[发明专利]激光装置和系统及其医用激光器治疗系统

说明书

背景技术

在包括激光切割、材料焊接、经由相变的激光固化的激光加工行业中和医疗应用中已经发现了气体激光器的广泛应用。特别地，近年来，已经对辐射波长在9和11μm之间且可以工作于连续波(CW)或脉冲状态的各种形式的二氧化碳气体(CO₂)激光器作出了相当多的研究。CO₂激光器可以具有高达大约30％的效率，而其他的气体激光器则具有0.1％或更少的效率。

对于CO₂激光器的激发，已知可利用DC(直流)脉冲放电和/或RF(射频)交变放电。现有技术中已经有提到利用DC和RF放电的组合以用于CO₂圆柱形激光器的激发。现有技术中利用DC和RF组合放电的圆柱形激光器利用光学稳定谐振器运作，光学稳定谐振器通常包括设置在激光腔相对端部的一高反射输出镜和一反馈镜，其中高反射输出镜用于将内部辐射束反射到激光腔之内以及用于传输在激光腔之外所存在的输出激光束这二者。为了获得高增益以及改善的输出光束的方向性，这两块反射镜使得内部光束在激光腔内无限次振荡。

在通过增大激光管内径而实现高输出功率的激光器中由于采用了光学稳定谐振器而存在一问题。即，当它的菲涅耳数N_F＝α²/(λL)超过数值2时，已知的光学稳定谐振器工作于多重模式状态下并且产生一低质量激光束，其中α是一暴露的输出镜表面的半径尺寸，λ是谐振器内部的辐射波长并且L是谐振器长度。

在现有技术中已知提供一种大功率激光器，其装备具有相对较大的菲涅耳数(N_F＞3)的不稳定光学谐振器。该不稳定谐振器具有主镜和反馈镜，在其中主镜具有比反馈镜更大的直径从而使得从主镜的外围反射的输出辐射在包围反馈镜的环形光束中指向激光腔之外。该不稳定谐振器产生高光学质量的束，其可以不需体积增加而提取能量。此外，鉴于激光束通过激光腔的次数较少这一事实，光学不稳定谐振器的使用需要特别注意在激光媒介方面的增益。

通常所知地，在现有技术中具有不稳定谐振器的气体激光器中，可以通过增大气压而增强增益。然而，由于为了恢复气体需要相对长久的时间，因此在脉冲激光器中高压的采用通常会降低脉冲循环频率。因此，具有不稳定谐振器的常规脉冲激光器不能以高压工作，并且因此，由此所提供的脉冲通常具有相对较小的平均功率，其不可避免地限制了它们的应用。

同样通常所知地，混合不稳定谐振器应用在具有较大菲涅耳数的激光腔中。这样的谐振器通常采用例如CO₂ RF受激板条激光器的不均匀增益媒介激光器。出于与以上所指出的关于不稳定谐振器的相同原因，通过增大气压而增大利用了混合谐振器的激光器功率不是有效率的。因此，混合不稳定谐振器的主要优势是以较高效率工作在相对较低增益的激光器中。

混合不稳定谐振器产生一激光束，该激光束是受限于一个轴的衍射光束并且在其他轴上具有多模式退化质量。然而，其有效光束质量比那时的稳定谐振器激光束质量更好。

发明内容

本发明的实施方式提供了用于提供激光束和激光装置的方法，其中该激光装置可包括：狭长管；位于狭长管之内的狭长放电区，其包括要被激发以引发激光辐射的放电媒介狭长；设置在狭长放电区的相对端部的两个DC放电电极；设置在狭长放电区的相对的狭长侧面的两个RF电极；和/或具有设置在狭长管的相对端部的两个相对的反射镜的激光谐振器，该激光谐振器在至少一个横向轴上是不稳定的。

在本发明的某些实施方式中，激光装置可以包括DC电压源，用于在DC电极上施加脉冲DC放电。该DC电压源可以包括DC源、将由DC源提供的DC信号整形为脉冲的脉冲整形器、提供用于激发放电媒介的高输出电压的高压变压器和/或输出平滑器。变压器可以具有大约为1∶40的变压系数。

在本发明的某些实施方式中，激光谐振器可以是混合稳定和不稳定谐振器，该混合谐振器可包括设置在狭长管的输出端部的输出镜，其中输出辐射光束可以从该输出镜中传出，在该输出镜的内侧面该输出镜可以具有在一横向轴上的光强度，其中在该横向轴上混合谐振器是不稳定的；还包括设置在狭长管的第二端部的反馈镜，该反馈镜在两个正交的横向轴上可以具有不同的光强度，其中一个横向轴是在其上的混合谐振器是不稳定的轴。在混合谐振器在其上是不稳定的轴上的反馈镜的光强度可以比在正交的横向轴上的反馈镜的光强度高。此外，在混合谐振器在其上是不稳定的轴上输出镜和反馈镜可以组成共焦负支不稳定谐振器。输出镜可以包括遮蔽件以决定输出光束的横向截面。输出镜和反馈镜可主要反射期望的辐射波长并传输其他波长。