[實用新型]高頻橫向激勵氣體激光器

無效

• 申請號: 00229291.2
• 申請日: 2000-02-25
• 公開（公告）號: CN2415519Y
• 公開（公告）日: 2001-01-17
• 發明（設計）人: 王又青
• 申請（專利權）人: 華中理工大學
• 主分類號: H01S3/22
• 分類號: H01S3/22;H01S3/0971
• 代理公司: 華中理工大學專利事務所
• 代理人: 方放,楊為國

本實用新型屬于氣體激光器件。

隨著高功率CO₂激光器在工業上日益廣泛和深入應用，用于切割的激光器所占份額越來越大，目前用于切割的高功率CO₂氣體激光器，主要為縱向快速流動和板條擴散冷卻兩種類型。縱向快速流動有直流和射頻激勵兩種形式，其中直流激勵方式激光器正負電極分別置于石英玻璃管兩端，放電、氣流和激光振蕩方向都是一致的，可得到低階模優質激光輸出，但存在放電電壓高、放電不穩定、需串接耗能限流電阻等缺點。為解決上述缺點所引入的射頻激勵方式激光器，通常的電極結構又有兩種形式：一是兩個板條狀電極相對外置于石英玻璃管表面，放電等離子體特性與橫流氣體激光器類似(各向異性)，因此輸出激光模式不是太好；二是兩個螺旋電極相對繞置于石英玻璃管外表面，因此放電管內的等離子體是螺旋形狀的，可得到較好的光束質量。為了更有效地改善管內放電等離子體的各向同性程度，有的還采取特殊進氣方式，使得放電管內氣流呈螺旋形式前進。上述幾種形式加在電極上的射頻功率通過石英管壁所固有的電容耦合激勵管內的增益介質--激光混合氣體，一般只有10-20％的射頻功率轉化為激光功率輸出，大部分射頻功率轉化為熱能使得混合氣體溫度升高，而氣體溫升對激光輸出是不利的，因此采用快速氣體流動冷卻方式限制放電區的溫升，這需要昂貴的氣流循環冷卻系統，而且使得整機結構體積龐大，額外消耗大量電能。1989年以來發展起來板條擴散冷卻結構的射頻激勵氣體激光器，板條形狀的電極之間為放電部分，電極中空、內部通冷卻液，所有組成元件均封裝在外殼內，放電部分兩端置有全反鏡和輸出鏡，外殼內其余空間構成儲氣室與放電部分連通，可參見K.M.AbramsKi，A．D．colley，H．J．Baker&D．R．Hall“Power?scaling?of?large?area?transverseradio?freeoaency?discharge?CO₂?Lasers”Appl．Ph?5．Letl．，Vo1．54(9)，P1833-1835(1989)。這種激光器雖然結構緊湊，無需氣流循環冷卻系統，但輸出激光為偏振光束，質量很差，需要采用復雜的價格較高的外光路系統對其進行整形處理，才能滿足實用要求。

本實用新型的目的在于提供一種高頻橫向激勵氣體激光器，通過變化電極的形狀及其在絕緣放電管上的位置，在絕緣放電管外復以冷卻通道，開發出不用對流冷卻系統、結構緊湊、輸出光束質量好的高功率氣體激光器件。

實現本實用新型的高頻橫向激勵氣體激光器，其外殼內設置放電部分和冷卻裝置，放電部分兩端分別置有全反鏡和輸出鏡，外殼內的其余空間構成儲氣室與放電部分連通，其特征在于：

(1)所述放電部分由絕緣放電管及置于絕緣放電管表面或管壁內的電極構成，電極包括高壓極和地極，

(2)所述冷卻裝置為包裹絕緣放電管的冷卻通道、冷卻通道內充冷卻液。

(3)當高壓極置于放電管外表面時，所述冷卻液是絕緣的。

所述的高頻橫向激勵氣體激光器，其進一步特征可在于所述絕緣放電管橫截面為圓形；所述電極為一對螺旋狀電極，其中高壓極/地極沿絕緣放電管內表面繞行，地極/高壓極或沿絕緣放電管外表面、或沿絕緣放電管內表面、或嵌入絕緣放電管管壁內與高壓極/地極相間繞行。

所述的高頻橫向激勵氣體激光器，其進一步特征也可在于所述絕緣放電管橫截面為圓形；所述電極為一對螺旋狀電極，其中高壓極/地極嵌入絕緣放電管管壁內繞行，地極/高壓極或沿絕緣放電管外表面、或嵌入絕緣放電管管壁內與高壓極/地極相間繞行。

所述的高頻橫向激勵氣體激光器，其進一步特征還可在于所述絕緣放電管橫截面為圓形；所述電極為一對螺旋狀電極，其中高壓極和地極均沿絕緣放電管外表面相間繞行；所述冷卻通道所充冷卻液為絕緣冷卻液。

所述的高頻橫向激勵氣體激光器，其進一步特征或在于所述絕緣放電管橫截面為圓形或矩形，所述電極為兩對條狀電極、軸向縱貫絕緣放電管全部長度，其中兩高壓極/地極沿絕緣放電管內表面相對設置、兩地極/高壓極或沿絕緣放電管外表面、或沿絕緣放電管內表面、或嵌入絕緣放電管管壁與高壓極/地極相間均勻設置。

所述的高頻橫向激勵氣體激光器，其進一步特征或在于所述絕緣放電管橫截面為圓形，所述電極為兩對條狀電極、軸向縱貫絕緣放電管全部長度，其中兩高壓極/地極嵌入絕緣放電管管壁相對設置、兩地極/高壓極或沿絕緣放電管外表面、或嵌入絕緣放電管管壁與高壓極/地極相間均勻設置。