一種行波腔高功率二氧化碳激光器的構(gòu)建方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種行波腔高功率二氧化碳激光器的構(gòu)建方法及裝置，涉及光學(xué)工程和激光應(yīng)用領(lǐng)域。該激光器包括凹面鏡、環(huán)形全反射鏡、平面輸出鏡、放電管、水冷管、正負(fù)電極、儲(chǔ)氣室、回氣管、放電管支架、激光器支架。本發(fā)明提供的行波腔高功率二氧化碳激光器，從輸出鏡輸出的激光束關(guān)于激光器對(duì)稱軸呈對(duì)稱分布，該激光器具有功率大、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的優(yōu)點(diǎn)，是激光加工的主要器件之一。其特征在于將16支組合管按照對(duì)稱的方式放置在激光器對(duì)稱軸上，利用直流電源激勵(lì)并在由凹面鏡、環(huán)形全反射鏡、平面輸出鏡組成的行波腔作用下輸出高功率二氧化碳激光的構(gòu)建方法及裝置。較大功率的二氧化碳激光能直接用于激光加工、材料處理等方面，較小功率的二氧化碳激光可供激光美容、激光表面處理等使用。
【專利說(shuō)明】一種行波腔高功率二氧化碳激光器的構(gòu)建方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)工程和激光應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種行波腔高功率二氧化碳激光器，主要是利用直流電源激勵(lì)激光器各個(gè)放電管并在諧振腔鏡作用下獲得高功率二氧化碳激光輸出的裝置及構(gòu)建方法。高功率二氧化碳激光器因具有高功率和高光束質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)而被用于激光工業(yè)加工，是激光加工中最重要的器件之一。

【背景技術(shù)】
[0002]二氧化碳激光器是世界上最早的分子激光器，高功率二氧化碳激光器主要用于激光工業(yè)加工。近年來(lái)，國(guó)際上激光加工系統(tǒng)主要采用Nd = YAG激光器和二氧化碳激光器，其產(chǎn)值已達(dá)到40多億美元，其中二氧化碳激光器系統(tǒng)產(chǎn)值超過(guò)20億美元。二氧化碳激光加工系統(tǒng)有三種主要形式:軸快流型、橫流型和波導(dǎo)型二氧化碳激光器。軸快流型二氧化碳激光器是利用氣體對(duì)流方式來(lái)排出工作氣體的廢熱，從而提高電光轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，輸出的激光束通常為基模高斯光束，主要用于金屬、非金屬材料的焊接、打孔、切割等。橫流型二氧化碳激光器增益體積大，可輸出上萬(wàn)瓦的激光，但激光模式相對(duì)較差，因此，主要用于金屬材料的焊接、熱處理和表面處理。波導(dǎo)型二氧化碳激光器由于重量輕、體積小而直接被架于機(jī)床加工。以上三類激光器具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足之處，軸快流和橫流型二氧化碳激光器輸出功率高，能廣泛應(yīng)用于激光工業(yè)加工領(lǐng)域，但是此種激光器的體積過(guò)于龐大，因此加工機(jī)機(jī)頭和激光器只能是分離的，且兩者之間往往有較長(zhǎng)的距離，目前無(wú)傳輸二氧化碳激光的光纖，因此激光的直線傳輸和光路控制都是依靠光學(xué)元件和相應(yīng)的控制措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比之下，平板波導(dǎo)型二氧化碳激光器體積小可直接架于加工機(jī)機(jī)床，但該激光器的輸出功率受到結(jié)構(gòu)的限制難以提高，并且光束質(zhì)量也受到一定限制。
[0003]在已有的專利中，雖然已提出了高功率二氧化碳激光器的構(gòu)建方法及裝置(發(fā)明專利名稱:大功率氣體激光器的構(gòu)建方法及裝置，申請(qǐng)?zhí)?CN200310104017 ;發(fā)明專利名稱:相位鎖定軸對(duì)稱折迭組合二氧化碳激光器，申請(qǐng)?zhí)?CN200810044294)，此類激光器采用單邊折疊的方式:1)要提高激光器輸出功率，只能通過(guò)延長(zhǎng)放電管來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣會(huì)導(dǎo)致激光器體積過(guò)于龐大，使用不方便；2)在確保激光器體積的情況下，輸出功率又達(dá)不到要求。
[0004]本發(fā)明就是為了克服此類問(wèn)題提出來(lái)的，所述的行波腔高功率二氧化碳激光器采用雙邊折疊的方式，在相同激光器體積情況下，輸出功率較單邊折疊方式構(gòu)建的激光器更高，因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種行波腔高功率二氧化碳激光器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種行波腔高功率二氧化碳激光器，包括凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)、放電管(1-16)、水冷管(17-32)、正電極(49-64)、負(fù)電極(33-48)、儲(chǔ)氣室(100-101)、回氣管(102)、放電管支架(105-108)、激光器支架(109-114)，其技術(shù)方案為:
1)組合管⑧-?分別按照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5、圖6的位置放置在激光中，按照從⑧-?的順序，組合管包括:放電管(1-16)、水冷管(17-32)、負(fù)電極(33-48)、正電極(49-64)、進(jìn)水管(65-80)、出水管(81-96)，各組合管按照?qǐng)D1所示的位置對(duì)稱地放置在激光器中，以便精確調(diào)腔；
2)組合管中各放電管(1-16)長(zhǎng)均為100厘米，直徑均為10厘米；組合管中各水冷管(17-32)長(zhǎng)均為80厘米，直徑均為14厘米；放電管被嵌套在水冷管內(nèi)并與之保持同軸；各放電管與水冷管之間存在一定間隙，循環(huán)水在此間隙間循環(huán)，目的是為了充分冷卻各個(gè)放電管管壁，達(dá)到提高激光增益的目的；
3)凹面鏡(97)是全反射鏡，被激光器第一支架(109)與激光器第六支架(114)固定在激光器對(duì)稱軸(116)上，到放電管第一支架(105)的水平距離為10厘米，放電管(1-8)的軸線相交于凹面鏡(97)的中心，用于建立過(guò)由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡
(99)組成的行波諧振腔的振蕩；
4)平面輸出鏡(99)是部分反射鏡，被激光器第五支架(113)與激光器第六支架(114)固定在激光器對(duì)稱軸(116)上，到放電管第四支架(108)的水平距離為10厘米；放電管(9-16)的軸線相交于平面輸出鏡(99)的中心，用于建立過(guò)由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)組成的行波諧振腔的振蕩；
5 )環(huán)形全反射鏡(98 )，被激光器第三支架(111)與激光器第六支架(114 )固定放置在激光器對(duì)稱軸(116)上，到放電管第二支架(106)與放電管第三支架(107)的水平距離均為15厘米，用于建立過(guò)由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)組成的行波諧振腔的振蕩；
6)放電管第一支架(105)與放電管第二支架(106)按照?qǐng)D1所示的位置將組合管@ ?固定在激光器對(duì)稱軸(116 )上；放電管第三支架(107 )與放電管第四支架(108 )按照?qǐng)D1所示的位置將組合管⑧-?固定在激光器對(duì)稱軸(116)上；
7)第一儲(chǔ)氣室(100)與第二儲(chǔ)氣室(101)由回氣管(102)連接，補(bǔ)充激光器各個(gè)放電管內(nèi)的增益介質(zhì)，確保激光器工作穩(wěn)定，輸出穩(wěn)定激光；
8 )組合管@ - ?的陰極接地，距離放電管左端口 2厘米，靠近陰極的放電管端口未密封并按照?qǐng)D3、圖4的方式被固定在放電管支架(105)上，組合管⑧-?的放電管右端封閉，靠近放電管右端口 2厘米處放置激光器電源陽(yáng)極，在距離放電管右端5厘米處用放電管支架(106)將組合管⑧-?按照?qǐng)D1、圖3、圖4的方式固定在激光器上；組合管⑧-?的陰極接地，距離放電管右端口 2厘米，靠近陰極的放電管端口未密封并按照?qǐng)D5、圖6的方式被固定在放電管支架(108)上，組合管@ - ?的放電管左端封閉，靠近放電管左端口 2厘米處放置激光器電源陽(yáng)極；在距離放電管左端5厘米處用放電管支架(107)將組合管⑧-?按照?qǐng)D1、圖5、圖6的方式固定在激光器上；
9)組合管按照從@-?的順序，將上一組合管且位置相對(duì)較高的出水管(81)- (95)依次對(duì)應(yīng)連接到下一組合管且位置相對(duì)較低的進(jìn)水管(66) - (80)，因此，按照上述的連接方式，循環(huán)水從進(jìn)水管(65)流入，依次充滿組合管@-?的放電管與水冷管之間的間隙，最后從出水管(96)流出，確保放電管管壁被循環(huán)水充分冷卻，提高激光器增益的目的。
[0007]所述的凹面鏡(97)為全反射鏡、環(huán)形全反射鏡(98)為全反射鏡、平面輸出鏡(99)為部分反射鏡，其材料為硒化鋅；凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成行波諧振腔。
[0008]所述的行波諧振腔是由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)及放電管(1-16)構(gòu)成，各個(gè)諧振腔鏡曲率半徑的選擇應(yīng)滿足穩(wěn)定性條件。
[0009]所述的行波腔高功率二氧化碳激光器，是將組合管@ -?的各個(gè)放電管陰極(33-48)接地，陽(yáng)極(49-64)接直流電源，向激光器充入混合氣體為二氧化碳、氮?dú)?、氦氣且各個(gè)諧振腔鏡的反射和透射是針對(duì)波長(zhǎng)為10.6
的，則輸出二氧化碳激光，其特征在于:利用電源激勵(lì)放電管內(nèi)的混合氣體，并在由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)所組成的行波腔諧振腔鏡作用下，產(chǎn)生振蕩光束；以凹面鏡(97)為參考面，其特征在于振蕩光束首先被凹面全反射鏡反射，然后到達(dá)環(huán)形全反射鏡(98)再次被反射到達(dá)平面部分反射鏡，振蕩光束再次被反射到達(dá)環(huán)形全反射鏡(98)，并再次被反射到達(dá)凹面鏡(97)上，在達(dá)到激光輸出閾值前，振蕩光束將按照上述反射方式繼續(xù)被諧振腔鏡反射，振蕩光束按照上述方式在腔內(nèi)傳輸；組合管⑧--①及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第一行波腔，組合管⑧--①及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第二行波腔，組合管⑧--①及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第三行波腔，組合管⑧--①及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第四行波腔，所述的四個(gè)行波腔有共同的對(duì)稱軸(116);以第一行波腔為例對(duì)該激光器的振蕩光束在腔內(nèi)的幾何光路圖進(jìn)行說(shuō)明，所述方法如圖2所示，以凹面鏡(97)的反射面為參考面，在電源激勵(lì)下，振蕩光束將按照?qǐng)D2所示的幾何光路在由組合管⑧--①構(gòu)成的行波腔內(nèi)振蕩，當(dāng)達(dá)到激光輸出閾值時(shí)，振蕩光束不再被平面輸出鏡(99)反射，而是從該鏡按照?qǐng)D2所示的方式對(duì)稱地輸出二氧化碳激光(115)，從四個(gè)行波腔激光器輸出的二氧化碳激光具有功率大的特性，因此，這樣的激光器為行波腔高功率二氧化碳激光器。
[0010]本發(fā)明提供的行波腔高功率二氧化碳激光器，從輸出鏡輸出的光束關(guān)于激光器對(duì)稱軸對(duì)稱，具有功率大、相干性好、光束質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小的優(yōu)點(diǎn)，能直接架于加工機(jī)床進(jìn)行加工，是激光加工中最重要的器件之一。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1為行波腔高功率二氧化碳激光器的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0012]附圖2為振蕩光束在行波腔高功率二氧化碳激光器內(nèi)的幾何光路圖。
[0013]附圖3為第I組合管、2組合管、3組合管、4組合管的結(jié)構(gòu)及在激光器內(nèi)的位置圖。
[0014]附圖4為第5組合管、6組合管、7組合管、8組合管的結(jié)構(gòu)及在激光器內(nèi)的位置圖。
[0015]附圖5為第9組合管、10組合管、11組合管、12組合管的結(jié)構(gòu)及在激光器內(nèi)的位置圖。
[0016]附圖6第13組合管、14組合管、15組合管、16組合管的結(jié)構(gòu)及在激光器內(nèi)的位置圖。
[0017]我們結(jié)合附圖及激光器工作原理對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在附圖1-6中，放電管編號(hào)依次為 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16，水冷管編號(hào)依次為 17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32，凹面鏡編號(hào)為97，在表面鍍?cè)龇茨ぃ淝拾霃綖?米，到放電管1-8左端距離為4厘米，環(huán)形全反射鏡編號(hào)為98，在表面鍍?cè)龇茨?，其曲率半徑?米，到放電管1-8右端距離與到放電管9-16左端距離均為4厘米，平面輸出鏡編號(hào)為99，在表面鍍部分反射膜，曲率半徑為無(wú)窮大，到放電管9-16右端距離均為4厘米。組合管編號(hào)依次為@、?、?、@、?、①、⑧、?、①、(3)、?、(D、?、?、◎、?，放電管支架依次為105、106、107、108，激光器支架依次為109、110、111、112、113、114，儲(chǔ)氣室編號(hào)依次為100、101。由凹面鏡97、環(huán)形全反射鏡98、平面輸出鏡99構(gòu)成的并過(guò)組合管⑧--①的第一行波腔，由凹面鏡97、環(huán)形全反射鏡98、平面輸出鏡99構(gòu)成的并過(guò)組合管⑧--①的第二行波腔，由凹面鏡97、環(huán)形全反射鏡98、平面輸出鏡99構(gòu)成的并過(guò)組合管⑧--①的第三行波腔，由凹面鏡97、環(huán)形全反射鏡98、平面輸出鏡99構(gòu)成的并過(guò)組合管⑧--①的第四行波腔，其放電管軸線一端相交于凹面鏡97的中心，另一端相交于平面輸出鏡99的中心。利用直流電激勵(lì)各個(gè)放電管內(nèi)的混合氣體，并在行波諧振腔鏡的作用下，從輸出鏡輸出對(duì)稱的高功率二氧化碳激光。其特征在于:按照上述方式構(gòu)建的四組行波腔內(nèi)的混合氣體通過(guò)電源激勵(lì)并在行波諧振腔作用下產(chǎn)生振蕩光束，振蕩光束在腔內(nèi)將按照附圖2所示的方式獲得較高增益而被不斷放大。因此，從每一組行波腔輸出的二氧化碳激光束輸出功率較同樣體積大小的駐波腔激光器的輸出功率更高。按照上述方式組建的高功率二氧化碳激光器可以實(shí)現(xiàn)多組行波腔的組合，從而達(dá)到高功率二氧化碳激光輸出。
[0018]本發(fā)明采用行波腔的方式獲得高功率激光輸出，主要是通過(guò)雙邊折疊的方式來(lái)縮小激光器體積，提高激光器增益和輸出功率的裝置及構(gòu)建方法。

【具體實(shí)施方式】
[0019]例1，參照附圖1-6，激光器各個(gè)放電管長(zhǎng)度均為I米，內(nèi)直徑10厘米，外直徑12厘米，正負(fù)電極到放電管兩端口距離均為2厘米，水冷管被嵌套在放電管外面并與之保持同軸，長(zhǎng)度均為0.8米，內(nèi)直徑均為14厘米，外直徑均為16厘米，按照附圖1所示的方式放置在激光器對(duì)稱軸上。凹面鏡曲率半徑為5米，放置在激光器對(duì)稱軸上，到放電管1-8左端距離為4厘米，環(huán)形全反射鏡曲率半徑為2米，放置在激光器對(duì)稱軸上，到放電管1-8右端距離與到放電管9-16左端距離均為4厘米，平面輸出鏡放置在激光器對(duì)稱軸上，到放電管9-16右端距離均為4厘米。整個(gè)裝置與激光器對(duì)稱軸保持同軸，放電管均按照附圖3-6所示的結(jié)構(gòu)以水冷方式冷卻，放電管內(nèi)在達(dá)到真空133.3 X 10_3Pa后按照CO2:N2:He=L 5:1.5:7或近似比例充均勻混合氣體10-20 x 133.3Pa。對(duì)波長(zhǎng)10.6 全反射鏡反射率為99%以上，輸出鏡反射率為80%，透射率為20%。通過(guò)直流電源激勵(lì)并在行波諧振腔作用下可從輸出鏡獲得對(duì)稱的高功率二氧化碳激光輸出。
[0020]例2，諧振腔鏡、放電管、水冷管參數(shù)及放置方式與例I相同，放電管內(nèi)在達(dá)到真空133.3 X 10_3Pa后按照C02:N2:He=2:3:5或近似比例充均勻混合氣體10-20 x 133.3Pa。對(duì)波長(zhǎng)10.6 全反射鏡反射率為99%以上，輸出鏡反射率為70%，透射率為30%。通過(guò)直流電源激勵(lì)并在行波諧振腔作用下可從輸出鏡獲得對(duì)稱的高功率二氧化碳激光輸出。
[0021]本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:能輸出對(duì)稱的高功率二氧化碳激光束。與板條激光器相t匕，該裝置輸出激光模式主要運(yùn)轉(zhuǎn)在基模情況，光束質(zhì)量好、方向性好。所述的行波腔高功率二氧化碳激光器采用雙邊折疊的方式，在相同激光器體積情況下，輸出功率較單邊折疊方式構(gòu)建的激光器更高，是激光工業(yè)加工的主要器件之一。
【權(quán)利要求】
1.一種行波腔高功率二氧化碳激光器，包括凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)、放電管(1-16)、水冷管(17-32)、正電極(49-64)、負(fù)電極(33-48)、儲(chǔ)氣室(100-101 )、回氣管(102)、放電管支架(105-108)、激光器支架(109-114)，其特征在于: 1)第一組合管@是由編號(hào)為(I)的放電管，編號(hào)為(17)的水冷管、電源負(fù)極(33),電源正極(49)，進(jìn)水管(65)，出水管(81)組成；第二組合管⑧是由編號(hào)為(2)的放電管，編號(hào)為(18)的水冷管、電源負(fù)極(34),電源正極(50),進(jìn)水管(66),出水管(82)組成；第三組合管⑧是由編號(hào)為(3)的放電管，編號(hào)為(19)的水冷管、電源負(fù)極(35)，電源正極(51)，進(jìn)水管(67)，出水管(83)組成；第四組合管⑧是由編號(hào)為(4)的放電管，編號(hào)為(20)的水冷管、電源負(fù)極(36)，電源正極(52)，進(jìn)水管(68)，出水管(84)組成； 2)第五組合管@是由編號(hào)為(5)的放電管,編號(hào)為(21)的水冷管、電源負(fù)極(37),電源正極(53),進(jìn)水管(69),出水管(85)組成；第六組合管@是由編號(hào)為(6)的放電管,編號(hào)為(22)的水冷管、電源負(fù)極(38)，電源正極(54)，進(jìn)水管(70)，出水管(86)組成；第七組合管⑧是由編號(hào)為(7)的放電管，編號(hào)為(23)的水冷管、電源負(fù)極(39)，電源正極(55)，進(jìn)水管(71)，出水管(87)組成；第八組合管⑧是由編號(hào)為(8)的放電管，編號(hào)為(24)的水冷管、電源負(fù)極(40)，電源正極(56)，進(jìn)水管(72)，出水管(88)組成； 3)第九組合管⑧是由編號(hào)為(9)的放電管，編號(hào)為(25)的水冷管、電源負(fù)極(41)，電源正極(57)，進(jìn)水管(73)，出水管(89)組成；第十組合管⑧是由編號(hào)為(10)的放電管，編號(hào)為(26)的水冷管、電源負(fù)極(42)，電源正極(58)，進(jìn)水管(74)，出水管(90)組成；第^^一組合管⑧是由編號(hào)為(11)的放電管，編號(hào)為(27)的水冷管、電源負(fù)極(43)，電源正極(59)，進(jìn)水管(75)，出水管(91)組成；第十二組合管⑧是由編號(hào)為(12)的放電管，編號(hào)為(28)的水冷管、電源負(fù)極(44)，電源正極(60)，進(jìn)水管(76)，出水管(92)組成； 4)第十三組合管⑧是由編號(hào)為(13)的放電管，編號(hào)為(29)的水冷管、電源負(fù)極(45)，電源正極(61)，進(jìn)水管(77)，出水管(93)組成；第十四組合管⑧是由編號(hào)為(14)的放電管，編號(hào)為(30)的水冷管、電源負(fù)極(46)，電源正極(62)，進(jìn)水管(78)，出水管(94)組成；第十五組合管⑧是由編號(hào)為(15)的放電管，編號(hào)為(31)的水冷管、電源負(fù)極(47)，電源正極(63)，進(jìn)水管(79)，出水管(95)組成；第十六組合管⑧是由編號(hào)為(16)的放電管，編號(hào)為(32)的水冷管、電源負(fù)極(48)，電源正極(64)，進(jìn)水管(80)，出水管(96)組成。
2.根據(jù)權(quán)利I的要求，組合管⑧⑥?@按照?qǐng)D3的位置放置；組合管⑧⑥?@按照?qǐng)D4的位置放置；組合管⑧⑥?@按照?qǐng)D5的位置放置；組合管⑧⑥?@按照?qǐng)D6的位置放置，其特征在于: 1)組合管@-?的陰極接地，距離放電管左端口 2厘米，靠近陰極的放電管端口未密封并按照?qǐng)D3、圖4的方式被固定在放電管支架(105)上；凹面鏡(97)與放電管支架(105)連接成第一儲(chǔ)氣室(100);組合管?的放電管右端封閉，靠近放電管右端口 2厘米處放置激光器電源陽(yáng)極；在距離放電管右端5厘米處用放電管支架(106)將組合管⑧-?按照?qǐng)D1、圖3、圖4的方式固定在激光器上； 2)組合管?的陰極接地，距離放電管右端口2厘米，靠近陰極的放電管端口未密封并按照?qǐng)D5、圖6的方式被固定在放電管支架(108)上；平面輸出鏡(99)與放電管支架(108)連接成第二儲(chǔ)氣室(101);組合管@ -?的放電管左端封閉，靠近放電管左端口 2厘米處放置激光器電源陽(yáng)極；在距離放電管左端5厘米處用放電管支架(107)將組合管⑧-?按照?qǐng)D1、圖5、圖6的方式固定在激光器上； 3)組合管⑧-?的放電管按照?qǐng)D3、圖4、圖5、圖6的方式被嵌套在水冷管里面并保持同軸，放電管長(zhǎng)100厘米，直徑10厘米，水冷管長(zhǎng)80厘米，直徑14厘米；組合管@ -?的軸線按照?qǐng)D1的方式相交于凹面鏡(97)的中心，另一端相交于環(huán)形全反射鏡(98)上；組合管⑧-?的軸線按照?qǐng)D1的方式相交于平面輸出鏡(99)的中心，另一端相交于環(huán)形全反射鏡(98)上。
3.根據(jù)權(quán)利I的要求，循環(huán)水從組合管⑧的位置相對(duì)較低的進(jìn)水管(65)流入，從位置相對(duì)較高的出水管(81)流出；用橡膠管將組合管@的出水管(81)與⑥的進(jìn)水管(66)連接，按照相同的連接方式，依次將組合管從⑧-?的順序，將上一組合管且位置相對(duì)較高的出水管(81)- (95)依次對(duì)應(yīng)連接到下一組合管且位置相對(duì)較低的進(jìn)水管(66)- (80);因此，按照上述的連接方式，循環(huán)水從進(jìn)水管(65)流入,依次充滿組合管@ - ?的放電管與水冷管之間的間隙，最后從出水管(96)流出；其特征在于:組合管⑧-?的進(jìn)水始終從位置相對(duì)較低的進(jìn)水管流入，從位置相對(duì)較高的出水管流出，達(dá)到充分冷卻放電管管壁的目的，從而確保激光器有較高的增益。
4.根據(jù)權(quán)利1-3的要求，第一儲(chǔ)氣室(100)與第二儲(chǔ)氣室(101)由回氣管(102)連接，回氣管上有兩孔，分別連接混合氣體瓶(103)、真空泵(104);其特征在于:關(guān)閉混合氣體瓶連接孔，打開(kāi)真空泵連接孔，首先將所有放電管在真空抽氣泵作用下抽成近似真空；然后關(guān)閉真空泵連接孔，打開(kāi)混合氣體瓶連接孔，使激光器內(nèi)充入混合氣體；激光器工作時(shí)，回氣管能不斷補(bǔ)充激光器內(nèi)氣體的循環(huán)，確保激光器工作穩(wěn)定，輸出穩(wěn)定激光。
5.根據(jù)權(quán)利1-4的要求，凹面鏡(97)與放電管第一支架(105)放置在激光器第一支架(109)上；放電管第二支架(106)放置在激光器第二支架(110)上；環(huán)形全反射鏡(98)放置在激光器第三支架(111)上；放電管第三支架(107 )放置在激光器第四支架(112 )上；放電管第四支架(108)與平面輸出鏡(99)放置在激光器第五支架(113)上；激光器第一支架(109)、激光器第二支架(110)、激光器第三支架(111)、激光器第四支架(112)、激光器第五支架(113)放置在激光器第六支架(114)上；激光器第六支架(114)放置在水平地面上。
6.根據(jù)權(quán)利1-5的要求，組合管?的各個(gè)放電管陰極(33-48)接地，陽(yáng)極(49-64)接直流電源；向激光器充入混合氣體為二氧化碳、氮?dú)狻⒑馇腋鱾€(gè)諧振腔鏡的反射和透射是針對(duì)波長(zhǎng)為10.6 /■?*的，則輸出二氧化碳激光，其特征在于:1)利用電源激勵(lì)放電管內(nèi)的混合氣體，并在由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)所組成的行波腔諧振腔鏡作用下，產(chǎn)生振蕩光束；以凹面鏡(97)為參考面，其特征在于振蕩光束首先被凹面全反射鏡反射，然后到達(dá)環(huán)形全反射鏡(98)再次被反射到達(dá)平面部分反射鏡，振蕩光束再次被反射到達(dá)環(huán)形全反射鏡(98)，并再次被反射到達(dá)凹面鏡(97)上，在達(dá)到激光輸出閾值前，振蕩光束將按照上述反射方式繼續(xù)被諧振腔鏡反射；振蕩光束按照上述方式在腔內(nèi)傳輸，因此，由凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)所組成的諧振腔是行波腔，這樣的激光器為行波腔激光器；2)根據(jù)上述權(quán)利，組合管⑧⑥?@及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第一行波腔；組合管⑧⑥?@及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第二行波腔；組合管⑧⑥?@及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第三行波腔；組合管⑧⑥?@及凹面鏡(97)、環(huán)形全反射鏡(98)、平面輸出鏡(99)構(gòu)成第四行波腔；所述的四個(gè)行波腔有共同的對(duì)稱軸(116)； 3)根據(jù)上述權(quán)利，以第一行波腔為例對(duì)該激光器的振蕩光束在腔內(nèi)的幾何光路圖進(jìn)行說(shuō)明，所述方法如圖2所示；以凹面鏡(97)的反射面為參考面，在電源激勵(lì)下，振蕩光束將按照?qǐng)D2所示的幾何光路在由組合管⑧⑥?@構(gòu)成的行波腔內(nèi)振蕩，當(dāng)達(dá)到激光輸出閾值時(shí)，振蕩光束不再被平面輸出鏡(99)反射，而是從該鏡按照?qǐng)D2所示的方式對(duì)稱地輸出二氧化碳激光(115);從四個(gè)行波腔激光器輸出的二氧化碳激光具有功率大的特性，因此，這樣的激光器為行波腔高功率二氧化碳激光器。
【文檔編號(hào)】H01S3/223GK104184040SQ201410470437
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】徐勇根, 樊群超, 王時(shí)建 申請(qǐng)人:西華大學(xué)