[发明专利]一种用于CO2激光器的射频电源

说明书

技术领域

本发明属于激光器电源技术，具体涉及一种用于CO₂激光器的小功率射频电源。

背景技术

最初的气体激光器使用直流激励，这种激励方式易造成电极的溅射和腐蚀，造成材料损耗，这样既破坏了激光器的性能，又降低了电极的寿命。

射频激励由于具有完全独特的优势成为CO₂气体激光技术发展的新方向。激光器选择射频激励技术完全是因为它的突出特点：

(1)射频气体放电具有正向伏安特性，可实现持续放电，电能利用率高；

(2)注入功率密度高，器件的体积大为缩小；

(3)射频横向放电激励电压低，有利于提高器件寿命并且使用安全；

(4)射频波可实现高频幅度调制，输出光功率的控制程度高；

(5)能灵活地实现从连续到脉冲的转换以及脉宽和脉冲频率的调节；

(6)射频横向激励可以单电源输入多通道、大面积同时均匀放电，因而可将器件做成阵列结构，使激光器体积大大缩小。

射频电源分为基于功率振荡器的射频电源(美国专利，专利号为5602865)以及基于LC振荡的射频电源，这两种射频电源频率稳定度不高，而且输出频率和输出功率均不可调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于CO₂激光器的射频电源，该电源采用射频激励方式，激励频率可调，输出功率可调，可满足多种不同频率及不同功率的小功率射频CO₂激光器的需求。

本发明提供的一种用于CO₂激光器的射频电源，其特征在于，该射频电源包括正弦波信号源、功率放大器和阻抗匹配器；正弦波信号源与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端与阻抗匹配器的输入端连接；抗匹配器的输出端与激光器的放电电极连接，并与激光放电气体匹配。

本发明由功率放大器输出的功率通过匹配装置耦合到射频CO₂激光器的电极，电极对主要成分为CO₂的气体放电，放电气体产生等离子体，由此在激光谐振腔内产生激光。该装置和激光头是分体的，这样有利于散热，整个装置放置在金属外壳内，防止射频信号向外辐射。

附图说明

图1为本发明射频电源装置的电路结构示意图；

图2为射频电源装置的正弦波信号源的电路结构示意图；

图3为射频电源装置的功率放大器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，本发明提供的射频电源包括正弦波信号源1、功率放大器2和阻抗匹配器3。正弦波信号源1的输出端与功率放大器2的输入端连接，其输出端与功率放大器2的输入端连接，功率放大器2的输出端与阻抗匹配器3的输入端连接；抗匹配器3的输出端与激光器4的放电电极连接，并与激光放电气体匹配。

正弦波信号源1安装在金属外壳内，通过直接数字频率合成技术(DDS)产生多种频率的正弦波信号。

如图2所示，正弦波信号源1包括输出显示装置5、输入装置6、单片机7、正弦波发生器8和宽带射频变压器9。正弦波发生器8包括DDS芯片和滤波器。为达到幅值可控的目的，可选用幅值可控的DDS芯片，同时在其输出端接一可调电阻，通过可调电阻扩大其输出电流的调节范围，进而来改变正弦波信号发生器的幅值。

单片机7控制DDS芯片8输出正弦波信号，并控制正弦波的输出所需频率。所选用的DDS芯片(如AD公司的AD9830，AD9850等)内置高精度数模转换器件输出两路互补的模拟信号电流，同时增设一个滤波器使其产生更好的正弦波信号，该滤波器可采用椭圆滤波器，以达到较好的滤波效果。

宽带射频变压器9将输出的两路互补信号输出合成为一路正弦信号。同时，所选用的宽带射频变压器满足1∶1阻抗变换和电压变换作用。这样频率和功率可通过输入装置键入6并在输出装置上5显示。最后通过该装置将射频信号输入到功率放大器2。

所述的功率放大器2安装在带水冷却的金属外壳内，这样可以很好的散热并屏蔽射频信号向外发射。该功率放大器为非线性放大器，功率放大器2对输入的射频信号放大，通过阻抗匹配器连接的放电电极对主要成分为CO₂的气体放电。为提高输出功率和效率采用一对MOSFET管的推挽结构。