[实用新型]一种用于气体激光器的放电管

说明书

技术领域

本实用新型属于激光领域，主要用于改善气体激光器的性能。 

背景技术

很多气体激光器都是由放电进行激励的，即由气体放电将原子或分子激发到上能态、然后由上能态跃迁到下能态而产生光子辐射。目前，这样的激励方式几乎占气体激光器的80%以上、其中利用管状放电的又占80%以上。这里的管状放电的基本放电单元就是本说明书中的放电管，放电管的材料一般是石英、玻璃等绝缘材料。例如：二氧化碳激光器、一氧化碳激光器、准分子激光器、氩离子激光器、氦氖激光器等等都采用了放电管。在这些激光器中，目前使用最多的是封离型二氧化碳激光器和轴快流二氧化碳激光器。封离型二氧化碳激光器是指一种玻璃管激光器（以下简称为激光管）。主要特征是在将激光管抽成真空后一次性将混合的激光工作气体通过原始的抽气和充气口充入激光管内，然后用高温融化的办法将原始抽气和充气口封闭起来，不再打开，直至激光管工作到报废。目前二氧化碳激光管市场需求大，激光管在中国的年需求量就超过了100000个，在全世界就超过了200000个，其功率水平一般为10-200W。轴快流激光管的数量也达到年需求3000台以上，其功率水平一般为1000-8000W。目前，这些管状放电的激光的主要问题是放电不均匀，导致激光的稳定性差、光束质量差、效率低、功率低。主要原因是：1、管状放电的电极极间距离比较大（例如150W二氧化碳激光管的极间距离有1800mm以上），容易引起热收缩，严重时引起弧光导致放电无法进行；2、在气体压力、气体成分比例等条件相同的条件下，极间距离越大、放电等离子体的直径越小，任何加大放电管直径的努力都是徒劳的，反而不利于放电过程中热量的传输，导致放电不稳定，这实质上是难以获得大体积均匀放电的问题；3、放电过程中热量难以传输必然引起气体温度升高从而降低激光效率。处键入技术领域描述段落。 

实用新型内容

针对用于激光器放电管放电不均匀的缺点，本实用新型的目的是提供一种用于气体激光器的放电管。这样的放电管可以获得均匀的放电，从而使气体激光器工作稳定、光束质量好、效率高、功率高。 

为了实现上述目的，本实用新型采用了在放电管内壁（即放电管的放电通道内）设置导电圆环的结构使放电均匀化。放电管内壁的导电圆环是金属圆环、或介质导电环、或半导体环。

几何位置上，所设置的导电圆环自身的宽度在0.1-30mm之间，在同一放电管内，圆环自身的宽度可以是同一的也可以是不同一的，圆环的数量根据需要是1个到任意多个，导电圆环之间的距离可以是等距离设置也可以不等距离设置、其距离在1-500mm之间。

具体设置结构上，所设置的导电圆环主要有以下三种结构方式：一是金属嵌入结构、二是玻璃或石英管表面金属化结构、三是金属薄膜结构。

由于导电圆环改变了放电管的电场分布，使放电得到了均匀化的处理，这样就抑制了气体放电过程中的热收缩，增加了放电等离子体的直径，有效地增加了均匀放电的体积，因此解决了气体激光器放电稳定性差、光束质量差、效率低、功率低的问题。

附图说明

本实用新型采用了两种基本结构。图1是均匀圆环结构，其中：（1）是放电管，其材料是石英或玻璃等绝缘材料；（2）和（3）是放电管两端的放电电极；（4）是若干个导电圆环；图1中示意的导电圆环自身宽度是相同的、其间距也是均匀的。图2是非均匀圆环结构，它与图1基本相同，所不同的是导电圆环自身宽度是不相同的、其间距也是非均匀的。 

具体实施方式

本实用新型的具体实施例子如下：一个1800mm的玻璃管二氧化碳激光器，放电管内径12mm，在放电管内壁设置自身宽度为2mm的导电环、导电环之间的间距为5mm，抽真空后充入CO₂∶N₂∶He的混合比例为1∶3∶5的混合气体为工作物质，气体压力为6kPa，触发电压42-45kV，放电工作电压32-38kV，放电电流36-40mA，光腔由曲率半径为6000mm的镀金全反射镜和输出透过率为50%的平面ZnSe镜组成，抽真空并充气后接通激光电源，这样的激光器功率可以达到160W以上，激光光束模式为基模。