[发明专利]一种射频激励气体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及气体激光器，具体地说是一种射频激励气体激光器。

背景技术

鉴于中高功率(数百瓦～千瓦)激光器的市场潜力巨大，而现有气体激光器存在以下不足：1、使用直流电源的气体激光器，不仅其在高功率输出时会出现放电不稳定的现象，而且位于放电室内的电极会在放电过程中发生溅射，对放电室和谐振腔的镜片造成污染，影响激光器的使用寿命；2、国外设计的射频激励扩散冷却板条激光器性能好、寿命长，但由于电极的加工、安装非常复杂，且其输出光束为条状光斑，需要整形才能使用，使得其技术难度高、设备采购及使用维护成本高，难以在我国得到广泛的推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足提供一种电极结构简单、安装方便、成本低、使用寿命长、整体结构更加紧凑、密封性更好、放电过程更加稳定、不会出现电极溅射污染的射频激励气体激光器。

本发明包括由非金属材料制成的板条状密封放电室、放电电极、设有水流进出口的水冷通道、设有回气管的储气室、匹配网络、通过匹配网络与放电电极连接的射频电源、开有通光孔的金属套罩和谐振腔，其特征在于：所述放电电极位于板条状密封放电室的左右两侧外。

上述技术方案中，所述放电电极为以并联方式联接的多段放电电极，所述多段放电电极可以为三段式放电电极。

上述技术方案中，所述储气室设有备用的充排气接头。

上述技术方案中，所述放电电极为设有冷却管道的放电电极。

上述技术方案中，所述谐振腔由尾镜端条状反射镜、带有出光孔的输出端条状反射镜和全透输出镜构成，所述尾镜端条状反射镜和输出端条状反射镜分别位于板条状密封放电室的前端和后端，所述全透输出镜位于出光孔处。

上述技术方案中，所述谐振腔由两个折叠腔镜、反射镜和输出镜构成，所述两个折叠腔镜分别位于板条状密封放电室的前端和后端，所述反射镜位于其中一个折叠腔镜的一侧，所述输出镜位于其中另一个折叠腔镜的另一侧。

上述技术方案中，所述板条状密封放电室由玻璃或陶瓷制成。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)采用射频激励方式(即使用射频电源)，使放电过程更加稳定，不会产生像直流激励那样，由于放电电极烧蚀而导致长期工作状态下的功率递减，放电室可以注入更高的功率，从而可以获得更大功率的激光输出，输出功率可以到达数千瓦级。

(2)放电电极位于放电室的左右两侧外，具有下述特点：①相对于放电室的前端和后端的距离更短，所需的击穿电压低；②通过耦合进入放电室进行放电，放电过程中不会出现电极溅射污染放电室和谐振腔的镜片；③相对于金属结构的射频激励扩散冷却板条激光器的放电电极，不需要连入放电室的电极引线，减少了漏点，提高了放电室的密封性能，激光器的换气时间和使用寿命大大增长；④放电电极的间距大，电极可以采用普通的铜、铝材料，而不需要使用高熔点难溅射材料，不仅电极的结构简单，加工制作简单便宜，安装方便，而且放电电极间不需要设置均压电感，并且，由于鞘层对功率输出影响小，射频电源的频率带宽大，因此，对射频电源的频率稳定性要求低，对匹配网络的要求也低。

(3)射频激励扩散冷却板条激光器的输出光束为条状光斑，光斑需要整形才能使用，本发明的输出光束为近似方形光束，不需要复杂的整形光路结构，可以直接应用。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的A向示意图。

图3为双凹侧面耦合输出的非稳腔结构示意图。

图4为三段式放电电极的谐振腔结构示意图。

图5为平板式折叠光路结构的谐振腔结构示意图。

图中：1-板条状密封放电室、2-放电电极、3-水冷通道、4-储气室、5-匹配网络、6-射频电源、7-金属套罩、8-水流进出口、9-回气管、10-充排气接头、11-尾镜端条状反射镜、12-输出端条状反射镜(12a-出光孔)、13-通光孔、14-全透输出镜、15-冷却管道、16-折叠腔镜、17-反射镜、18-输出镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

实施例：本发明包括由玻璃或陶瓷或其它非金属材料制成的板条状密封放电室1、放电电极2、设有水流进出口8的水冷通道3、设有回气管9的储气室4、匹配网络5、通过匹配网络5与放电电极2连接的射频电源6、开有通光孔13的金属套罩7和谐振腔。其中，所述放电电极2为设有冷却管道15的放电电极，有利于对放电电极2的冷却，达到较好的散热效果，采用以并联方式联接的三段式放电电极(图4所示)，可使放电更加稳定和均匀，所述放电电极2位于板条状密封放电室1的左右两侧外，两放电电极2之间不需要设置均压电感；所述水冷通道3分布在板条状密封放电室1的外侧，水冷通道3上的水流进出口8使冷却更充分及时；所述储气室4位于水冷通道3外，储气室4设有备用的充排气接头10，方便进行多次充排气，提高激光器的使用寿命；所述回气管9可以设置多根(图2所示为四根)，使充排气更为迅速方便，其两端分别与放电室1和储气室4连通；所述谐振腔可为侧面耦合输出的双凹非稳腔结构，即由尾镜端条状反射镜11、带有出光孔12a的输出端条状反射镜12和全透输出镜14构成(图3和图4所示)，所述尾镜端条状反射镜11和输出端条状反射镜12均为条状凹面反射镜，并分别位于板条状密封放电室1的前端和后端，所述全透输出镜14位于出光孔12a处，激光可沿着出光轴方向通过输出端条状反射镜12，从金属套罩7上的通光孔13射出；所述谐振腔还可采用平板式折叠光路结构，即由两个折叠腔镜16、反射镜17和输出镜18构成(图5所示)，所述两个折叠腔镜16分别位于板条状密封放电室1的前端和后端，所述反射镜17位于其中一个折叠腔镜16的一侧，所述输出镜18位于其中另一个折叠腔镜16的另一侧，激光在板条状密封放电室1(即折叠腔)中产生多次往返后输出，相当于在不改变放电电极2长度的情况下拉长了总放电长度，提高了激光器的输出功率，具有体积小输出高的独特优势，并能获得好得多的激光模式；金属套罩7将板条状密封放电室1、放电电极2、水冷通道3、储气室4、匹配网络5和射频电源6进行封闭，以防止射频辐射对外界环境的污染。