專利名稱：射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于相干激光雷達中的光源，是一種射頻激勵波導(dǎo)CO2激光器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的激光相干雷達光源是由一臺高功率和另一臺低功率各自獨立工作、單一激光輸出的射頻激勵波導(dǎo)CO2激光器組成，因而體積大、較沉重、造價高、效率低。而最新公告的申請?zhí)枮?8118149的專利申請是一種射頻激勵雙通道不等長波導(dǎo)二氧化碳激光器電極，它的特征是二個不等長電極內(nèi)有兩個平行、間隔相鄰、不等長的直波導(dǎo)通道，由于激光器長度和體積的限制其波導(dǎo)通道長度和光程受到限制，而且加工制造難度較大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是研制一種射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，使其能由一臺單一激光輸出變?yōu)槟芡瑫r輸出高功率和低功率兩束激光的激光器，并具有激光輸出功率高、外差頻率穩(wěn)定度高，結(jié)構(gòu)緊湊、價廉、高效的優(yōu)點。本發(fā)明由陶瓷片1、上電極12、下電極13、反射鏡7、真空室14、外殼15、諧振電感11、電纜8組成；真空室14設(shè)置在外殼15內(nèi)的底部，在真空室14內(nèi)設(shè)有上電極12、下電極13，在上電極12和下電極13的同一側(cè)上下對應(yīng)的位置連接一條同軸電纜8；在上電極12與下電極13之間設(shè)置有至少四條等厚直邊間隔分布的陶瓷片1，各相鄰陶瓷片1邊緣之間的縫隙與上電極12和下電極13之間形成直線貫通電極兩端的直波導(dǎo)通道2。其中一側(cè)的一條波導(dǎo)通道被一條陶瓷片1-2與其它縫隙內(nèi)的波導(dǎo)通道隔離形成一條獨立的波導(dǎo)通道2-1，在波導(dǎo)通道2-1的兩端分別設(shè)有全反射鏡7-2和部分反射鏡7-1構(gòu)成一個短光程激光諧振腔3-1，其余各條相鄰直波導(dǎo)通道在端頭相匯連通形成一個折疊的波導(dǎo)通道2-2，在折疊波導(dǎo)通道2-2的一個末端設(shè)有部分反射鏡7-1，在折疊波導(dǎo)通道2-2中的其余直波導(dǎo)通道各端均設(shè)有全反射鏡7-2，各條相鄰直波導(dǎo)通道之間的光路連通構(gòu)成一個折疊的長光程激光諧振腔3-2。本發(fā)明由一臺單一激光輸出變?yōu)橥瑫r輸出高功率和低功率兩束激光的激光器，兩激光諧振腔共電極，因此腔長變化趨勢一致，激勵條件相同，因而兩束激光具有較高的外差頻率穩(wěn)定度。由于長激光諧振腔是折疊結(jié)構(gòu)，光路分布緊湊，既延長了激光諧振腔的光程，又提高了激光輸出功率，還沒有增大電極的縱向長度，而且長激光諧振腔與短激光諧振腔縱向可以等長，即電極等長，不僅使得外部形狀規(guī)則美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，而且易于加工，還降低了加工成本。為相干激光雷達提供了一種緊湊、小型、輕便、低價及高效的新型激光光源。


圖1是本發(fā)明的主剖視圖，圖2是本發(fā)明的俯剖視圖，圖3是具體實施方式
一中陶瓷片1及反射鏡7的位置分布結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實施方式
二中陶瓷片1及反射鏡7的位置分布結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實施方式
三中陶瓷片1及反射鏡7和反射光柵5的位置分布結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是具體實施方式
四中陶瓷片1及反射鏡7和反射光柵5的位置分布結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是具體實施方式
五中陶瓷片1及反射鏡7和反射光柵5的位置分布結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
一本實施方式由陶瓷片1、上電極12、下電極13、反射鏡7、真空室14、外殼15、諧振電感11、電纜8組成；真空室14設(shè)置在外殼15內(nèi)的底部，在真空室14內(nèi)設(shè)有上電極12、下電極13，在下電極13內(nèi)設(shè)有冷卻用的空腔流水通道，在流水通道處設(shè)有進水管13-1和出水管13-2，在上電極12和下電極13的同一側(cè)上下對應(yīng)的位置連接一條同軸電纜8；在上電極12與下電極13之間設(shè)置有五條等厚直邊間隔分布的陶瓷片1，各相鄰陶瓷片1邊緣之間的縫隙與上電極12和下電極13之間形成截面為2.25×2.25平方毫米直線貫通電極兩端的直波導(dǎo)通道2。陶瓷片1-1、陶瓷片1-2和陶瓷片1-5為矩形，陶瓷片1-1和陶瓷片1-2之間的波導(dǎo)通道與其它波導(dǎo)通道隔離形成一條獨立的波導(dǎo)通道2-1。在波導(dǎo)通道2-1的左端設(shè)有全反射鏡7-2，在波導(dǎo)通道2-1的右端設(shè)有部分反射鏡7-1，構(gòu)成一個短光程激光諧振腔3-1，部分反射鏡7-1是諧振腔3-1的激光輸出端。陶瓷片1-3和陶瓷片1-4為三角形，陶瓷片1-3與陶瓷片1-4交錯間隔設(shè)置在陶瓷片1-2和陶瓷片1-5之間，各相鄰直波導(dǎo)通道在端頭相匯連通形成一條Z形折疊的波導(dǎo)通道2-2，在Z形折疊波導(dǎo)通道2-2的右下端設(shè)有部分反射鏡7-1，在Z形折疊波導(dǎo)通道2-2中的其余直波導(dǎo)通道各端均設(shè)有全反射鏡7-2，各條相鄰直波導(dǎo)通道之間的光路連通構(gòu)成一個Z形折疊的長光程激光諧振腔3-2，部分反射鏡7-1是諧振腔3-2的激光輸出端。在真空室14左右兩端面與各條直波導(dǎo)通道兩端相對應(yīng)的位置上開有孔9，在孔9的外側(cè)密封裝配有鍍ZnSe膜的透明窗片4，透明窗片4在這種激光器輸出激光的波長范圍內(nèi)的透射率高。在外殼15與兩個激光輸出端激光出射方向相對應(yīng)的位置上分別設(shè)有激光出射孔15-1，在上電極12與下電極13之間并聯(lián)有諧振電感11，諧振電感11使電極和電感并聯(lián)諧振于射頻源的工作頻率。各陶瓷片1可以是Al2O3材料，兩金屬板電極可以是鋁質(zhì)材料，各反射鏡可以是平面或凹面。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是陶瓷片1-3、陶瓷片1-4為矩形，在陶瓷片1-3、陶瓷片14、陶瓷片1-5之間各直波導(dǎo)通道的左端設(shè)有正交全反射鏡7-2，在陶瓷片1-2、陶瓷片1-3、陶瓷片1-4之間各直波導(dǎo)通道的右端設(shè)有正交全反射鏡7-2，陶瓷片1-2、陶瓷片1-3、陶瓷片1-4、陶瓷片1-5之間各相鄰直波導(dǎo)通道之間的光路連通形成一條往復(fù)U形折疊長光程諧振腔3-2。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一、二不同的是在諧振腔3-1和諧振腔3-2的左端用反射光柵5替代全反射鏡7-2，反射光柵5斜向沿一級衍射角反射起全反射鏡作用。并可通過與反射光柵5連在一起的位移器10平移反射光柵5或調(diào)整反射光柵5的自準角度，達到選取支線及調(diào)諧的目的。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二、三不同的是在諧振腔3-1的右端及諧振腔3-2的右端均設(shè)有全反射鏡7-2。諧振腔3-1左端及諧振腔3-2左端的反射光柵5斜向沿零級衍射方向輸出激光起部分反射鏡作用。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二、三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一、二、三、四不同的是它還包含電光調(diào)制器6，在諧振腔3-2內(nèi)的左端設(shè)有部分反射鏡7-1，在諧振腔3-2的右端設(shè)有部分反射鏡7-1和在諧振腔3-2內(nèi)的電光調(diào)制器6。諧振腔3-2左端的反射光柵5與部分反射鏡7-1組成一個類似F-P干涉儀的F-P腔，通過改變反射光柵5與部分反射鏡7-1之間的距離可以選取支線及達到調(diào)諧目的。電光調(diào)制器6能周期性地形成一個激光輸出峰值功率。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二、三、四相同。
工作原理激光器真空室14內(nèi)充入一定氣壓的CO2混合氣體，射頻功率通過傳輸電纜8和匹配網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絻呻姌O上。氣體放電時CO2氣體分子被激發(fā)輻射光子，其熒光分別在兩激光諧振腔內(nèi)兩端的反射鏡之間往復(fù)同時獲得激光振蕩分別輸出激光。長激光揩振腔輸出激光功率高，短激光諧振腔輸出激光功率低。
權(quán)利要求
1.射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，它由陶瓷片(1)、上電極(12)、下電極(13)、反射鏡(7)、真空室(14)、外殼(15)、諧振電感(11)、電纜(8)組成；真空室(14)設(shè)置在外殼(15)內(nèi)的底部，在真空室(14)內(nèi)設(shè)有上電極(12)、下電極(13)，在上電極(12)和下電極(13)的同一側(cè)上下對應(yīng)的位置連接一條同軸電纜(8)；在上電極(12)與下電極(13)之間設(shè)置有至少四條等厚直邊間隔分布的陶瓷片(1)，各相鄰陶瓷片(1)邊緣之間的縫隙與上電極(12)和下電極(13)之間形成直線貫通電極兩端的直波導(dǎo)通道(2)，其特征在于其中一側(cè)的一條波導(dǎo)通道被一條陶瓷片(1-2)與其它縫隙內(nèi)的波導(dǎo)通道隔離形成一條獨立的波導(dǎo)通道(2-1)，在波導(dǎo)通道(2-1)的兩端分別設(shè)有全反射鏡(7-2)和部分反射鏡(7-1)構(gòu)成一個短光程激光諧振腔(3-1)，其余各條相鄰直波導(dǎo)通道在端頭相匯連通形成一個折疊的波導(dǎo)通道(2-2)，在折疊波導(dǎo)通道(2-2)的一個末端設(shè)有部分反射鏡(7-1)，在折疊波導(dǎo)通道(2-2)中的其余直波導(dǎo)通道各端均設(shè)有全反射鏡(7-2)，各條相鄰直波導(dǎo)通道之間的光路連通構(gòu)成一個折疊的長光程激光諧振腔(3-2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，其特征在于各相鄰陶瓷片(1)邊緣之間的縫隙與上電極(12)和下電極(13)之間形成截面為2.25×2.25平方毫米直線貫通電極兩端的直波導(dǎo)通道，陶瓷片(1-1)、陶瓷片(1-2)和陶瓷片(1-5)為矩形，陶瓷片(1-1)和陶瓷片(1-2)之間的波導(dǎo)通道與其它波導(dǎo)通道隔離形成一條獨立的波導(dǎo)通道(2-1)，在波導(dǎo)通道(2-1)的左端設(shè)有全反射鏡(7-2)，在波導(dǎo)通道(2-1)的右端設(shè)有部分反射鏡(7-1)，構(gòu)成一個短光程激光諧振腔(3-1)，陶瓷片(1-3)和陶瓷片(14)為三角形，陶瓷片(1-3)與陶瓷片(1-4)交錯間隔設(shè)置在陶瓷片(1-2)和陶瓷片(1-5)之間，各相鄰直波導(dǎo)通道在端頭相匯連通形成一條Z形折疊的波導(dǎo)通道(2-2)，在Z形折疊波導(dǎo)通道(2-2)的右下端設(shè)有部分反射鏡(7-1)，在Z形折疊波導(dǎo)通道(2-2)中的其余直波導(dǎo)通道各端均設(shè)有全反射鏡(7-2)，各條相鄰直波導(dǎo)通道之間的光路連通構(gòu)成一個Z形折疊的長光程激光諧振腔(3-2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，其特征在于陶瓷片(1-3)、陶瓷片(1-4)為矩形，在陶瓷片(1-3)、陶瓷片(14)、陶瓷片(1-5)之間各直波導(dǎo)通道的左端設(shè)有正交全反射鏡(7-2)，在陶瓷片(1-2)、陶瓷片(1-3)、陶瓷片(1-4)之間各直波導(dǎo)通道的右端設(shè)有正交全反射鏡(7-2)，陶瓷片(1-2)、陶瓷片(1-3)、陶瓷片(14)、陶瓷片(1-5)之間各相鄰直波導(dǎo)通道光路連通形成一條往復(fù)U形折疊長光程諧振腔(3-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，其特征在于在諧振腔(3-1)和諧振腔(3-2)的左端用反射光柵(5)替代全反射鏡(7-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，其特征在于在諧振腔(3-1)的右端及諧振腔(3-2)的右端均設(shè)有全反射鏡(7-2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO2激光器，其特征在于它還包含電光調(diào)制器(6)，在諧振腔(3-2)內(nèi)的左端設(shè)有部分反射鏡(7-1)，在諧振腔(3-2)的右端設(shè)有部分反射鏡(7-1)和在諧振腔(3-2)內(nèi)的電光調(diào)制器(6)。
全文摘要
射頻激勵共電極折疊雙通道波導(dǎo)CO
文檔編號H01S3/03GK1392638SQ0212378
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者王騏, 田兆碩, 王春暉, 成向陽, 孫正和 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)