[發明專利]一種錐形相位鎖定二氧化碳激光器

無效

• 申請號: 200810045584.9
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101630807A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 劉靜倫;李育德;陳梅
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03;H01S3/08;H01S3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種中空圓錐形放電管，所述圓錐形放電管的底部貼一圓環形凹球面全反射鏡，所述圓錐形放電管的頂部被去掉以后貼一平面輸出鏡，所述圓環形凹球面全反射鏡的曲率中心位于所述平面輸出鏡的內表面中心點，所述圓錐形放電管的對稱軸上置有一個軸上放電管，所述軸上放電管與所述圓錐形放電管的內層管頂部連接并于該頂部實行通光通氣性連接，所述軸上放電管的左端設有一個第二全反射鏡，所述軸上放電管的右端與所述圓錐形放電管共用同一個所述平面輸出鏡；所述圓環形凹球面全反射鏡與所述平面輸出鏡組成了一個立體折疊式第一諧振腔，即在所述圓環形凹球面全反射鏡的各部分與其相對應的軸對稱部分之間的光波經平面輸出鏡內表面反射而來回地傳輸，即建立了振蕩，所述第二全反射鏡與所述平面輸出鏡組成了一個第二諧振腔；所述第一諧振腔和所述第二諧振腔共用的所述平面輸出鏡給出的輸出光束經設置在所述平面輸出鏡后面的會聚系統作用變為細長的會聚光束；其特征在于：所述軸上放電管激光器先被放電啟動，其輸出光束經所述會聚系統的第一個鏡的前凹表面反射會聚進入所述平面輸出鏡，并在所述平面輸出鏡的內表面中心點處形成一束腰極小的近似的點光源，從而控制了所述圓錐形放電管激光器的振蕩，使述圓錐形放電管激光器的各部分光波間的相位得到鎖定，從而輸出位相鎖定的光束。

2.根據權利要求1所述的中空圓錐形放電管，其特征在于：所述軸上放電管激光器左端的所述第二全反射鏡曲率半徑較大，使得振蕩光束有很長的瑞利長度，從而在近場有平行度很好的光束，并有較大的光束半徑，從而使該光束在所述會聚系統的第一鏡的前凹表面處橫向尺寸與中空圓錐形放電管的諧振腔的錐形輸出光束橫向尺寸相當。

3.根據權利要求1所述的中空圓錐形放電管，所述圓錐形放電管的放電區的內外層錐管都是帶水冷的金屬管。

4.根據權利要求1所述的中空圓錐形放電管，所述圓錐形放電管的放電區的內層錐管是帶水冷的金屬管，外層錐管也可以是帶水冷的并且每平方厘米均有一放電陰極針的石英玻璃管。

5.一種中空圓錐管相位鎖定二氧化碳激光器裝置，包括中空圓錐形放電管(2)、圓環形球面全反射鏡(1)、平面輸出鏡(5)、軸上放電管(7)、位于所述軸上放電管(7)左端的凹面全反射鏡(6)、位于所述平面輸出鏡(5)后面會聚系統(17)、會聚系統(17)的第一鏡的前凹面部分反射面和光源(19)；所述圓環形球面全反射鏡(1)與所述中空圓錐形放電管(2)的左端連接，所述平面輸出鏡(5)與所述中空圓錐形放電管(2)的右端連接，所述凹面全反射鏡(6)與所述軸上放電管(7)左端連接，所述軸上放電管(7)的右端與柯閥管(10)連接，所述柯閥管(10)右端與雙密封法蘭(11)連接，所述雙密封法蘭(11)再與硬質黃銅管(12)連接，所述硬質黃銅管(12)的右端再與所述中空圓錐形放電管的內層錐管(4)頂部的開口處連接并形成接口(13)，陽極(8)與軸上放電管(7)左端連接，陰極(9)與所述軸上放電管(7)的右端連接，所述會聚系統(17)位于所述平面輸出鏡(5)之后并與所述中空圓錐形放電管(2)同軸；所述會聚系統(17)所述的第一鏡的前表面(16)為部分反射的凹球面，所述中空圓錐形放電管(2)的內層錐管(4)是帶水冷的銅管，并作為電源的一個注入電極，所述中空圓錐形放電管(2)的外層管(3)為帶水冷的銅管或帶風冷的每平方厘米均有一放電陽極針的石英玻璃管；當內外層均為帶水冷的金屬管的裝置時則電源(19)采用射頻電源，電能通過內外層注入；當內層管為帶水冷的金屬管而外層管為石英玻璃管的裝置則電源(19)采用直流電源，內層管為總陰極，外層石英玻璃管上的陽極設計為陽極；其特征在于：所述軸上放電管和所述凹面全反射鏡(6)、所述平面輸出鏡(5)構成的所述軸上激光器產生一個在輸出近場平行度很高的高斯光束，該高斯光束經所述會聚系統(17)的第一鏡的前表面的凹面的部分反射并經所述平面輸出鏡透射到所述平面輸出鏡內表面中心會聚為一個近似的點光源，然后在發散傳輸到中空錐形放電區并到達該放電區的左端的所述圓環形球面全反射鏡(1)，并且其等位相面與所述圓環形球面全反射鏡(1)的曲率半徑一致，經所述圓環形球面全反射鏡(1)各局部反射并且傳回到所述平面輸出鏡內表面中心，由于所述圓環形球面全反射鏡(1)的各相應局部有對稱關系，故光波在各對稱的相應局部之間經所述平面輸出鏡內表面反射而來回傳輸形成軸上單管激光器所控制的振蕩光波，所述振蕩光波在所述平面輸出鏡(5)處的透射即為相位鎖定的錐形輸出光束(15)，經所述會聚系統(17)會聚后獲得極細的相干光束。