專利名稱：一種軸快流氣體激光器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸快流氣體激光器裝置，尤其涉及激光器的諧振腔、氣體循環(huán)冷
卻器和射頻電源之間的結(jié)構(gòu)等。
背景技術(shù)：
氣體(二氧化碳)激光器大部分采用直流放電直流放電氣體激光器工作在自持 放電區(qū)域，電離發(fā)生在陰極位降層內(nèi)，而振動激發(fā)又局限在正柱區(qū)內(nèi)，能量很大部分被陰極 位降層損耗；在陰極位降區(qū)域內(nèi)，由于高能電子的存在和折射率降低，小信號增益低，因此， 近場分布不均勻，遠(yuǎn)場發(fā)散角較大；陰極位降區(qū)域氣體溫度較高容易形成熱不穩(wěn)定，放電穩(wěn) 定性較差。 由上述可知，直流放電的特點(diǎn)是放電的電極暴露在(二氧化碳等)氣體工質(zhì)當(dāng)中， 缺點(diǎn)有電極濺射污染氣體工質(zhì)使激光功率不斷下降，需要不斷補(bǔ)充新鮮氣體；直流放電還 存在輝光放電不穩(wěn)定的問題，即疊加在直流上的紋波脈沖和較高的陰極位降區(qū)域氣體溫度 常常使輝光放電過渡到弧光放電，表現(xiàn)為激光管拉絲和回火現(xiàn)象，使直流放電軸快流氣體 激光器的功率不能進(jìn)一步提高， 一般最高激光功率做到4kW。 在激勵(lì)電源頻率大于10kHz，而小于lMHz的AC放電中，其半周期小于50 ii S，這個(gè) 激勵(lì)時(shí)間小于不穩(wěn)定形成時(shí)間，因此放電比直流放電穩(wěn)定，但是這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)大于在電場作 用下電子從陰極到陽極的漂移時(shí)間，所以，可以認(rèn)為在這段時(shí)間內(nèi)類似于直流放電，這時(shí)必 然存在陰極位降。 在微波激勵(lì)方式中，電源頻率達(dá)到吉赫茲量級，達(dá)到了電子碰撞頻率，電極中高電
子密度的邊緣層阻止能量向放電區(qū)進(jìn)一步滲透，這樣放電區(qū)也有很高的能量密度。為了克
服上述的有害影響，必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)鸟詈舷到y(tǒng)和放電腔，故至今并沒有產(chǎn)品面世。 在電源頻率大于10MHz而小于300MHz的射頻放電中，這時(shí)的放電主要是體積電
離，并且不存在陰極位降，效率得到了很大的提高，兩電極間的增益分布也均勻了，光束質(zhì)
量優(yōu)于AC放電。 射頻激勵(lì)的特點(diǎn)是電極不需要暴露在氣體工質(zhì)當(dāng)中，不存在直流放電的缺點(diǎn)，其 缺點(diǎn)是大功率射頻技術(shù)難度高。 射頻激勵(lì)氣體激光器由于自身的優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是新一代的激光器，它的總體效率大 于直流(含AC)放電激光器，光束質(zhì)量優(yōu)于直流(含AC)放電激光器。這種激勵(lì)方式與直 流激勵(lì)方式比較，可以極大的延長電極壽命，減少氣體消耗，適應(yīng)脈沖工作能力更強(qiáng)，沒有 激光管拉絲、回火和功率下降等不穩(wěn)定現(xiàn)象，適合于制造特大功率的激光器。
還有，目前大部分的軸快流氣體激光器都是大體積的復(fù)雜系統(tǒng)，激光諧振腔的結(jié) 構(gòu)大都采用由三或四根橫梁固定兩塊端板，激光發(fā)生管吊裝在橫梁上，光路在兩塊端板之 間進(jìn)行或壹折或兩折或三折等折反以延長光路，這種諧振腔需要外部配合氣體循環(huán)冷卻器 等系統(tǒng)來冷卻氣體，增加氣路管道，使體積增大和空間利用率降低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種軸快流氣體激光器裝置，采用射頻
放電技術(shù)，采用正方形諧振腔，且射頻電源、諧振腔和氣體循環(huán)冷卻器三部分合成為一體， 使激光器結(jié)構(gòu)緊湊，體積大為減小，同時(shí)激光器壽命更長和成本更低。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于產(chǎn)生激光的一種軸快流氣體激光器裝置，包 括諧振腔、氣體循環(huán)冷卻器、平面板、放電電極、射頻電源和氣體泵，其中諧振腔還包括 前反鏡、后反鏡、放電管和光路支架；其特征在于所述光路支架固定于放電管兩端起連通 光路和氣路的作用，處于兩根放電管中間的所述光路支架連通前和后兩根所述放電管的光 路和氣路，兩根所述放電管軸線重合，并在所述前光路支架上安裝所述前反鏡，在所述后光 路支架上安裝所述后反鏡，所述前、中、后三個(gè)光路支架都安裝在所述平面板上，所述前后 反射鏡均與光路垂直，在所述平面板對應(yīng)的所述前中后光路支架的下方位置分別開三個(gè)連 接孔，使放電管的氣路與處于所述平面板背面的所述氣體循環(huán)冷卻器的氣路連通，所述氣 體循環(huán)冷卻器的氣路連接到所述氣體泵，在所述氣體泵的作用下所述氣體通過所述氣體循 環(huán)冷卻器的冷卻，再通過前和后所述光路支架吹向所述放電管，通過所述中間光路支架來 到所述氣體循環(huán)冷卻器最后回到所述氣體泵，形成循環(huán)氣路，使產(chǎn)生激光的所述氣體循環(huán) 利用，在所述放電管外表面安裝一對(長條形)所述放電電極，所述放電電極包住所述放電 管，在所述放電電極上注入射頻功率，在所述射頻電源的激勵(lì)下所述放電管的氣體被射頻 激發(fā)形成等離子體而產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象，入射到(產(chǎn)生激光的氣體的)等離子體的一個(gè)光 子，所述等離子體會產(chǎn)生兩個(gè)光子射出，光子在所述前后反射鏡之間的光路上來回振蕩產(chǎn) 生激光，所述前反鏡為半透鏡，諧振腔內(nèi)的激光通過所述半透鏡射出。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，還包括折反鏡；四組所述裝置(即八條所述放電 管)排列成正方形，在三個(gè)所述光路支架上安裝所述折反鏡，所述折反鏡與光路成45度夾 角，在第四個(gè)所述光路支架上安裝所述前反鏡和后反鏡，所述前后反射鏡相互垂直，且均與 光路垂直，形成正方形環(huán)形光路，也即正方形諧振腔，所述放電管在射頻電源的激勵(lì)下產(chǎn)生 輝光放電，所述輝光放電在所述折反鏡的反射下，在前反鏡和后反鏡之間來回振蕩產(chǎn)生激 光，并通過半透光的所述前反鏡射出激光，其特征還在于由八根所述放電管、八個(gè)所述光 路支架、三個(gè)所述折反鏡和所述前后反射鏡組成的諧振腔安裝在同一塊所述平面板上，在 所述平面板的背面安裝所述氣體循環(huán)冷卻器，在八個(gè)所述光路支架位置對應(yīng)的所述平面板 上開八個(gè)孔與所述氣體循環(huán)冷卻器連通，在正方形環(huán)形放電管內(nèi)和所述平面板上安裝所述 射頻電源，所述射頻電源的八組輸出就近連接到所述放電管的所述放電電極上，四組進(jìn)和 出所述氣體循環(huán)冷卻器的氣路在所述氣體循環(huán)冷卻器內(nèi)合成為兩條氣路并分別與所述氣 體泵的進(jìn)出端連接。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，在所述前反鏡所處光路和與之平行的光路上各增 加一組(共四根)放電管，使所述諧振腔為矩形諧振腔，環(huán)路共12根放電管，即矩形諧振腔 的長邊為4根放電管短邊為2根放電管。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，用兩套裝置的所述正方形諧振腔，即在一塊矩形 平面板上排列兩套正方形共16根放電管，所述放電管組成1+弓字形的諧振腔，處于所述I 字中間的兩個(gè)所述光路支架合成為一個(gè)光路支架，即所述光路支架連接4根所述放電管。
本發(fā)明提供的基于上述的裝置，兩套所述裝置(即2X8或2X12或2X16條所述放電管)背靠背，使其中一套成為另一套的鏡像，兩套所述裝置的兩個(gè)所述后反鏡改成折反 鏡向?qū)Ψ睫D(zhuǎn)動45度夾角，并把其中一套裝置的前反鏡改成后反鏡，使兩套光路串聯(lián)成為一 套光路，即雙正方形或雙矩形或雙弓字型螺旋光路諧振腔。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，不改變所述裝置的所述諧振腔的光路形狀，把所 述裝置的所述諧振腔中間的兩塊平面板和氣體循環(huán)冷卻器移出，并使鏡像的所述光路支架 連成一體，即同一套光路支架上安裝兩層放電管，用一塊所述平面板代替原來的兩塊平面 板，使所有所述光路支架安裝在同一塊所述平面板上，并在所述平面板背面安裝所述氣體 循環(huán)冷卻器和氣體泵。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，所述平面板為內(nèi)含冷卻水路的金屬板或大理石 板，所述前反鏡、后反鏡和折反鏡還包含帶冷卻水路的鏡架，使所述平面板和各反射鏡溫差 變化小，做到基本不變形，使諧振腔光路穩(wěn)定不變。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，所述放電電極兩端與所述光路支架的距離大于 (或等于)所述放電電極之間的距離，所述放電電極的寬度小于(或等于)所述放電管的外 徑，所述放電電極內(nèi)側(cè)做成圓弧狀包住圓管形放電管。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，所述射頻電源還包含匹配器，所述匹配器使射頻 電源與放電電極之間匹配，使所述射頻電源注入所述放電管的射頻功率不反射回電源裝置。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，還包括真空泵、冷水機(jī)、直流電源、控制系統(tǒng)和氣 體注入系統(tǒng)等，所述真空泵用于對諧振腔內(nèi)的氣路抽真空，所述諧振腔抽真空后，所述氣體 注入系統(tǒng)(用于)對產(chǎn)生激光的混合氣體(如C02需要其他氣體N2和He配合)按比例注 入所述諧振腔，所述直流電源給所述射頻電源供電，使所述射頻電源產(chǎn)生射頻并在所述放 電電極的作用下注入所述放電管，使所述放電管內(nèi)的混合氣體產(chǎn)生輝光放電，再在所述諧 振腔的作用下所述氣體的輝光放電產(chǎn)生激光，注入的射頻功率約20%產(chǎn)生激光，其余的通 通變成發(fā)熱，需要通過所述冷水機(jī)和所述氣體循環(huán)冷卻器等交換熱能，使激光器裝置內(nèi)的 溫度保持平衡和不變，所述控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)各部分按設(shè)定的程序工作和接受外面的控制 信號來控制激光器裝置，此外，在氣路和水路的接口處還加有密封圈。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開了一種軸快流氣體激光器裝置，包括諧振腔、氣體循 環(huán)冷卻器、平面板、放電電極、射頻電源和氣體泵，其中諧振腔還包括前反鏡、折反鏡、后反 鏡、放電管和光路支架，所述光路支架連接多根所述放電管并排列成矩形光路，在光路拐彎 處安裝所述折反鏡，在光路兩端安裝所述前反鏡和后反鏡，在所述放電管上安裝所述放電 電極，所述放電電極連接到所述射頻電源，在所述射頻電源的激勵(lì)下所述放電管的氣體被 射頻激發(fā)形成等離子體而產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象，入射到(產(chǎn)生激光的氣體的)等離子體的一 個(gè)光子，所述等離子體會產(chǎn)生兩個(gè)光子射出，光子在所述前后反射鏡之間的光路上來回振 蕩產(chǎn)生激光，所述光路支架安裝在所述平面板上，所述平面板背面安裝所述氣體循環(huán)冷卻 器，在所述氣體泵的作用下所述產(chǎn)生激光后的氣體在所述氣體循環(huán)冷卻器內(nèi)冷卻并循環(huán)利 用。


以下附圖有助于詳細(xì)的理解本發(fā)明，但僅僅是為了舉例解釋說明，不應(yīng)被理解為
6對本發(fā)明的限制。 圖1為本發(fā)明所述裝置的第一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明所述裝置的第二個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明所述裝置的第三個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明所述裝置的第四個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明所述裝置的第五個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明所述裝置的第六個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。下面的說明將有助于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征。 首先介紹本發(fā)明所述裝置的第一實(shí)施例，參考圖1。圖l所示的一種軸快流氣體激 光器裝置l，用于輸出激光束，該裝置1主要包括諧振腔、氣體循環(huán)冷卻器17、平面板16、 放電電極13、射頻電源12和氣體泵19，其中諧振腔還包括前反鏡14、后反鏡10、放電管15 和光路支架ll。 圖1所示，所述軸快流氣體激光器裝置l，所述光路支架11固定于放電管15兩端 起連通光路Ol和氣路02的作用，處于兩根放電管15中間的所述光路支架11連通前和后 兩根所述放電管15的光路01和氣路02，兩根所述放電管15軸線重合，并在所述前光路支 架11上安裝所述前反鏡14，在所述后光路支架11上安裝所述后反鏡10，所述前、中、后三 個(gè)光路支架11都安裝在所述平面板16上，所述前后反射鏡14/10均與光路01垂直，在所 述平面板16對應(yīng)的所述前中后光路支架11的下方位置分別開三個(gè)連接孔，使放電管15的 氣路02與處于所述平面板16背面的所述氣體循環(huán)冷卻器17的氣路02連通，所述氣體循 環(huán)冷卻器17的氣路連接到所述氣體泵19，在所述氣體泵19的作用下所述氣體通過所述氣 體循環(huán)冷卻器17的冷卻，再通過前和后所述光路支架11吹向所述放電管15，通過所述中間 光路支架11來到所述氣體循環(huán)冷卻器17最后回到所述氣體泵19，形成循環(huán)氣路，使產(chǎn)生激 光的所述氣體循環(huán)利用，在所述放電管15外表面安裝一對(長條形)所述放電電極13，所 述放電電極13包住所述放電管15，在所述放電電極13上注入射頻功率，在所述射頻電源 12的激勵(lì)下所述放電管15的氣體02被射頻激發(fā)形成等離子體而產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象，入射 到(產(chǎn)生激光的氣體的)等離子體的一個(gè)光子，所述等離子體會產(chǎn)生兩個(gè)光子射出，光子在 所述前后反射鏡14/10之間的光路01上來回振蕩產(chǎn)生激光，所述前反鏡14為半透鏡，諧振 腔內(nèi)的激光通過所述半透鏡射出。 本發(fā)明所述裝置的第二實(shí)施例，參考圖2。圖2所示的一種軸快流氣體激光器裝置 2，用于輸出大功率激光束，裝置2是在裝置1的基礎(chǔ)上增加三套相同裝置l，在同一塊所述 平面板16上圍成正方形分布，在所述光路01拐角處增加折反鏡20，即四組所述裝置1 (即 八條所述放電管15)排列成正方形，在三個(gè)所述光路支架11上安裝所述折反鏡20，所述折 反鏡20與光路01成45度夾角，在第四個(gè)所述光路支架11上安裝所述前反鏡14和后反鏡 10，所述前后反射鏡14/10相互垂直，且均與光路01垂直，形成正方形環(huán)形光路01，也即正 方形諧振腔，所述放電管15在射頻電源12的激勵(lì)下產(chǎn)生輝光放電，所述輝光放電在所述折 反鏡20的反射下，在前反鏡14和后反鏡10之間來回振蕩產(chǎn)生激光，并通過半透光的所述前反鏡14射出激光；由八根所述放電管15、八個(gè)所述光路支架11、三個(gè)所述折反鏡20和所 述前后反射鏡14/10組成的諧振腔安裝在同一塊所述平面板16上，在所述平面板16的背 面安裝所述氣體循環(huán)冷卻器17，在八個(gè)所述光路支架11位置對應(yīng)的所述平面板16上開八 個(gè)孔(02)與所述氣體循環(huán)冷卻器17連通，在正方形環(huán)形放電管15內(nèi)和所述平面板16上安 裝所述射頻電源12，所述射頻電源12的八組輸出就近連接到所述放電管15的所述放電電 極13上，四組進(jìn)和出所述氣體循環(huán)冷卻器17的氣路02在所述氣體循環(huán)冷卻器17內(nèi)合成 為兩條氣路并分別與所述氣體泵19的進(jìn)出端連接，裝置2產(chǎn)生激光的原理與裝置1相同， 參考裝置1所述。 本發(fā)明所述裝置的第三實(shí)施例，參考圖3。圖3所示的一種氣體激光器裝置3，用 于輸出大功率激光束，裝置3是在裝置2的基礎(chǔ)上在所述前反鏡14所處光路01和與之平 行的光路Ol上各增加一組裝置1即共四根所述放電管15，使所述諧振腔為矩形諧振腔，環(huán) 路共12根放電管15，即矩形諧振腔的長邊為4根放電管15短邊為2根放電管15，裝置3 的原理與裝置1相同，參考裝置1所述。 本發(fā)明所述裝置的第四實(shí)施例，參考圖4。圖4所示的一種氣體激光器裝置4，用 于輸出大功率激光束，裝置4是在裝置2的基礎(chǔ)上用兩套所述裝置2的所述正方形諧振腔， 即在一塊矩形平面板16上排列兩套正方形共16根所述放電管15，所述放電管15組成1+ 弓字形的諧振腔，處于所述I字中間的兩個(gè)所述光路支架合成為一個(gè)光路支架4-11，即所 述光路支架4-11連接4根所述放電管15，裝置4的原理與裝置1相同，參考裝置1所述。
本發(fā)明所述裝置的第五實(shí)施例，參考圖5。圖5所示的一種氣體激光器裝置5，用于 輸出大功率激光束，裝置5是在裝置2或3或4的基礎(chǔ)上，用兩套所述裝置2或3或4(即 2X8或2X12或2X16條所述放電管)背靠背，使其中一套成為另一套的鏡像，兩套所述裝置 2或3或4的兩個(gè)所述后反鏡10改成折反鏡20向?qū)Ψ睫D(zhuǎn)動45度夾角，并把其中一套裝置 2或3或4的前反鏡14改成后反鏡10，使兩套光路01串聯(lián)成為一套光路01，即雙正方形或 雙矩形或雙(1+弓)字型螺旋光路諧振腔。裝置5的原理與裝置1相同，參考裝置1所述。
本發(fā)明所述裝置的第六實(shí)施例，參考圖6。圖6所示的一種氣體激光器裝置6，用 于輸出大功率激光束，裝置6是在裝置5的基礎(chǔ)上不改變所述裝置5的所述諧振腔的光路 形狀，把所述裝置5的所述諧振腔中間的兩塊平面板16和氣體循環(huán)冷卻器17移出，并使鏡 像的所述光路支架11連成一體，即同一套光路支架11上安裝兩層所述放電管15，用一塊所 述平面板16代替原來的兩塊平面板16，使所有所述光路支架11安裝在同一塊所述平面板 16上，并在所述平面板16背面安裝所述氣體循環(huán)冷卻器17和氣體泵19。裝置6的原理與 裝置l相同，參考裝置l所述。 所述平面板16為內(nèi)含冷卻水路的金屬板或大理石板，所述前反鏡14、后反鏡10和 折反鏡20還包含帶冷卻水路的鏡架，使所述平面板16和各反射鏡溫差變化小，做到基本不 變形，使諧振腔光路穩(wěn)定不變。 所述放電電極13兩端與所述光路支架11的距離大于(或等于)所述放電電極13 之間的距離，所述放電電極13的寬度小于(或等于)所述放電管15的外徑，所述放電電極 13內(nèi)側(cè)做成圓弧狀包住圓管形放電管15。 所述射頻電源12還包含匹配器，所述匹配器使射頻電源12與所述放電電極13之 間匹配，使所述射頻電源12注入所述放電管15的射頻功率不反射回電源裝置12。
8
上述裝置還包括真空泵、冷水機(jī)、直流電源、控制系統(tǒng)和氣體注入系統(tǒng)等，所述真 空泵用于對諧振腔內(nèi)的氣路02抽真空，所述諧振腔抽真空后，所述氣體注入系統(tǒng)(用于) 對產(chǎn)生激光的混合氣體(如(A需要其他氣體N2和He配合)按比例注入所述諧振腔，所述 直流電源給所述射頻電源12供電，使所述射頻電源12產(chǎn)生射頻并在所述放電電極13的作 用下注入所述放電管15，使所述放電管15內(nèi)的混合氣體產(chǎn)生輝光放電，再在所述諧振腔的 作用下所述氣體的輝光放電產(chǎn)生激光，注入的射頻功率約20 %產(chǎn)生激光，其余的通通變成 發(fā)熱，需要通過所述冷水機(jī)和所述氣體循環(huán)冷卻器17等交換熱能，使激光器裝置內(nèi)的溫度 保持平衡和不變，所述控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)各部分按設(shè)定的程序工作，并接受外面的控制信 號來控制激光器裝置，此外，在氣路和水路的接口處還加有密封圈。
權(quán)利要求
一種軸快流氣體激光器裝置，包括諧振腔、氣體循環(huán)冷卻器、平面板、放電電極、射頻電源和氣體泵，其中諧振腔還包括前反鏡、后反鏡、放電管和光路支架；其特征在于所述光路支架固定于放電管兩端起連通光路和氣路的作用，處于兩根放電管中間的所述光路支架連通前和后兩根所述放電管的光路和氣路，兩根所述放電管軸線重合，并在所述前光路支架上安裝所述前反鏡，在所述后光路支架上安裝所述后反鏡，所述前、中、后三個(gè)光路支架都安裝在所述平面板上，所述前后反射鏡均與光路垂直，在所述平面板對應(yīng)的所述前中后光路支架的下方位置分別開三個(gè)連接孔，使放電管的氣路與處于所述平面板背面的所述氣體循環(huán)冷卻器的氣路連通，所述氣體循環(huán)冷卻器的氣路連接到所述氣體泵，在所述氣體泵的作用下所述氣體通過所述氣體循環(huán)冷卻器的冷卻，再通過前和后所述光路支架吹向所述放電管，通過所述中間光路支架來到所述氣體循環(huán)冷卻器最后回到所述氣體泵，形成循環(huán)氣路，使產(chǎn)生激光的所述氣體循環(huán)利用，在所述放電管外表面安裝一對(長條形)所述放電電極，所述放電電極包住所述放電管，在所述放電電極上注入射頻功率，在所述射頻電源的激勵(lì)下所述放電管的氣體被射頻激發(fā)形成等離子體而產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象，入射到(產(chǎn)生激光的氣體的)等離子體的一個(gè)光子，所述等離子體會產(chǎn)生兩個(gè)光子射出，光子在所述前后反射鏡之間的光路上來回振蕩產(chǎn)生激光，所述前反鏡為半透鏡，諧振腔內(nèi)的激光通過所述半透鏡射出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括折反鏡，其特征在于四組所述裝置(即八條 所述放電管)排列成正方形，在三個(gè)所述光路支架上安裝所述折反鏡，所述折反鏡與光路 成45度夾角，在第四個(gè)所述光路支架上安裝所述前反鏡和后反鏡，所述前后反射鏡相互垂 直，且均與光路垂直，形成正方形環(huán)形光路，也即正方形諧振腔，所述放電管在射頻電源的 激勵(lì)下產(chǎn)生輝光放電，所述輝光放電在所述折反鏡的反射下，在前反鏡和后反鏡之間來回 振蕩產(chǎn)生激光，并通過半透光的所述前反鏡射出激光，其特征還在于由八根所述放電管、 八個(gè)所述光路支架、三個(gè)所述折反鏡和所述前后反射鏡組成的諧振腔安裝在同一塊所述平 面板上，在所述平面板的背面安裝所述氣體循環(huán)冷卻器，在八個(gè)所述光路支架位置對應(yīng)的 所述平面板上開八個(gè)孔與所述氣體循環(huán)冷卻器連通，在正方形環(huán)形放電管內(nèi)和所述平面板 上安裝所述射頻電源，所述射頻電源的八組輸出就近連接到所述放電管的所述放電電極 上，四組進(jìn)和出所述氣體循環(huán)冷卻器的氣路在所述氣體循環(huán)冷卻器內(nèi)合成為兩條氣路并分 別與所述氣體泵的進(jìn)出端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于在所述前反鏡所處光路和與之平行的光 路上各增加一組(共四根)放電管，使所述諧振腔為矩形諧振腔，環(huán)路共12根放電管，即矩 形諧振腔的長邊為4根放電管短邊為2根放電管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于用兩套所述裝置的所述正方形諧振腔，即在一塊矩形平面板上排列兩套正方形共16根放電管，所述放電管組成1+弓字形的諧振腔， 處于所述I字中間的兩個(gè)所述光路支架合成為一個(gè)光路支架，即所述光路支架連接4根所 述放電管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的裝置，其特征在于兩套所述裝置(即2X8或2X12 或2X16條所述放電管)背靠背，使其中一套成為另一套的鏡像，兩套所述裝置的兩個(gè)所述 后反鏡改成折反鏡向?qū)Ψ睫D(zhuǎn)動45度夾角，并把其中一套裝置的前反鏡改成后反鏡，使兩套 光路串聯(lián)成為一套光路，即雙正方形或雙矩形或雙弓字型螺旋光路諧振腔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于不改變所述裝置的所述諧振腔的光路形 狀，把所述裝置的所述諧振腔中間的兩塊平面板和氣體循環(huán)冷卻器移出，并使鏡像的所述 光路支架連成一體，即同一套光路支架上安裝兩層放電管，用一塊所述平面板代替原來的 兩塊平面板，使所有所述光路支架安裝在同一塊所述平面板上，并在所述平面板背面安裝 所述氣體循環(huán)冷卻器和氣體泵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的裝置，其特征還在于所述平面板為內(nèi) 含冷卻水路的金屬板或大理石板，所述前反鏡、后反鏡和折反鏡還包含帶冷卻水路的鏡架， 使所述平面板和各反射鏡溫差變化小，做到基本不變形，使諧振腔光路穩(wěn)定不變。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的裝置，其特征在于所述放電電極兩 端與所述光路支架的距離大于(或等于)所述放電電極之間的距離，所述放電電極的寬度 小于(或等于)所述放電管的外徑，所述放電電極內(nèi)側(cè)做成圓弧狀包住圓管形放電管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的裝置，其特征在于所述射頻電源還 包含匹配器，所述匹配器使射頻電源與所述放電電極之間匹配，使所述射頻電源注入放電 管的射頻功率不反射回電源裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的裝置，其特征在于還包括真空泵、冷 水機(jī)、直流電源、控制系統(tǒng)和氣體注入系統(tǒng)等，所述真空泵用于對諧振腔內(nèi)的氣路抽真空， 所述諧振腔抽真空后，所述氣體注入系統(tǒng)(用于)對產(chǎn)生激光的混合氣體(如0)2需要其 他氣體N2和He配合)按比例注入所述諧振腔，所述直流電源給所述射頻電源供電，使所述 射頻電源產(chǎn)生射頻并在所述放電電極的作用下注入所述放電管，使所述放電管內(nèi)的混合氣 體產(chǎn)生輝光放電，再在所述諧振腔的作用下所述氣體的輝光放電產(chǎn)生激光，注入的射頻功 率約20%產(chǎn)生激光，其余的通通變成發(fā)熱，需要通過所述冷水機(jī)和所述氣體循環(huán)冷卻器等 交換熱能，使激光器裝置內(nèi)的溫度保持平衡和不變，所述控制系統(tǒng)用于協(xié)調(diào)各部分按設(shè)定 的程序工作和接受外面的控制信號來控制激光器裝置，此外，在氣路和水路的接口處還加 有密封圈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軸快流氣體激光器裝置，包括諧振腔、氣體循環(huán)冷卻器、平面板、放電電極、射頻電源和氣體泵，其中諧振腔還包括前反鏡、折反鏡、后反鏡、放電管和光路支架，所述光路支架連接多根所述放電管并排列成矩形光路，在光路拐彎處安裝所述折反鏡，在光路兩端安裝所述前反鏡和后反鏡，在所述放電管上安裝所述放電電極，所述放電電極連接到所述射頻電源，在所述射頻電源的激勵(lì)下所述放電管的氣體被射頻激發(fā)形成等離子體而產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象，入射到(產(chǎn)生激光的氣體的)等離子體的一個(gè)光子，所述等離子體會產(chǎn)生兩個(gè)光子射出，光子在所述前后反射鏡之間的光路上來回振蕩產(chǎn)生激光，所述光路支架安裝在所述平面板上，所述平面板背面安裝所述氣體循環(huán)冷卻器，在所述氣體泵的作用下所述產(chǎn)生激光后的氣體在所述氣體循環(huán)冷卻器內(nèi)冷卻并循環(huán)利用。
文檔編號H01S3/22GK101752780SQ20081018415
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月7日
發(fā)明者劉娟明 申請人:劉娟明