[發明專利]具有集成光束成形波導管的陶瓷氣體激光器

有效

• 申請號: 201710293355.8
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN107275914B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 克利福德·E·莫羅;文德林·魏茵加特納
• 申請（專利權）人: 依拉迪激光有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/03
• 代理公司: 11287 北京律盟知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王允方

本發明涉及一種具有集成光束成形波導管的陶瓷氣體激光器。一種激光器可包括在其中界定含有激光氣體的腔室的陶瓷體。所述陶瓷體可包含部分界定所述腔室的第一區段的多個平行壁，所述腔室的第一區段界定波導管。所述陶瓷體可進一步包含部分界定所述腔室的第二區段的多個傾斜壁，所述腔室的第二區段經成形以修改穿過所述腔室的第二區段行進的激光光束的橫向剖面。所述激光器可進一步包括多個電極，所述多個電極位于陶瓷體外部且靠近多個平行壁，以使得當激發信號被施加到多個電極時僅激發所述腔室的第一區段內的激光氣體。

分案申請信息

本發明專利申請是申請日為2011年11月17日、申請號為201180065352.X、發明名稱為“具有集成光束成形波導管的陶瓷氣體激光器”的發明專利申請案的分案申請。

相關申請案的交叉參考

本申請案主張2010年11月23日申請的第12/952,289號美國專利申請案的優先權。該案的全文以引用的方式并入本文中。

技術領域

本發明總體來說涉及激光器，且更特定來說，涉及具有集成光束成形波導管的陶瓷板條氣體激光器。

背景技術

在波導管諧振器中，諧振器壁在一定程度上影響激光光束的傳播且對其模式進行成形。波導管諧振器由所謂的菲涅爾(Fresnel)數N_F＝a²/(λL)<0.5來界定，其中a為諧振器孔徑的一半，λ為激光光束的波長，且L為諧振器長度。使用波導管諧振器來形成激光光束的一個顯著優點在于其允許波導管內部的激光光束的橫向尺寸減小這一事實。小的橫向尺寸增加由波導管所束縛的激光氣體的擴散性冷卻效率。窄孔還允許廢棄熱量有效地傳輸到諧振器的側壁。因為此有效的冷卻，所以等離子體溫度下，增益增加，且激光氣體的壓力可增加。這使得每一氣體體積上的能量更高且對抽運能量的射頻脈沖的光學響應更快。

按面積調整的“板條”波導管激光器利用波導管軸內的有效冷卻的優點，同時允許其它軸表現出“自由空間”的特點。為了將能量從腔室耦合輸出，可將諧振器設計成自由空間方向上的“不穩定的”諧振器。此諧振器可采取負支或正支不穩定諧振器的形式。出于穩定性的原因，負支更受歡迎。通過允許再流通能量在鏡子之間彈跳以“離開”一個鏡子的邊緣而將光耦合輸出。可通過自由空間方向上的前鏡及后鏡的不同曲率的比率來控制耦合輸出的百分比。雖然擴散冷卻板條波導管氣體激光器以相對小的尺寸及相對低的復雜度遞送高的輸出功率，但此類激光器通常產生具有不對稱橫向剖面(例如，橢圓狀橫向剖面)的激光光束，所述激光光束在一個橫軸上擁有相對于另一橫軸來說不均勻的且相對上的散度。在常規的板條波導管激光器中，通常通過并入有光束成形光學器件(包含至少一個柱面透鏡)來校正這些不合需要的光束性質。此外，經常使用空間模式濾波器來消除自由空間不穩定諧振器方向上的光束邊緣上的伴線。這些額外的光學元件通常增加生產成本且因為吸收而減少輸出功率。

發明內容

本發明可包括在所附權利要求書中所引用的一個或一個以上特征及/或一個或一個以上以下特征及其組合。

在一個實施例中，激光器可包括在其中界定含有激光氣體的腔室的陶瓷體。陶瓷體可包含部分界定腔室的第一區段的多個平行壁，腔室的第一區段界定波導管。陶瓷體可進一步包含部分界定腔室的第二區段的多個傾斜壁，腔室的第二區段經成形以修改穿過腔室的第二區段的激光光束的橫向剖面。激光器可進一步包括多個電極，所述電極位于陶瓷體的外部且靠近多個平行壁，以便當激發信號施加到多個電極時僅激發腔室的第一區段內的激光氣體。

激光器可進一步包括靠近腔室的第一末端的第一面鏡子以及靠近腔室的第二末端的第二面鏡子，所述第二末端與所述第一末端相對。第一面及第二面鏡子可在腔室的第一區段內創建諧振器。多個電極可經定位以使當激發信號施加到多個電極時不激發激光氣體的靠近第一面及第二面鏡子的部分。陶瓷體的多個傾斜壁之間的距離在腔室的第一末端與腔室的第二末端之間可增加。