹配系统可变电容器的自动调节装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种射频板条CO₂激光器匹配系统可变电容器的自动调节装置，其特征在于：它包括可变电容C₁与C₂、电感L、同轴电缆、射频板条CO₂激光器、射频源、微波检波器、小信号放大电路、PLC和步进电机，将可变电容C₁和C₂的正极用电感L相连，将可变电容C₁的正极与50Ω的同轴电缆相连，将可变电容C₂的正极与射频板条CO₂激光器的电极相连，将可变电容C₁和C₂的负极接地，构成了π型网络阻抗匹配器，将同轴电缆与射频源的输出端相连，将射频源的反向定向耦合器的反射功率监测端与微波检波器的输入端相连，微波检波器的输出端与小信号放大电路的输入端相连，小信号放大电路的输出端与PLC的模拟量输入端相连，其中PLC采用晶体管输出型的PLC来实现脉冲输出功能，PLC的脉冲输出端与步进电机的控制器相连，步进电机的输出轴端连接可变电容C₂。

本实用新型在射频电源的定向藕合器反射功率监测端，安装一个微波检波器，用与反射功率成正比的检波电压反馈驱动步进电机旋转激光器匹配电路的可变电容器而达到匹配。本实用新型无需使用复杂的网络分析仪，也无需反射功率的相位参数，就可以机械地改变激光器匹配电路可变电容器的电容，实现了全固态脉冲射频源与激光器的阻抗自动匹配。简化了装置，减少了测量参数，大大地降低了成本，增加了激光器的市场竞争力。