[发明专利]具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器

说明书

本发明涉及一种具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器。一种激光器可包括在其中界定含有激光气体的腔室的陶瓷体。所述陶瓷体可包含部分界定所述腔室的第一区段的多个平行壁，所述腔室的第一区段界定波导管。所述陶瓷体可进一步包含部分界定所述腔室的第二区段的多个倾斜壁，所述腔室的第二区段经成形以修改穿过所述腔室的第二区段行进的激光光束的横向剖面。所述激光器可进一步包括多个电极，所述多个电极位于陶瓷体外部且靠近多个平行壁，以使得当激发信号被施加到多个电极时仅激发所述腔室的第一区段内的激光气体。

分案申请信息

本发明专利申请是申请日为2011年11月17日、申请号为201180065352.X、发明名称为“具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器”的发明专利申请案的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2010年11月23日申请的第12/952,289号美国专利申请案的优先权。该案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明总体来说涉及激光器，且更特定来说，涉及具有集成光束成形波导管的陶瓷板条气体激光器。

背景技术

在波导管谐振器中，谐振器壁在一定程度上影响激光光束的传播且对其模式进行成形。波导管谐振器由所谓的菲涅尔(Fresnel)数N_F＝a²/(λL)<0.5来界定，其中a为谐振器孔径的一半，λ为激光光束的波长，且L为谐振器长度。使用波导管谐振器来形成激光光束的一个显著优点在于其允许波导管内部的激光光束的横向尺寸减小这一事实。小的横向尺寸增加由波导管所束缚的激光气体的扩散性冷却效率。窄孔还允许废弃热量有效地传输到谐振器的侧壁。因为此有效的冷却，所以等离子体温度下，增益增加，且激光气体的压力可增加。这使得每一气体体积上的能量更高且对抽运能量的射频脉冲的光学响应更快。

按面积调整的“板条”波导管激光器利用波导管轴内的有效冷却的优点，同时允许其它轴表现出“自由空间”的特点。为了将能量从腔室耦合输出，可将谐振器设计成自由空间方向上的“不稳定的”谐振器。此谐振器可采取负支或正支不稳定谐振器的形式。出于稳定性的原因，负支更受欢迎。通过允许再流通能量在镜子之间弹跳以“离开”一个镜子的边缘而将光耦合输出。可通过自由空间方向上的前镜及后镜的不同曲率的比率来控制耦合输出的百分比。虽然扩散冷却板条波导管气体激光器以相对小的尺寸及相对低的复杂度递送高的输出功率，但此类激光器通常产生具有不对称横向剖面(例如，椭圆状横向剖面)的激光光束，所述激光光束在一个横轴上拥有相对于另一横轴来说不均匀的且相对上的散度。在常规的板条波导管激光器中，通常通过并入有光束成形光学器件(包含至少一个柱面透镜)来校正这些不合需要的光束性质。此外，经常使用空间模式滤波器来消除自由空间不稳定谐振器方向上的光束边缘上的伴线。这些额外的光学元件通常增加生产成本且因为吸收而减少输出功率。

发明内容

本发明可包括在所附权利要求书中所引用的一个或一个以上特征及/或一个或一个以上以下特征及其组合。

在一个实施例中，激光器可包括在其中界定含有激光气体的腔室的陶瓷体。陶瓷体可包含部分界定腔室的第一区段的多个平行壁，腔室的第一区段界定波导管。陶瓷体可进一步包含部分界定腔室的第二区段的多个倾斜壁，腔室的第二区段经成形以修改穿过腔室的第二区段的激光光束的横向剖面。激光器可进一步包括多个电极，所述电极位于陶瓷体的外部且靠近多个平行壁，以便当激发信号施加到多个电极时仅激发腔室的第一区段内的激光气体。

激光器可进一步包括靠近腔室的第一末端的第一面镜子以及靠近腔室的第二末端的第二面镜子，所述第二末端与所述第一末端相对。第一面及第二面镜子可在腔室的第一区段内创建谐振器。多个电极可经定位以使当激发信号施加到多个电极时不激发激光气体的靠近第一面及第二面镜子的部分。陶瓷体的多个倾斜壁之间的距离在腔室的第一末端与腔室的第二末端之间可增加。