[发明专利]具有挠性外壳的扩散冷却的CO2激光器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及扩散冷却的二氧化碳(CO₂)激光器。本发明特别地涉及低功率(例如，输出功率为约100瓦或更低)的扩散冷却的CO₂激光器，其包括气密外壳和设置于其上的谐振腔镜。

背景技术

扩散冷却的CO₂激光器是这样的气体放电激光器，其中通过在形成所述放电的冷却的电极之间形成较小分离而发生放电的冷却。所述分离足够小，使得很可能存在下列情况：以相对较长寿命“010”弯曲振动态(仅仅在基态边界上方的非激光态)形式存在的激发态CO₂分子可以和冷却的电极碰撞。这种碰撞过程使得“010”态粒子数减少，并且抑制“粒子数瓶颈(population bottle neck)”的产生。“010”下能级粒子数的减少增加了“激光”上能级中的粒子数反转，这导致更高的激光器输出功率和效率。

在这样的低功率激光器中，通常将激光器的谐振腔镜设置为激光器外壳的一体式部件。当以这种方式设置镜时，重要的是使激光器外壳的弯曲最小化，因为这种弯曲可能引起输出光束的指向随着温度而改变。

一种使扩散冷却的CO₂激光器外壳的弯曲最小化的现有技术方案包括使用挠性外壳，同时尽可能对称地冷却。使用这种方案的布置在U.S.专利No.4,787,090和U.S.专利No.6,192,061中有所描述，它们都转让给本发明的受让人。使用类似方案的布置还在U.S.专利No.6,198,758和U.S.专利No.6,983,001中有所描述。尽管所有这些布置在一定程度上是成功的，但是据信所述布置都不具有实际冷却、冷却的对称性和激光器外壳的挠性的最佳水平。

发明概述

本发明涉及提供气体放电激光器的冷却布置。在一个方面中，根据本发明的气体放电激光器包括：外壳，其具有第一和第二相对的纵向金属壁，所述第一和第二相对的纵向金属壁均连接至第三和第四相对的纵向金属壁，所述外壳由第一和第二端壁封闭。所述第一和第二纵向壁均具有刚性冷却部分，所述刚性冷却部分由位于所述纵向壁和端壁之间的挠性部分围绕。

优选地，多个散热片从各壁的所述冷却部分向外延伸。外壳的第一、第二、第三和第四纵向壁可便利地由铝和铝合金中的一种的单挤出而形成。优选地，外壳的所述第一和第二纵向壁具有类似的构造，并且外壳的所述第三和第四纵向壁具有类似的构造，从而提供基本上对称布置的外壳。

在另一个方面中，根据本发明的气体放电激光器包括：含有激光气体混合物的外壳，所述外壳具有第一和第二相对的纵向金属壁，所述第一和第二相对的纵向金属壁均连接至第三和第四相对的纵向金属壁，所述外壳由第一和第二端壁封闭。位于所述外壳中的第一和第二电极彼此间隔和平行，并且分别和外壳的所述第一和第二纵向壁热传递。电气电源设置在所述第三纵向壁上的所述外壳外，并且布置以向所述第一和第二电极中的一者供应电位。所述电源和所述第三纵向壁热绝缘。

附图简要说明

引入本说明书中并构成其一部分的附图示意性示出本发明的优选实施方案，其联合上面给出的总的描述以及下面给出的优选实施方案的详述，起到解释本发明的原理的作用。

图1是示意性示出根据本发明的气体放电激光器的一个优选实施方案的侧面剖视图，所述气体放电激光器包括气冷的激光器外壳、和电极、以及放电通道配件，所述放电通道配件和所述配件的上壁和下壁的刚性冷却部分热接触，所述冷却部分通过上壁和下壁的挠性隔膜部分连接至外壳的刚性侧壁，所述冷却部分具有沿着其纵向延伸的冷却风扇。

图1A是示出在图1的外壳外、图1的电极和放电通道配件的侧面剖视图。

图2是在图1的2-2方向观察的透视纵向剖视图，其示意性示出图1的激光器的进一步的细节，所述激光器包括连接至外壳的侧壁的顶盖和底盖，在外壳一端的风扇配件被布置以强制空气在外壳的上壁和下壁、以及顶盖板和底盖板的冷却部分的风扇之间流动。

图3是从外壳的散热片和隔膜部分的上面示意性示出的进一步细节的俯视图。

图4是示意性示出根据本发明的将RF电源连接至图1的气体放电激光器的一种布置的侧面剖视图。

发明详述