[其他]制冷式氣體激光裝置

無效

• 申請號: 88211352
• 申請日: 1988-01-19
• 公開（公告）號: CN88211352U
• 公開（公告）日: 1988-10-19
• 發明（設計）人: 歸振興;徐延令;張順怡;王世堯
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: H01S3/045
• 分類號: H01S3/045
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張澤純,李蘭英

本實用新型屬于氣體激光器，特別是提供了一種直接制冷的氣體激光裝置。

氣體激光器，例如CO、CO₂分子激光器和Ar^＋、Kr^＋離子激光器等大多是通水冷卻的。因為氣體激光介質的溫度越低激光輸出的功率越高，而且水溫的起伏也影響激光輸出功率的穩定性和激光頻率的穩定性。因此，目前氣體激光器通常采用制冷水循環間接地冷卻激光氣體介質。這類激光器除玻璃或石英氣體放電管外，還要制作一個水冷套，並需要有一套龐大的制冷水的裝置和使水循環的設備，包括水箱，水泵和由電動機、壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥、風扇等組成的壓縮機組。很顯然，這種制冷水循環間接冷卻的氣體激光器存在以下一些問題：

1、氣體激光放電管都要同時燒制一個水冷套、制作技術要求高。

2、壓縮機組、水箱和水泵機構龐大，機械噪聲大。

3、水循環間接冷卻，制冷效率低。

4、為了獲得－20℃的制冷效果，還需要采用低凝固點的液體，更增加了技術上的困難。

本實用新型的目的是為了克服上述常規制冷水循環激光器的缺點，提供一種結構簡單、小型緊湊並且有穩定低溫的氣體激光裝置。

本實用新型的技術解決方案是采用低溫制冷系統的蒸發器通過金屬粉屑的熱傳導直接冷卻共處于保溫空腔中的氣體放電管。具體說來，該氣體激光裝置由氣體放電管，制冷系統和保溫盒等組成，所說的制冷系統、由蒸發器、壓縮機、風扇、冷凝器、毛細管組成，所說的氣體放電管放在放電管支架上，並置于銅管彎折圍成的圓筒狀的蒸發器中，蒸發器的銅管與放電管之間均勻填滿金屬粉屑。

所說的金屬粉屑以高熱導系數的金屬粉屑為最好，例如銅屑或鋁屑。

所說的蒸發器的銅管彎折沿放電管軸向排列，而且除放電管正上方2或3根銅管外，銅管之間均連焊成一體。

所說的保溫盒由內壁襯以乙烯泡沫塑料或其他絕熱材料的激光裝置外殼組成，該保溫盒正對氣體放電管的激光輸出的一端開有激光輸出孔。

本實用新型與目前常用的制冷水循環冷卻氣體激光裝置相比具有下列優點：

1、氣體放電管革除了水冷套的制作，簡化了制作工藝；

2、革除了水箱和水泵，只需要一小型的制冷系統，整個氣體激光裝置體積小，重量輕，成本低，噪音小。

3、由于采用制冷系統的蒸發器通過高熱導系數的金屬粉屑直接對氣體放電管制冷，因此制冷效率高，制冷速度快，無凍結的特點，而且系統充入氟里昂制冷劑制冷，即可獲得零下幾十度的低溫，例如充入F₁₂可獲得－29.8℃，充入F₂₂，可獲得－40.9℃，這種制冷穩定性比較好，在一定的放電電流情況下，可維持某一平衡制冷溫度基本不變；

4、氣體放電管更換也很方便，特別是更換含有不同激光氣體介質的放電管，即可獲得新的激光輸出。

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的原理結構圖。

圖2是圖1的A－A剖面圖。

圖3是本實用新型一種實施例的結構部分剖視圖。

圖4是圖3實施例的性能曲線。

圖1、2、3中的標號分別表示：

1－保溫盒，2－蒸發器，3－金屬粉屑，4－氣體放電管，5－放電管支架，6－壓縮機，7－風扇，8－冷凝器，9－毛細管，10激光輸出孔，11－蒸發器的銅管之間的焊接縫。

圖3是本實用新型的一種實施例，直冷式CO₂氣體激光裝置，圖中電源和氣體放電管的電極及其引線均未畫出。壓縮機6采用日本三菱公司RH421型旋轉式壓縮機，冷凝器8的散熱面積為0.39平方米，蒸發器2由10根長80厘米φ9.5毫米的銅管焊接成，頂上3根銅管側壁未焊，氣體放電管內徑φ15毫米，放電長度80厘米，有效制冷長度76厘米，諧振腔由一塊R＝4米的鍍金全反射鏡和一塊反射率為85％的鍺平面鏡所組成，放電管內充入13托的CO₂混合氣體，氣體比例為CO₂：N₂：X_e：H_e＝1：1.56：0.46：7.7。放電管4和蒸發器2之間填充鋁屑作熱導介質。保溫盒1內壁為乙烯塑料保溫層。制冷系統充入F₁₂制冷劑，開機后十分鐘，蒸發器制冷的極限溫度達－30℃。