[發明專利]擴散冷卻式氣體激光器結構以及就擴散冷卻式氣體激光器結構而設定排放分布的方法

有效

• 申請號: 201380063444.3
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN104854763B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: M·施萬特;S·克努普費爾;G·馬爾
• 申請（專利權）人: 通快激光與系統工程有限公司
• 主分類號: H01S3/038
• 分類號: H01S3/038;H01S3/223;H01S3/097
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王瓊

一種擴散冷卻式氣體激光器結構(1)，其包括第一電極和第二電極(2、5)以及在電極(2、5)之間設置的排放間隙(4)，其中電介質(13)在排放間隙側上設置于所述電極(5)中的至少一個上，其特征在于，所述電介質(13)的用于影響所述排放間隙(4)中的排放分布的介電厚度d/ε_res沿著上面定位有所述電介質(13)的電極(5)的至少一個維度變化，其中d為所述電介質(13)的厚度并且ε_res為所述電介質(13)的結果介電常數，并且電介質在其最厚位置處的厚度為至少1毫米，或者大于電極長度的百分之一，或者大于由待耦合的射頻電功率的頻率所確定的波長的千分之一。

技術領域

本發明涉及一種擴散冷卻式氣體激光器結構，其帶有第一電極和第二電極以及位于所述電極之間的排放間隙，其中，電介質在排放間隙側上位于所述電極中的至少一個上。

本發明還涉及一種在擴散冷卻式氣體激光器結構中設定排放分布的方法，所述擴散冷卻式氣體激光器結構帶有第一電極和第二電極以及位于所述電極之間的排放間隙，其中，電介質在排放間隙側上位于所述電極中的至少一個上，其中，高頻功率在空間上被耦合進所述排放間隙中。

背景技術

氣體激光器結構包括在相對電極前方的諧振鏡，所述諧振鏡反射激光束并且將其保持在所述氣體激光器結構內。

帶有超過500W光功率的高性能激光器能用于激光加工，例如用于標記金屬或非金屬，用于對諸如金屬的材料進行切割、焊接和加工。

工業激光器的設計選擇為使得最大可能的有效程度以及最大性能得以實現。這些由氣體激光器的排放不期望熱量的能力來確定。熱量的排放能夠通過擴散到冷卻壁上實現或是借助于使激光氣體循環實現。本發明涉及擴散冷卻式激光器。

在氣體激光器、尤其是CO₂激光器的情況下必須確保的是發生盡可能均勻的氣體排放。這意味著在任何可能的情況下必須避免跨激光器長度的電壓改變。因此已知的是提供位于內部電極和外部電極之間的附加電感器。這意味著制造激光器期間附加的努力，以及因而更高的成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種擴散冷卻式氣體激光器，其中，能在無需附加的電感器的情況下設定統一的排放分布。

根據本發明該任務通過如下的一種擴散冷卻式氣體激光器結構來解決，其該擴散冷卻式氣體激光器結構帶有第一電極和第二電極以及位于所述電極之間的排放間隙，其中，電介質在排放間隙側上位于所述電極中的至少一個上，其中，電介質的介電厚度d/ε_res發生變化，以用于影響排放間隙中的沿至少一個維度的、尤其是在上面定位有所述電介質的電極的區域上的排放分布，其中，d為電介質的厚度，且ε_res為電介質的結果介電常數。電介質的介電厚度d/ε_res在此限定為電介質的厚度d與電介質的結果介電常數ε_res的商。結果介電常數通過在電極與排放間隙之間的給定位置中存在的材料的介電常數來確定。利用根據本發明的擴散冷卻式氣體激光器結構，能省去激光氣體的循環，因為所述激光氣體能借助于經由激光器壁的擴散式冷卻而被冷卻。通過使介電厚度沿著至少一個維度、尤其是在電極的區域上變化，可以設定激光器媒介(所述氣體)的沿著至少一個維度、尤其是在電極的區域上的溫度分布。尤其是所述溫度分布能設定成：使得其沿著至少一個維度、尤其是在電極的區域上幾乎恒定。介電厚度被設定意味著不必提供附加的電感器。作為對設定恒定溫度的替代，可行的是設定沿著至少一個維度、尤其是在電極的區域上的增益分布。通過調節或設定介電厚度，可以將耦合電功率的分布適配為：能產生所述氣體在排放間隙中的期望的溫度分布。術語“維度”在此應理解為方向的含義，其中，方向可以是筆直的或者也可以是圓周方向、即弧形的，例如對于圓柱形電極而言。

尤其地，所述電介質可具有結果介電常數ε_res沿著至少一個維度、尤其是在電極的區域上的變化，從而影響所述電介質的介電厚度。結果介電常數ε_res的預定分布尤其能被設定。