[發明專利]一種相位鎖定環形腔陣列氣體激光器

在審

• 申請號: 201510740947.0
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105305220A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 徐勇根;楊婷;田歡歡;王時建;杜泉
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H01S3/223
• 分類號: H01S3/223;H01S3/083;H01S3/034
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

技術領域

本發明涉及光學、光學工程和激光應用領域，尤其涉及的是一種相位鎖定環形腔陣列氣體激光器。

背景技術

氦氖激光器是最早的原子氣體激光器，其放電管為圓形管，采用直流放電，一般情況下在0.6328μm波長處一米長放電管的輸出功率可達到50mW，放電管激活區隨管徑的平方增大，但其增益系數與管徑成反比關系，因此輸出功率與管徑幾乎無關；后來，人們采用射頻激勵或微波激勵，但并沒有提高激光增益系數；因此，為了提高輸出，通常采用增加放電管長度的方法來增加激活區域體積，如果放電管太長則采用折疊方式工作，當折疊次數太多時，對其調整和各反射鏡的封貼都會提出更高的要求，一旦諧振腔鏡偏離理想位置，整個激光器件便不能正常工作；為了減小器件的長度，中國凌一鳴發明了矩形放電管高功率氦氖激光器，其輸出功率較同等長度的圓形管氦氖激光器提高了40％，但一般輸出高階模，其缺點是每米長度仍受到長度限制。二氧化碳激光器是最早的分子氣體激光器，放電管為圓形管，采用直流放電，但激光器工作需要采取冷卻措施，這種激光器件一米長放電管輸出40W二氧化碳激光；為了提高輸出，采用增加放電管長度來增加激活區域體積，其缺點與上述氦氖激光器類似；采用讓氣體在放電管內快速流動方式的軸快流結構，其輸出功率顯而易見，但需要體積較大的氣體循環系統，并且耗氣、耗電；采用射頻激勵或微波激勵放電，但輸出功率并沒有本質上的提高。一氧化碳激光器是繼二氧化碳激光器之后的重要分子氣體激光器，器件工作需要采取冷卻措施，在一般室溫下輸出比二氧化碳激光器低，采用水冷方式輸出與二氧化碳激光器相當，若采用液氮冷卻可獲得高功率激光輸出，但其結構復雜，液氮和高純氣體消耗量非常大；采用射頻激勵或微波激勵，其激光增益系數一般不會超過直流放電激勵情況，輸出功率并沒有本質上的提高。

為了克服上述激光器存在的缺陷，在已有的發明專利中，已提出了通過單邊折疊或雙邊折疊的方式來構建高功率氣體激光器(發明專利名稱：大功率氣體激光器的構建方法及裝置，申請號：CN200310104017；發明專利名稱：一種行波腔高功率二氧化碳激光器的構建方法及裝置，申請號：CN201410470437)，雖然輸出功率已有顯著提高，但其相干性不能達到一定要求。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足，提供一種相位鎖定環形腔陣列氣體激光器。

本發明的技術方案如下：

一種相位鎖定環形腔陣列氣體激光器，包括第一放電管、第二放電管、第三放電管、第四放電管、第五放電管、第六放電管、第七放電管、第八放電管、第九放電管、第十放電管、第十一放電管、第十二放電管、第十三放電管、第十四放電管、第十五放電管、第十六放電管、第十七放電管，凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行平面輸出鏡或平凸輸出鏡、鎖相鏡、會聚透鏡、第一儲氣室、第二儲氣室；

各個放電管兩端均密封且關于激光器對稱軸對稱放置，長度均為80cm，內徑均為12mm，外徑均為14mm；第一放電管放置在激光器對稱軸上，第二放電管、第三放電管、第四放電管、第五放電管、第六放電管、第七放電管、第八放電管和第九放電管的軸線相交于凹面全反射鏡中心；第十放電管(27)、第十一放電管、第十二放電管、第十三放電管、第十四放電管、第十五放電管、第十六放電管和第十七放電管的軸線相交于平行平面輸出鏡或平凸輸出鏡中心；

凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行平面輸出鏡或平凸輸出鏡、鎖相鏡、會聚透鏡放置在激光器對稱軸上，其軸線均與激光器對稱軸重合；

凹面全反射鏡的曲率半徑為200cm，到各放電管的距離為10cm-15cm；平行平面輸出鏡或平凸輸出鏡到各放電管的距離為10cm-15cm；環形凹面鏡的曲率半徑為200cm，且到各放電管的距離均為10cm-15cm；

4)第一放電管、凹面全反射鏡、平行輸出鏡構成軸上兩鏡腔；第二放電管、第十放電管、第十四放電管、第六放電管、凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行輸出鏡構成第一環形腔；第三放電管、第十一放電管、第十五放電管、第七放電管凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行輸出鏡構成第二環形腔；第四放電管、第十二放電管、第十六放電管、第八放電管、凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行輸出鏡構成第三環形腔；第五放電管、第十三放電管、第十七放電管、第九放電管、凹面全反射鏡、環形凹面鏡、平行輸出鏡構成第四環形腔；