專利名稱：激光器的模式選擇技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光器的模式選擇技術，尤其非限制性地涉及射頻激勵板條波導CO2 激光器，其中在波導管的表面上設置了一個凹部，以在波導管內提供自由空間傳播區(qū)域。該 凹部的位置以及大小可以改變以提供模式選擇。
背景技術：
在專利號為5，123，028、專利權人為美國Coherent公司的美國專利中公開了一 種典型的射頻激勵板條波導CO2激光器。其中，一對具有外露的光反射面的矩形平面電極 隔開分布，且其空間結構設置為可在垂直于反射面的平面上導光，例如波導管。除非通過 位于電極末端的諧振器反射鏡，否則平行于反射面的光不會受到約束。諧振器的結構在非 波導尺寸內設計為負支不穩(wěn)定諧振器。穩(wěn)定的諧振器用于波導尺寸內，但與導向末端相距 的反射鏡部分基于非穩(wěn)定諧振器的配置。更確切地，選擇電極長度并鏡子位置的選擇，使在 反射鏡位置處的穩(wěn)定波導諧振腔的激光束的波前曲率半徑大致與選擇用于非穩(wěn)定諧振腔 的反射鏡的曲率半徑匹配。這對于所有激光器來說確實如此。否則路徑不會自我重復從而 不會得到激光。這篇專利的意思是鏡表面處的波前曲率半徑大致與鏡的曲率半徑匹配，使 大幅平面波前退出而重新進入波導管。上述發(fā)明的目的在于提供一種板條波導(X)2激光器，該激光器性能穩(wěn)定，并能在給 定長度上產生高功率輸出。在以下方面該發(fā)明有更多值得關注的特點具有與波導管末端 相間隔的諧振器，以降低損耗；具有改進的電極支撐結構，以允許電極的熱膨脹；具有改進 的冷卻系統(tǒng)；具有反射鏡支架，以從激光室外部進行調整；具有用于放電預電離的裝置；還 具有不限制放電的電極支撐結構。當該發(fā)明在快速重復率中取得高能時，模塊的質量在波 導管軸和非穩(wěn)定諧振器軸上提供1. 2的M2因子，沒有進一步的措施來提高裝置的模塊質 量。專禾Ij 權人為俄羅斯的"Gosudarstvennoye Predpriyatie Nauchnoissledovatelsky Institut Lazernoy Fizike，，禾口日本的"Amada Company, Limited”公司的美國專利6，856，639中公開了一種高能板條式氣體激光器。在該專利中， 申請人:認為美國專利5，123，028所描述的較早的激光器限制了輸出功率，由于其要求電極 不可以間隔2mm以上。他們認為需要2mm的限制以在窄的波導管軸容積內產生基本模式， 這種激光激活區(qū)的容量的限制降低了可以獲得的輸出功率。專利號為6，856，639的美國專利公開了一種氣體激光器，其包括一對長形電極， 其用于限制所述長形電極的兩個相對面之間的放電區(qū)域，其中該放電區(qū)域限定了縱向軸、 寬軸以及窄軸。該氣體激光器還包括位于所述放電區(qū)域的激光氣體，以及用于電極通電以 產生激光氣體的激勵裝置。第一反射鏡設置在這對長形電極的第一末端之前，其中所述第 一反射鏡與沿著縱向軸的第一末端間隔第一距離分布，第二反射鏡設置在這對長形電極的 第二末端之前。此外，該兩個相對電極表面分別限定了電極曲率，這樣的配置使相對于窄軸 的基本橫向輻射模式的波前在第一距離處與第一反射鏡的鏡面曲率大致重合。
這種設置容許了通過電極實現基本橫向模式，同時又容許了電極具有最小大約 2. 5mm至3. 7mm的間隙相分隔。在電極的末端該間隙增加至3. 5mm至6. 0mm。這樣的設置 取得很好的模式選擇，因為不存在設計在兩個軸上提供基本模式自由空間傳播的波導管， 而在兩個電極之間形成孔以優(yōu)先選擇基本模式。他們并沒有說明功率隨著激光激活區(qū)域的 容量而增加。這種設計的最大缺點就是很難生產出這樣的電極，因為必須在每個電極上加 工出一種高公差的曲率。在結構周圍反射鏡的設置中也必須應用到這種公差，因此任何的 計算錯誤或者偏差都可能大致影響到輸出光束的質量。而且，熱效應會使電極的曲率發(fā)生 變化從而影響預測模式的質量。專利號為5，216，689的美國專利是上述美國專利5，123，028發(fā)明的一個繼續(xù)，同 樣認為要分析電極。在其中的一個實施例中，在電極的末端形成了延伸，在該電極之間放電 最小化。延伸形成了在電極的末端以及鏡之間的重組面，使由放電產生的氧化物種到達反 射鏡之前消滅這些氧化物種。這種設置是用于防止鏡的退化，但是對激光的模式選擇操作 沒有效果。申請人:為美國Synrad Inc.公司的美國專利5，892，782中，記載了一種激光器，其 包括能從低增益激光介質中產生高質量激光的分裂波混合腔。所述分裂波混合腔包括諧振 腔，該諧振腔由設置在激光介質相對末端的一對諧振器反射鏡表面，以及設置在諧振腔相 對兩側的一對諧振器壁形成。所述諧振器壁通過一間隔距離相互分隔設置，這樣諧振腔具 有在大約0. 5和1. 5之間的菲涅耳數。至少其中之一的諧振器壁具有第一環(huán)形振蕩濾波器， 其鄰近于激光介質以在激光介質內濾去環(huán)形振蕩。該濾波器以形成在一個或兩個諧振器壁 上的凹部的形式存在。一個或多個諧振器壁可能包括相互成角度的第一和第二壁部分，以 形成波前分裂干涉儀。諧振器反射鏡相對于諧振器壁偏離軸傾斜。這種激光器不設置電極 以產生波導管。此外，濾波器的作用在于阻止雜質，而不是提供模式選擇。在申請人為美國陸軍部的美國專利4，710，941中記載了一種連續(xù)的(X)2波導激光 器，其中的電極設置為，或更準確地，加工為具有多個在其中的沿著電極等距分布的孔。這 種穿孔電極結構能夠釋放大量的通常截留在電極之間的激勵分子，容許基態(tài)分子進入，或 者激發(fā)至較高的激光能級上，以此增加粒子數反轉以及激光效率。這種設置的孔為針孔尺 寸，且設置成不影響放電或者光束質量。這些孔并沒有提供任何上網激光模式選擇。在俄羅斯VA Instruments,公司的專利WO 01/48880中，記載了一種氣體激光器， 其中的狹縫具有非穩(wěn)定諧振器，其具有負支不穩(wěn)定以及高頻激勵。所述激光器包括延伸的 金屬電極，該電極產生放電間隙。狹縫設置于放電區(qū)側的電極表面上，且與激光光軸正交。 該配置的電極產生了諧振器內導風管的結合，以此輻射沿著激光軸擴散，其通過在垂直于 激光軸方向上來傳播輻射的自己空間。該狹縫產生空間濾波器的系統(tǒng)，其用于選擇激光輻 射的主要模式，并減少激光光束離散的可能性。這篇專利教導了多個狹縫，至少有5至10 個，且等距離的沿著兩個電極分布，用于模式選擇。每個狹縫的寬度和深度大概在1 mm至 5 mm之間。但是并沒有描述在光軸上的狹縫長度或者提供尺寸信息。因此，我們認為這篇 專利的申請人并不認為長度對模式選擇具有任何重要性。本申請的申請人發(fā)現，通過選擇 狹縫的長度，或者現在稱為凹部更合適，單個凹部就可以提供相似的模式選擇。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于通過至少一個實施例提供了一種優(yōu)先選擇基本模式的激光
O本發(fā)明的另一個目的在于通過至少一個實施例來提供了一種具有已經結構的激 光器，其中在波導管的至少一個表面上設置了具有優(yōu)選長度的凹部。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種構造模式選擇性激光器的方法。根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種激光器，包括第一和第二表面，所述第一和 第二表面分開設置、以在該第一和第二表面之間的第一軸上形成波導管；放電區(qū)域，所述放 電區(qū)域位于所述波導管的至少一個部分之內；諧振腔，所述諧振腔具有與所述第一軸正交 的傳播軸；其中，在至少一個所述表面上設置凹部，所述凹部沿傳播軸具有0.1至1瑞利范 圍(Raleigh range)的長度，且所述凹部被設置為在所述波導管內產生一個區(qū)域，在該區(qū)域 中，自由空間傳播在所述第一軸的方向上進行。通過這種方式，波前退出，且重新進入傳播軸上放電區(qū)域內的波導管。波前曲率半 徑不必大幅平面退出，而重新進入波導管。凹部的形式可以為狹縫，圓孔或者其他的可以 在放電區(qū)域的范圍內產生最低階波導模式選擇的形狀，其通過產生一個內部區(qū)域來實現， 在該內部區(qū)域中，橫向模式相對于在第一軸的波導經歷自由空間傳播。優(yōu)選地在一個或者 兩個電極上設置單個凹部。這樣通過減少在加工多個凹部中所需的數量以及公差來簡化電 極的結構。或者在一個或兩個電極上設置多于一個的凹部，但是至少其中一個凹部必須在 傳播軸上具有0.1至1瑞利范圍的長度。通過選擇在傳播軸上具有0. 1至1瑞利范圍的凹部長度，便可 以獲得模式選擇。瑞利范圍定義為最低階波導模式所需進入自由空間 的距離，該進入距離使其二階矩束寬因衍射效應而增大2的平方根倍(即
在倍)。優(yōu)選地，在第一軸上的波導管高度處于1 mm至4 mm范圍內。這構成了一種帶 狀放電。這同樣適合于用高度來代表電極間間隙的板條激光器。有利地，波導管的高度在 1. 3mm至2. 8mm的范圍內。優(yōu)選地，凹部具有大于波導管高度二十分之一的深度?；蛘甙疾康纳疃却笥诎疾?長度的四十分之一。該深度的選擇用于防止從凹部底部折回波導管的二次反射。因此所述 深度的選擇應該提供一種沒有不需要反射的穩(wěn)定放電，或者在阻止不需要反射折回波導管 時完全壓制放電。在本發(fā)明的一個實施例中，其深度是無限，穿過波導管的至少一個表面上 產生孔或者洞。這樣的孔或者洞可以穿過電極。有利地，凹部設置在第一表面上，而另一個凹部設置在波導管的相對第二表面上。 這樣，所述凹部在傳播軸上提供了對稱區(qū)域。該第一以及第二表面可以為相對設置的電極表 面，或者可以為放電區(qū)域的相對設置的側壁，所述放電區(qū)域例如位于陶瓷墊片上的凹部。優(yōu)選地，諧振腔為垂直于第一軸的非穩(wěn)定諧振器，提供前進波模式以及反向波模 式，其中所述反向波具有光束腰。該諧振腔為負支不穩(wěn)定諧振器。在一個實施例中，該諧振 腔提供混和平面波導激光。優(yōu)選地，凹部位于非穩(wěn)定諧振器的光軸上。通過這種方式，凹部與傳播軸對齊，以 確保對波的模式產生影響。更優(yōu)選地，凹部大致位于光束腰上。同樣，所述凹部具有一定寬度，使其在半個以及所有反向波模式之間的大部分長度都被所述凹部重疊。優(yōu)選地，放電區(qū)域在第一和第二長形電極之間，通過與所述波導管高度等同的電 極間隙而產生。通過這種方式，凹部可以設置到一個或兩個電極的表面內。優(yōu)選地，凹部 完全被放電區(qū)域所界定，從而在所述放電區(qū)域內產生。或者，大部分的凹部可被放電區(qū)域所 界定。這樣，凹部可以設置在波導管的末端。正如背景技術所知的，波導管的波段可包括陶 瓷表面。在本發(fā)明的一個實施例中展示了一種射頻激勵(X)2激光器放電，這為設置密封型 激光器提供了機會。根據本發(fā)明的第二個方面，提出了一種用于模式選擇性激光器的方法，包括如下 步驟
(a)提供第一和第二表面，該第一和第二表面被設置為在它們之間形成波導管；
(b)在所述波導管的至少一個所述表面上設置凹部，所述凹部具有0.1至1瑞利范圍 的長度；
(c)提供圍繞所述波導管的諧振腔；以及
(d)在所述波導管的至少一個部分內產生氣體放電。本發(fā)明其他特點結合第一方面來說明。優(yōu)選地，本發(fā)明的激光器為一種具有負支不穩(wěn)定諧振器的射頻激勵板條(X)2激光
ο


本發(fā)明的實施例將通過非限定方式在此說明
圖1為根據本發(fā)明實施例的模式選擇性激光器的示意圖2為一部分模式選擇性激光器的截面圖，其展示了根據本發(fā)明另一個實施例的非穩(wěn) 定諧振腔；
圖3(a)_(d)展示了用于圖2激光器的凹部； 圖4展示了根據本發(fā)明優(yōu)選實施例的凹部選擇；
圖5展示了在(a)激光器包括長形平面電極，和(b)激光器中的凹部設置在每個平面 電極上，不同脈沖波長的激光模式變化；且
圖6(a)_(d)展示了適合用于本發(fā)明其他實施例的電極配置。
具體實施例方式附圖1展示了模式選擇性激光器，用附圖標記10表示。激光器10包括一對由導 電金屬，如鋁制成的長形矩形平面電極12，14。所述電極12，14的平面尺寸決定了在它們 之間形成的放電區(qū)域16的大小，也因此決定了激光器10的輸出功率。對于IOOw的0)2激 光器而言，電極可以為大約480 mm長以及45 mm寬。所述電極12，14通常適用于包括一個 或多個讓水通過的冷卻液通道(未圖示)。所述電極12，14通過一個波導管的高度，或者電極間的間隙18間隔分布。通常該 間隙18的高度為1 mm至4 mm，在一個優(yōu)選的實施例中，其高度在1. 3 mm至2. 8 mm的范圍 內。所述電極12，14以預定的高度18相間隔。
放電區(qū)域16隨后限制在第一和第二波導管表面MJ6之內。這樣提供了一個沒有 界定的橫截面積，該橫截面積由第一軸上的間隙18，和垂直于第一軸的第二軸上的電極表 面寬度所決定。垂直于所述第一和第二軸的第三軸，限定了通過放電區(qū)域16的傳播方向。眾所周知，電極由射頻RF發(fā)生器32通過網狀系統(tǒng)34激勵，該發(fā)生器32與電極 12、14阻抗匹配。通過激勵位于電極12、14之間的激光氣體36產生放電16。在優(yōu)選的實 施例中，激光氣體36為標準的(X)2混合氣體，其中氦氣，氮氣，和二氧化碳的比例為3:1:1， 并加入5%的氙氣，達到100至150毫巴的填充氣壓。其輸出的主波長為10. 6微米。這種 設置密封在一個室內(未圖示)。在電極12，14的一端38，40設置一對反射鏡42，44。每個反射鏡42，44固定裝配 (未圖示)，如果需要，并可從罩的外部進行調整。反射鏡42，44通常用硅或銅基板做成，首先 涂上金或銀，然后涂上氟化釷和硫化鋅電介質堆棧，另外再涂上氟化釷或，優(yōu)選地，鍺。后部 反射鏡42的尺寸足以提供一個反射面46，該反射面46充滿放電區(qū)域16，這樣所有從末端 38而來的光都可以折回放電區(qū)域16。前部反射鏡44，相對較短，這樣一部分的光48耦合， 經過反射鏡的硬邊58，射出諧振器50成為激光輸出。選定反射鏡42，44以在第二軸上提供負支不穩(wěn)定諧振器50，如圖2所示。后部或 后方反射鏡42為球狀，其曲率半徑為515mm ；前部反射鏡或輸出耦合器44同樣為球狀，其 曲率半徑為453 mm。在這種設置中，光束腰在放電區(qū)域16內形成。本發(fā)明中的激光器10 還包括一個凹部M，設置在電極12內。在本實施例中，展示了一個相匹配的凹部56，設置 在相對的電極14內，每個凹部M，56分別設置在波導管表面24，沈上。凹部M完全通過 波導管表面M界定。在其他的實施例中，凹部可以大致地通過波導管表面M界定。所述 凹部M可認為是在波導管表面上所切的一個孔，其在第一軸上沿著波導管的高度延伸。確 實，在本發(fā)明的一個實施例中，該凹部可以穿過電極形成一個孔，如圖6 (d)所示。所述凹部M的尺寸以及位置將決定激光器10的模式選擇。在負支不穩(wěn)定諧振器 50中，產生了共聚焦點52，其位置用于決定位于電極12內的凹部M的位置。附圖3展示 了不通形狀和尺寸的凹部的不同選擇，以及它們根據諧振器50的共聚焦點52的位置。圖3 (a)中展示了一個直徑為15mm的圓形凹部Ma，其為圖2中諧振器設置所選 用。該凹部Ma的深度為3mm。選擇這個深度是為了在第一軸上提供自由空間傳播，例如 波導管18的波前會在凹部5 處找到一個更寬的路徑，所以，自由空間傳播將會發(fā)生在沿 著凹部長度的傳播軸方向上，該方向平行于傳播軸或者第三軸。在凹部5 的每個末端處， 在第三軸上，波前將減少，因為只有一部分會進入減小的波導管/第一軸。這種減少相信是 因為優(yōu)先選擇最低階波導模。圖3(b)展示了一個具有大致矩形或者菱形的凹部Mb。這種凹部Mb，也可以認 為是一種凹槽，并以共聚焦點52中心設置。凹部Ma同樣設置以共聚焦點為中心。所述凹 部Mb的尺寸在二軸上為15mm，在第三軸上為25mm。深度為3mm。圖3 (c)展示了一個更窄的凹部Mc，其長度在第二軸上減少至4mm，在第三軸上減 少至15mm。凹部M同樣經過移動，使第一壁58對稱地位于共聚焦點52處。所述凹部5 直接指向后部反射鏡42，其深度如前述的保持在3mm。圖3(d)展示了一種凹部Md，其具有與凹部5 的相同尺寸，但所述凹部Md設置 于朝后部反射鏡42方向，距離共聚焦點52 5mm處。
選擇每個凹部M以提供可重復模式選擇，該可重復的模式選擇只作用在焦點方 向光束的整個寬度。通常地，所述凹部M相對光軸以及腔內焦點，例如共聚焦點，對稱 地設置。因此，首先需要設計非穩(wěn)定諧振器50以決定放電區(qū)域16的輸出。與美國專利 5，123，028對比，值得注意的是，在波導管的末端不需要平面波前，因此球形鏡仍然可以使 用。但是在現在的構造中，可以選擇它們更接近于波導管的末端。這樣便提供了反射鏡42， 44的特性，位置，以及放電區(qū)域大小和間隙18。這種幾何方法將決定共聚焦點52，光束腰， 幾何硬邊位置以及光軸的位置。通過限定諧振器50，凹部M的大小便可以決定。凹部M 將穿過光軸，以及相對腔內焦點，例如共聚焦點52，進行對稱設置。凹部M大致位于光束 腰位置之上，并具有一定寬度，以致其在一半與所有反向波模式之間的大部分長度都被該 凹部所重疊。這可以通過幾何以及衍射光學的結合計算得到。在第三軸上的凹部M設置為提供足夠的模式選擇。眾所周知，瑞利范圍是最低階 波導模式為使其二階矩束寬因衍射效應而增大2的平方根倍(即在倍)所需進入自由空間 的距離。通過使用幾何以及衍射光學的結合，所述凹部設置為沿著第三軸，具有0. 1至1瑞 利范圍的長度。我們發(fā)現，上述的具有大約15mm長度的激光諧振器提供足夠的模式選擇。在第二軸上的凹部M設置為可以足夠接受反射鏡42，44的偏差。因為反射鏡的 傾斜會影響光束的寬度以及位置。在凹部M的寬度設置中要考慮到這種偏差，以保證所需 要的模式選擇在第二軸上進行至可容許的極限。這與美國專利6，856，639不一樣，在這美 國專利中，沒有這種接受力，因為電極必須與光束的大小相匹配。在這里可以在輸出功率以 及考慮到偏差的凹部寬度之間取得折衷。在一個優(yōu)選的實施例中，該寬度選擇為4mm。最后決定凹部M的深度，該深度可以選擇為a)當阻止不需要的反射折回波導管 時完全禁止放電，或者b)提供沒有不需要反射的穩(wěn)定放電。我們發(fā)現，在優(yōu)選的實施例中， 0.5_深度可以在進行穩(wěn)定放電的同時阻止凹部長度大約為IOOmm的二次反射。深的凹部 可能會導致不穩(wěn)定的放電，而淺的凹部會發(fā)生二次反射，在這其中需要一個折衷。大于間隙 18 二十分之一，和/或大于凹部長度四十分之一的深度都是比較合適。然而，對于板條激光 器來說，凹部至少可以延伸穿過整個波導管壁或者電極，以在沒有提供反彈的反射表面時 完全禁止放電。另外，因為凹部M會引起放電不穩(wěn)定，可能需要加強的阻抗匹配34。這種 加強通過在電極12，14之間增加線圈來體現。根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，附圖4展示了一個凹部Me。所述凹部5 具有 第一壁58，其對稱地設置在共聚焦點52和光軸上。該凹部5 直接地朝向后部反射鏡42。 所述凹部5 具有15mm的長度和4mm的寬度，這種計算包含基本所有的自由空間模式，同 時也容許了偏差。深度減少至0. 5mm。一個相同的凹部M設置在相對的波導管表面M上， 使凹部M，56相互相對。通過這種方式，在每個電極上設置單個凹部。凹部M，56的尺寸 可以選擇，使它們位于電極中心的同時也在光軸上進行所需的波導管模式選擇。在這種配 置中，電極可以具有相同的設計，從而節(jié)省了生產成本。附圖5(a)和5(b)展示了上述激光器10的輸出模式，其中附圖5 (a)的激光器就 如附圖2中的激光器一樣，沒有凹部。而附圖5(b)展示了同樣激光器，具有如圖4所述的 一對凹部M，56的結果。在這些結果中，激光器如圖1所展示的進行操作，在占空比為40% 時，其脈沖長度為10 μβ,ΙΟΟ μ8和400 μ8。在這兩種情況下，波長都在10. 6Mm的10 ρ 支內。在激光設置中的這種波導管模式沒有凹部。圖5(a)展示了具有凹部情況下脈沖長度的巨大差別。該波導管模式在所有脈沖長度上都能穩(wěn)定。正如所看見的，改善的模式選 擇在圖5(b)的設置中取得。本申請展示了在電極間具有波導管尺寸的板條激光器的應用，凹部可以在其他增 益介質配置中應用以提供模式選擇。附圖6中展示了適用于包含本發(fā)明凹部的增益介質配 置的一種選擇。圖6(a)提供了一種波導管配置，其中波導管軸從墊片20 2 之間的距離 所決定。凹部54f位于陶瓷介質內的側壁28a上。圖6(b)為環(huán)狀設置，其中的波導管軸位 于圓柱電極的內部12b和外部14b之間.凹部54g位于電極內部12b的表面28b上。圖 6(c)為板條設置，其中的凹部54h位于電極14c的末端36c處。所述凹部Mh的大部分被 波導管表面26c所界定，因為放電在所述凹部54h的三側形成。附圖6(d)同樣展示了板條 配置。在該實施例中，凹部54i設置為穿過電極12d，提供了從波導管表面24d延伸至外表 面60的洞。放電將在凹部Mi的位置完全禁止。以上的實施例為非限制性的。本發(fā)明的一個主要優(yōu)勢在于提供了一種激光器，其中最低階模式為優(yōu)先選擇。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于目前的激光配置可以通過加入凹部，以取得模式選擇 來進行改進。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于提供了一種模式選擇性激光器的方法，其相對簡單，且 再較低成本下可進行操作。在不超過本發(fā)明范圍內可對本發(fā)明作出一定修改。例如，凹部可以為任何形狀，并 設置為理想地與光束腰匹配或者在凹部位置處形成。凹部可以設置在傳播軸上的任何位置 上。本發(fā)明雖然是就板條CO2激光器而論，但是也可以應用于其他氣體放電、固體材料、半 導體材料或者液體染料類的其他激光器中。
權利要求
1.一種激光器，包括第一和第二表面，所述第一和第二表面分開設置、以在該第一和第二表面之間的第一 軸上形成波導管；放電區(qū)域，所述放電區(qū)域位于所述波導管的至少一個部分之內；諧振腔，所述諧振腔具有與所述第一軸正交的傳播軸；其特征在于在至少一個所述表面上設置凹部，所述凹部沿傳播軸具有0. 1至1瑞利范 圍的長度，且所述凹部被設置為在所述波導管內產生一個區(qū)域，在該區(qū)域中，自由空間傳播 在所述第一軸的方向上進行。
2.根據權利要求1所述的激光器，其特征在于所述波導管在所述第一軸上具有1mm 至4 mm的高度。
3.根據權利要求2所述的激光器，其特征在于所述波導管具有1.3mm至2. 8 mm的尚度。
4.根據權利要求2或3所述的激光器，其特征在于所述凹部的深度大于所述高度的 二十分之一。
5.根據權利要求4所述的激光器，其特征在于所述深度是無限的。
6.根據前面任何一項權利要求所述的激光器，其特征在于所述凹部設置在所述第一 表面上，且在所述第二表面上設置另一個凹部。
7.根據前面任何一項權利要求所述的激光器，其特征在于所述諧振腔在與所述第一 軸正交的軸上為非穩(wěn)定諧振腔，提供前進波模式和反向波模式，且其中的反向波具有光束 腰。
8.根據權利要求7所述的激光器，其特征在于所述凹部位于所述非穩(wěn)定諧振腔的光 軸上。
9.根據權利要求7或8所述的激光器，其特征在于所述凹部大致位于所述光束腰上。
10.根據權利要求7至9中的任何一項所述的激光器，其特征在于所述凹部具有一定 寬度，從而使得在大部分的所述長度上，1/2至全部的所述反向波模式與所述凹部重疊。
11.根據權利要求2至10中的任何一項所述的激光器，其特征在于所述放電區(qū)域位 于第一和第二長形電極之間，該第一和第二長形電極之間的電極間間隙等于所述波導管的 所述高度。
12.根據前面任何一項權利要求所述的激光器，其特征在于所述放電為射頻激勵(X)2 激光氣體。
13.一種提供模式選擇性激光器的方法，包括以下步驟(a)提供第一和第二表面，該第一和第二表面被設置為在它們之間形成波導管；(b)在所述波導管的至少一個所述表面上設置凹部，所述凹部具有0.1至1瑞利范圍 的長度；(c)提供圍繞所述波導管的諧振腔；以及(d)在所述波導管的至少一個部分內產生氣體放電。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于所述激光器為具有負支諧振器的射頻 激勵板條(X)2激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開了激光器的模式選擇技術，其中在激光器波導管表面上設置有凹部。所述凹部提供波導管內自由空間傳播區(qū)域，其中優(yōu)先選擇最低階模式。設置一種模式選擇性射頻激勵板條CO2激光器，其在波導管尺寸內具有穩(wěn)定的諧振器，在非波導尺寸內具有負支不穩(wěn)定諧振器，考慮凹部的位置和大小、以提供低階模式選擇。
文檔編號H01S3/03GK102136671SQ201110024139
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權日2010年1月21日
發(fā)明者加文·艾倫·詹姆斯·馬基利, 杰森·羅伯特·李 申請人:羅芬-西納英國有限公司