一种扩散冷却式气体激光器结构(1)，其包括第一电极和第二电极(2、5)以及在电极(2、5)之间设置的排放间隙(4)，其中电介质(13)在排放间隙侧上设置于所述电极(5)中的至少一个上，其特征在于，所述电介质(13)的用于影响所述排放间隙(4)中的排放分布的介电厚度d/εres沿着上面定位有所述电介质(13)的电极(5)的至少一个维度变化，其中d为所述电介质(13)的厚度并且εres为所述电介质(13)的结果介电常数，并且电介质在其最厚位置处的厚度为至少1毫米，或者大于电极长度的百分之一，或者大于由待耦合的射频电功率的频率所确定的波长的千分之一。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种扩散冷却式气体激光器结构，其带有第一电极和第二电极以及位于所述电极之间的排放间隙，其中，电介质在排放间隙侧上位于所述电极中的至少一个上。本专利技术还涉及一种在扩散冷却式气体激光器结构中设定排放分布的方法，所述扩散冷却式气体激光器结构带有第一电极和第二电极以及位于所述电极之间的排放间隙，其中，电介质在排放间隙侧上位于所述电极中的至少一个上，其中，高频功率在空间上被耦合进所述排放间隙中。
技术介绍
气体激光器结构包括在相对电极前方的谐振镜，所述谐振镜反射激光束并且将其保持在所述气体激光器结构内。带有超过500W光功率的高性能激光器能用于激光加工，例如用于标记金属或非金属，用于对诸如金属的材料进行切割、焊接和加工。工业激光器的设计选择为使得最大可能的有效程度以及最大性能得以实现。这些由气体激光器的排放不期望热量的能力来确定。热量的排放能够通过扩散到冷却壁上实现或是借助于使激光气体循环实现。本专利技术涉及扩散冷却式激光器。在气体激光器、尤其是CO2激光器的情况下必须确保的是发生尽可能均匀的气体排放。这意味着在任何可能的情况下必须避免跨激光器长度的电压改变。因此已知的是提供位于内部电极和外部电极之间的附加电感器。这意味着制造激光器期间附加的努力，以及因而更高的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种扩散冷却式气体激光器，其中，能在无需附加的电感器的情况下设定统一的排放分布。根据本专利技术该任务通过如下的一种扩散冷却式气体激光器结构来解决，其该扩散冷却式气体激光器结构带有第一电极和第二电极以及位于所述电极之间的排放间隙，其中，电介质在排放间隙侧上位于所述电极中的至少一个上，其中，电介质的介电厚度d/ ε res发生变化，以用于影响排放间隙中的沿至少一个维度的、尤其是在上面定位有所述电介质的电极的区域上的排放分布，其中，d为电介质的厚度，且为电介质的结果介电常数。电介质的介电厚度d/e_在此限定为电介质的厚度d与电介质的结果介电常数ε _的商。结果介电常数通过在电极与排放间隙之间的给定位置中存在的材料的介电常数来确定。利用根据本专利技术的扩散冷却式气体激光器结构，能省去激光气体的循环，因为所述激光气体能借助于经由激光器壁的扩散式冷却而被冷却。通过使介电厚度沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上变化，可以设定激光器媒介(所述气体)的沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的温度分布。尤其是所述温度分布能设定成:使得其沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上几乎恒定。介电厚度被设定意味着不必提供附加的电感器。作为对设定恒定温度的替代，可行的是设定沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的增益分布。通过调节或设定介电厚度，可以将耦合电功率的分布适配为:能产生所述气体在排放间隙中的期望的温度分布。术语“维度”在此应理解为方向的含义，其中，方向可以是笔直的或者也可以是圆周方向、即弧形的，例如对于圆柱形电极而言。尤其地，所述电介质可具有结果介电常数沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的变化，从而影响所述电介质的介电厚度。结果介电常数的预定分布尤其能被设定。替代地或附加地，介电厚度能被影响成:使电介质具有沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的厚度变化，从而影响电介质的介电厚度。因此，为了设定介电厚度，厚度d和/或结果介电常数可被影响。介电常数尤其能通过选择用于电介质的材料而被设定。介电厚度沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的分布可以是无阶梯式的。替代地，介电厚度沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的分布可以是阶梯式的。为此，阶梯可具有相同或不同的长度、高度和/或宽度。因而能设定介电厚度沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的几乎任何分布。对于介电厚度的阶梯式分布，所述分布能尤其具有多于两个阶梯，优选多于三个阶梯，尤其优选多于七个阶梯。以该方式可以实现明显更均匀的温度设定。在电介质包括介电常数ε _不同的至少两种材料组分的情况下，产生了设定介电厚度的一个简单方式，其中，至少一种材料组分的厚度沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上变化。这于是导致了沿着排放间隙的方向、尤其是沿着与电极表面垂直的方向的变化的结果介电厚度。至少一种材料组分可在整个电极区域上分布。所述电极区域因而能附加地受到保护而防止腐蚀。至少一种材料组分可具有介电常数在电极区域上的恒定分布。这代表了成本高效的变型。介电厚度的变化能借助于第二材料组分实现。电功率在气体激光器结构中以高频(高频功率)被二维地耦合进所述排放间隙中。所述频率处于1ΜΗζ-300ΜΗζ的范围内、尤其处于10ΜΗζ_100ΜΗζ的范围内。尤其优选地处于70MHz-90MHz的范围内。耦合的电功率大于2kW。电极区域的空间扩展在长度上为至少500mm且在宽度上为至少300mm。对于电极而言这样的最小尺寸是必要的，以便能够产生充分高的激光功率。带有沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的介电厚度分布的装置具有有利的附加效果，从而能在排放间隙中设定随电场强度的空间分布而变化的波长。尤其是能够设定电场强度非常一致的分布，这对于电功率的优化使用是期望的。如果不仅是结果介电常数的分布是变化的、而且电介质沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的空间扩展也是改变的，那么这会尤其好地起作用。至少一种材料组分可具有沿着一个维度、尤其是在电极的区域上的变化的厚度。根据一个实施例，所述电介质可包括介电常数ε _不同的至少两种材料组分，其中，所述材料组分(尤其是分层的)设置成沿排放间隙的方向一种布置在另一种之上，并且所述至少两种材料组分沿着至少一个维度、尤其是在电极的区域上的厚度比是变化的。在这种情况下，结果介电常数ε 由沿排放间隙方向的、尤其是沿垂直于电极表面方向的材料层的介电常数来产生。为了设定介电厚度，所述电介质可包括介电常数ε _不同的至少两种材料组分，其中，一种材料组分在至少一个区域中被另一材料组分包封或是由另一材料组分界定。一种材料组分在一个区域中可尤其被另一材料组分完全包封。被包封的材料组分在此可采用不同的几何形状。还可行的是，例如空气作为一种材料组分被包封在另一材料组分中。气穴(IufteinschlUsse)因此能以针对性的方式使用以用于设定介电厚度。如果电介质包括水、陶瓷、PTFE、空气或聚乙烯材料中的一种或多种，那么对于激光器应用而言是尤其有利的。这些材料具有极其不同的介电常数，使得这些材料中若干种的组合将使得介电厚度的设定能以尤其简单和针对性的方式进行。水也可例如用于附加的冷却。另一优点产生自使用第一固体材料组分，所述第一固体材料组分包封另一非固体材料组分(即流体)或界定所述非固体材料组分的空间。所述流体于是也可用于附加的冷却。水本身已经证实是尤其有利的流体，因为其具有大于50的相对较高的介电常数，并且不会通过所使用的高频功率而被不利地化学地改变。尤其是在涉及共轴激光器时，如果中央功率输入部设置在电极上并且对于中央功率输入部而言电介质的结果介电常数ε _朝着电极的端部尤其稳定地下降，那么会是有利的。利用该措施能实现在激光器长度上的一致的温度分布。替代地，可使得在一个电极处，功率输入部设置在该电极的两个端部中的一个处，并且电介质的结果介电常数从中央功率输入部朝着电极的边缘尤本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种扩散冷却式气体激光器结构(1)，其带有第一电极和第二电极(2、5)以及位于所述电极(2、5)之间的排放间隙(4)，其中，电介质(13)在排放间隙侧上位于所述电极(5)中的至少一个上，其中，所述电介质(13)的介电厚度d/εres发生变化，以影响所述排放间隙(4)中的沿着至少一个维度、尤其是在上面定位有所述电介质(13)的所述电极(5)的区域上的排放分布，其中，d为所述电介质(13)的厚度并且εres为所述电介质(13)的结果介电常数，其特征在于，电介质(13、21、31、41、51)在其最厚位置处的厚度为至少1mm，或者大于电极长度的百分之一，或者大于由待耦合的电高频功率的频率所确定的波长的千分之一。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·施万特，S·克努普费尔，G·马尔，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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