本實用新型屬二氧化碳激光器。
連續(xù)二氧化碳激光器主要有擴(kuò)散冷卻，橫向?qū)α骼鋮s和軸向?qū)α骼鋮s幾種結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散冷卻CO2激光器的輸出模式好，但是其放電電壓高，單位放電長度輸出功率小，目前能達(dá)到的水平在每米放電長度100瓦以內(nèi)，要想獲得大的輸出功率就必須增加激光器的縱向長度，這就增加了制造難度，使用也不方便，橫向?qū)α骼鋮sCO2激光器一般采用橫向低壓放電，輸出功率大，但是模式不好，難于聚焦成很細(xì)的光束來進(jìn)行切割和焊接等工業(yè)加工。軸向?qū)α骼鋮sCO2激光器功率大，模式好，但是它是靠把工作氣體縱向吹過放電區(qū)來進(jìn)行對流冷卻的，因此需要每秒數(shù)百米的風(fēng)速，這也增加了制造難度。
本實用新型的目的是提供一種軸向放電橫向?qū)α骼鋮s的CO2激光器。它既具有園形激光模，又具有放電電壓低，單位放電長度輸出功率大的優(yōu)點(diǎn)，并且體積小，重量輕，易于制造和使用。適合于金屬和非金屬材料的切割，焊接和金屬工件的表面熱處理。
本實用新型的主要特征是利用具有同軸園孔的多對電極放電。以降低放電電壓；利用插入每對電極之間開有與電極同軸園孔的絕緣片來穩(wěn)定放電，防止等離子體漂移，使各段放電等離子體同軸；使工作氣體穿過電極和絕緣片之間的間隙橫向流動，以增大工作氣體的熱交換速度，從而增大輸入電功率密度，增加單位長度激光輸出功率。
下面以一種封閉式園筒結(jié)構(gòu)為例結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1是沿光軸方向的橫剖面圖，圖2、圖3是放電區(qū)縱剖面圖。圖中，園筒1用金屬或非金屬材料制成，陽極2，A組陰極3，B組陰極4可做成開有相同直徑園孔的片狀或空心園筒狀。A組陰極3和B組陰極4的每一個陰極上都焊有冷卻水管，水管的兩頭分別與A組熱交換器9和B組熱交換器10的總水管相連。絕緣片5用陶瓷或其他耐熱絕緣材料制成，開有與電極園孔同樣大小的園孔。陽極2，A組陰極3、B組陰極4和絕緣片5插在固定板6和7之間。導(dǎo)流板8置于放電區(qū)進(jìn)風(fēng)的一側(cè)。風(fēng)扇11進(jìn)行氣體循環(huán)。
降低放電電壓是靠縮短電極之間的距離來實現(xiàn)的，為了得到足夠長的總放電長度，陽極2和A組陰極3，B組陰極4沿光軸方向要用多個，彼此相間排列。為保證每相鄰兩電極之間都能均勻放電，A組陰極3和B組陰極4要互相絕緣，用兩個獨(dú)立的電源供電，圖4是電原理圖。也可以把陰極分成更多組，用多個獨(dú)立電源供電，這樣放電更均勻。
對流冷卻CO2激光器輸入電功率密度與擴(kuò)散冷卻CO2激光器輸入電功率密度之比等于擴(kuò)散冷卻特征時間與工作氣體流過放電區(qū)的時間之比。
即(Pf)/(Pd)＝(τd)/(τf)。若按放電直徑1Cm，風(fēng)速每秒10米，τd為20mS計算，則Pf是Pd的20倍，這意味著在同樣放電長度的條件下，本實用新型的輸出功率比擴(kuò)散冷卻CO2激光器高一個數(shù)量級，而且能獲得和擴(kuò)散冷卻CO2激光器一樣的園形模式。
為了獲得更大的單位放電長度輸出功率，本實用新型也可采用放電區(qū)與熱交換器，循環(huán)風(fēng)扇分離的外循環(huán)對流冷卻結(jié)構(gòu)。
1、一種由放電電極、熱交換器和循環(huán)風(fēng)扇組成的二氧化碳激光器，其特征是采用軸向低壓放電，工作氣體橫向?qū)α骼鋮s。
2、按權(quán)利要求1，其特征是軸向低壓放電通過軸向彼此相間排列，具有同軸園孔的多個陽極和互相絕緣的兩組或多組陰極來實現(xiàn)。
3、按權(quán)利要求1和2，其特征是在每相鄰兩電極之間插入開有與電極同軸園孔的絕緣片來穩(wěn)定放電，保證各段放電等離子體同軸。
4、按權(quán)利要求1，其特征是通過熱交換器和循環(huán)風(fēng)扇使工作氣體橫向?qū)α骼鋮s。