[實用新型]集束式超大功率二氧化碳激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00201118.2
• 申請日: 2000-01-28
• 公開（公告）號: CN2419711Y
• 公開（公告）日: 2001-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志遠(yuǎn);宋永成;鄔江興;鄧珂;吳明營
• 申請（專利權(quán)）人: 國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心
• 主分類號: H01S3/23
• 分類號: H01S3/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種集束式超大功率優(yōu)良模式二氧化碳激光器，屬于激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

波長為10.6μm的二氧化碳激光具有良好的水吸收特性和自由空間穿透性，尤其是作用于生物體組織，能夠產(chǎn)生良好的生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)。因此二氧化碳激光器的研制和應(yīng)用倍受重視，發(fā)展很快。自70年代初以來，二氧化碳激光器經(jīng)歷了直流激勵封離型、快速軸流型、快速橫流型等三代，以及改進(jìn)的快速軸流型準(zhǔn)第四代，目前已發(fā)展到了射頻激勵擴(kuò)散型冷卻的第四代，激光器體積大大縮小，模式質(zhì)量大幅提高，標(biāo)志性值達(dá)到1.1～1.3，真正實現(xiàn)了功率大，模式質(zhì)量高的完美統(tǒng)一。但是，國內(nèi)第四代二氧化碳激光器尚處于研究階段，而進(jìn)口產(chǎn)品價格昂貴，單支100W射頻激勵二氧化碳激光器售價2萬多美元，而1000W的則需30多萬美元，很多臨床、工程及實驗的推廣應(yīng)用因此受阻。國內(nèi)的第二、三、準(zhǔn)四代產(chǎn)品由于體積龐大，外設(shè)復(fù)雜，振動噪聲大等問題，也還不適合在上述場合應(yīng)用。

本實用新型的目的是依據(jù)國內(nèi)二氧化碳激光器的研制和生產(chǎn)水平，在已形成批量生產(chǎn)能力的第一代國產(chǎn)直流激勵封離型激光器的基礎(chǔ)上，采用通常的穩(wěn)頻、鎖模等技術(shù)改善單支激光器的性能指標(biāo)而提供的一種集束式超大功率二氧化碳激光器。

本實用新型所采用的技術(shù)方案如下：

1、采用若干支激光器排列成正六方陣列(1)，對該陣列可用行加以??描述：??激光器分組排成行，行與行相互平行，設(shè)有一中心組，其他各組??對稱分列其兩邊，對稱位置上的組數(shù)目相等。當(dāng)中心組采用三支??時，在其兩邊對稱排列各一組兩支，陣列可表示為“232”；陣列??共由7支激光器組成；中心組為5支的陣列分為5組，可表示為??“34543”，共有19支激光器；依次類推……，中心組為N支的??陣列分為N組，共有N-2(1+2+…(N-1)/2)支。例如，中心??組為7支的陣列分7組，可表示為“4567654”，共有7-2(1+2+3)??=37支激光器。

排成陣列的激光器互相平行，朝一個方向(前方)平行但分散地發(fā)射激光束。

2、在激光器陣列前方設(shè)有匯聚反射鏡陣列：為中心組激光器發(fā)射激??光束各配一面45°的反射鏡，而為其余每個激光器配備一對反??射鏡，其中一組外圍反射鏡呈45°，把分散的激光束各向中心??組折射90°，另一組中央反射鏡，也呈45°，把外圍反射鏡折??射來的激光束再折射90°至與中心組激光束平行并與其緊密靠??攏，成為呈正六邊形緊密排列的大口徑合成激光束。為避免各反??射鏡遮擋其他激光束，匯聚反射鏡應(yīng)前后錯開排列，并匯聚反射??鏡應(yīng)排在垂直于光軸的同一平面內(nèi)。

3、折射后的大口徑合成激光束由縮束透鏡組縮成小口徑高光強(qiáng)的合??成激光束，以便進(jìn)一步傳送到需要的地點，聚焦后得到足夠大的??焦深。

4、縮束后的合成激光束由聚焦透鏡聚焦，形成規(guī)定焦長、焦深和光??斑口徑的超大功率的激光工作區(qū)。

本實用新型的優(yōu)點十分明顯：1、成本低廉，與相同功率的快速軸流、快速橫流工業(yè)用二氧化碳激光器相比，僅為其成本的1/3；與射頻激勵激光器相比，則不到其1/6。2、激光功率大，模式優(yōu)良，合成激光束的質(zhì)量接近準(zhǔn)四代水平；3、激光反射次數(shù)少，反射鏡數(shù)量少，中心組只反射一次，其余組各反射兩次，能量損耗少；4、性能價格比高，適合我國及其它發(fā)展中國家的國情，便于推廣應(yīng)用；5、整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，體積小，重量輕，無機(jī)械振動噪聲，對其它儀器設(shè)備無光、電、磁干擾，無廢氣廢物，不污染環(huán)境，不需要特殊電源，非常適合醫(yī)院手術(shù)室、科研單位實驗室等特殊場合應(yīng)用。

下面結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步說明：

附圖1為本實用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

由圖1所示，集束式超大功率激光器由19支激光器排成正六方形陣列1，共五組，中心組有5支，排成一行，另各有兩組分別有4支和3支，對稱地交錯排列在其兩旁，可描述為“34543”陣列；19支激光器相互平行，朝一個方向(上方)平行且分散地發(fā)射出19條激光束2。

在激光器陣列1的前方，設(shè)有14面外圍反射鏡3和19面中央反射鏡4組成的匯聚反射鏡陣列，從A-O-B剖面可見：中心組激光器發(fā)射的五條激光束經(jīng)五面45°中心反射鏡折射成為合成激光束的中心組，其余組激光器發(fā)射的激光束先由各自的外圍反射鏡3向中心折轉(zhuǎn)90°，再由各自的中央反射鏡4折轉(zhuǎn)90°至與中心激光束平行并互相靠攏成為大口徑合成激光束的另外四組，經(jīng)匯聚后的大口徑合成激光束按“34543”排成密集的正六方形陣列，光強(qiáng)基本未變。