[發明專利]周向分布多組放電增益單元的激光頭裝置

無效

• 申請號: 201210536413.2
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103036132A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 邵春雷;李殿軍;郭勁
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S3/03
• 分類號: H01S3/03;H01S3/034
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及高功率氣體激光器技術領域，具體涉及高功率脈沖TEA氣體激光器的激光頭結構。

背景技術

高功率脈沖TEA氣體激光器采用重復脈沖放電激勵工作制式，放電脈沖寬度極窄（百納秒量級），由一組長電極對及必要的預電離裝置構成放電增益單元。使激光振蕩放大輸出的光學諧振腔采用平-凹穩定腔。為實現高重復頻率運轉，獲得高平均功率，要求工作氣體循環流動，還需要對因放電及循環流動作功而使溫度升高的工作氣體實施冷卻。因此在激光頭結構中，除了有必要的放電增益單元和光學諧振腔外，還需要有使工作氣體循環流動的風機、導流裝置以及冷卻的換熱器。

高功率脈沖TEA氣體激光器只安裝一組放電增益單元，激光頭橫截面結構布局結合圖1，由一組放電增益單元、一組風機、兩組換熱器及相應導流裝置構成環形氣體循環流場。如圖2為圖1的A-A剖視圖（平-凹穩定腔結構形式）所示，在放電增益單元長度方向的一端垂直設置一塊凹球面全反射鏡片，在另一端垂直設置一塊平面部分反射鏡片，該部分反射鏡片即是激光輸出窗口。在放電增益單元產生的激光增益經光學諧振腔振蕩放大并通過激光輸出窗口輸出。目前，因相關技術與器件的限制，脈沖TEA氣體激光器的平均功率與重復頻率都難以得到更大提高。

發明內容

本發明為解決現有激光器由于受到技術與器件的限制，難以實現激光器的平均功率與重復頻率提高的問題，提供一種周向分布多組放電增益單元的激光頭裝置，能夠使激光器平均功率與重復頻率得到大幅度提高。

周向分布多組放電增益單元的激光頭裝置，該裝置包括多組放電增益單元，所述多組放電增益單元以一個公共軸線為基準，在同一圓周上均勻分布，并且多組放電增益單元之間設置有風機、換熱器和導流裝置，所述多組放電增益單元、風機、換熱器和導流裝置構成環形氣體循環流場；每一組放電增益單元的長度方向的一端垂直設置凹球面全反射鏡片，另一端傾斜設置第一平面全反射鏡片，所述第一平面全反射鏡片使從每組放電增益單元傳輸出的激光束向圓周內側折轉方向，且激光束光軸與公共軸線相交；在公共軸線上傾斜設置第二平面反射鏡片，在所述公共軸線上沿激光束傳輸方向的一側垂直設置激光輸出窗口，當第二平面全反射鏡片與其中一組放電增益單元上傾斜設置的第一平面全反射鏡片處于對應位置時，凹球面全反射鏡片與激光輸出窗口之間形成光路相通的平凹穩定腔結構。

本發明的工作原理：激光器工作時，各放電增益單元以相同的重復頻率、相同的間隔時間沿某一圓周方向循環順序脈沖放電，間隔時間等于重復頻率與所設置放電增益單元數量乘積的倒數。以公共軸線上傾斜設置的平面全反射鏡片與某一放電增益單元上傾斜設置的平面全反射鏡片處于對應位置時作為工作起點位置，當公共軸線上傾斜設置的平面全反射鏡片的回轉和與其對應的放電增益單元的脈沖放電同步啟動時，且公共軸線上傾斜設置的平面全反射鏡片的轉速等同于放電增益單元的重復頻率數值、回轉方向等同于放電增益單元之間順序放電的循環方向，就會出現這樣的結果：公共軸線上傾斜設置的平面全反射鏡片與某一放電增益單元上傾斜設置的平面全反射鏡處于對應位置的時刻，恰好是該放電增益單元脈沖放電的時刻，產生的激光增益會在形成光路相通的平-凹穩定腔結構中振蕩放大并從激光輸出窗口輸出。因此，與原只設置一組放電增益單元的激光頭相比，本發明周向分布多組放電增益單元的激光頭結構裝置，其激光輸出平均功率與重復頻率，會達到與設置的放電增益單元的數量相同數值的倍數，得到大幅度的提高。

附圖說明

圖1為現有放電增益單元橫截面的結構示意圖；

圖2為圖1的A-A剖面圖，是平凹穩定腔結構示意圖。

圖3為本發明周向分布多組放電增益單元的激光頭裝置的橫截面示意圖；

圖4為圖3的A-A剖面圖，是當第二平面全反射鏡片與第一平面全反射鏡片處于對應位置時，在凹球面全反射鏡片與激光輸出窗口之間形成的平凹穩定腔結構。

圖中：1、風機，2、換熱器，3、放電增益單元，4、導流裝置，5、激光輸出窗口，6、凹球面全反射鏡片，7、第一平面全反射鏡片，8、第二平面全反射鏡片，9、回轉驅動裝置。

具體實施方式