具有擋板的激光管的制作方法
【專利說明】具有擋板的激光管
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 根據35 U.S.C. 119(e)，本申請要求在2013年5月13日提交的美國臨時申請第61/ 822562號的優(yōu)先權，在此通過引用其整體而包含其內容。
【背景技術】
[0003] 激光器在激光共振器(常稱為激光腔）內部產生光學福射(光）。光學福射在激光共 振器內部累積起來并最終穿過共振器的最終光學表面(常稱為輸出禪合器)傳播到激光器 W外的空間。強力的激光可W被用于對材料進行切割、鉆孔、焊接、標記或者雕刻。特別地， 當激光器內的氣體介質通過應用在成對的電極之間的RF能量而被激發(fā)時，射頻(RF)激發(fā)的 氣體激光器產生激光能量。氣體激光器的一個例子是二氧化碳(C〇2)激光器。
[0004] 激光器特別是RF激發(fā)的氣體激光器的性能參數通?？蒞用激光功率、功率穩(wěn)定性 和光束模式質量來表征。運些性能參數的每一個都可能受到激光器自身內部的一個或多個 條件的影響。例如，改變RF激發(fā)的氣體激光器的電極內部的氣體條件可能影響電極內部氣 體放電的均勻性。運接著會影響M 2(發(fā)音為"M的平方"）參數，其定義為實際光束的光束參數 乘積(BPP)與相同波長理想高斯光束的光束參數乘積的比（例如，"光束質量因子"）。改變電 極內部氣體的條件還可能影響其他激光光束特征，諸如楠圓度和/或圓度。在脈沖氣體激光 器中，特別是使用不穩(wěn)定共振器的情況下，激光器結構內部的聲學振蕩可能導致電極內部 的運些改變條件，并且因此使光束質量變差W及/或者使功率穩(wěn)定性變差。因此，激光器有 效執(zhí)行其預期目的的能力經常被降低。

【發(fā)明內容】

[0005] 提供本
【發(fā)明內容】
W介紹下文在具體描述中進一步描述的概念的選擇。本
【發(fā)明內容】
并非要認定所要求保護的發(fā)明主題的關鍵或必要特征，亦非要被用作幫助限定所要求保護 的發(fā)明主題的范圍。
[0006] 本發(fā)明公開的示例性實施方式針對一種用于板條激光器的管。該管包括具有第一 電極內表面的第一電極和具有第二電極內表面的第二電極。第一電極在第一橫向上與第二 電極隔開，由此在第一電極內表面和第二電極內表面之間定義一個具有間隙厚度的間隙 區(qū)。該管還包括第一和第二伸長擋板部件，各自分別具有形成于其內表面的伸長中央通道。 第一和第二伸長擋板部件分別沿著第一和第二電極分別的第一和第二縱向邊緣部設置在 間隙區(qū)中。第一和第二伸長擋板部件被設置為其內表面面向間隙區(qū)使得第一電極、第二電 極、第一擋板部件和第二擋板部件的內表面合作圍繞間隙區(qū)。擋板部件的伸長中央通道用 于在第二橫向上將間隙區(qū)延伸伸長中央通道的深度，由此在通道中定義在縱向上沿著擋板 部件的長度延伸的分隔（S化nd-off)區(qū)。
[0007] 此外，本發(fā)明公開的各種實施方式針對一種用于板條激光器的管，其包括具有第 一電極內表面的第一電極和具有第二電極內表面的第二電極。第一電極在第一橫向上與第 二電極隔開，由此在第一電極內表面和第二電極內表面之間定義一個具有間隙厚度的間隙 區(qū)。該管包括第一和第二伸長擋板部件，各自分別具有形成于其內表面的伸長中央通道。第 一和第二伸長擋板部件分別沿著第一和第二電極分別的第一和第二縱向邊緣部設置在間 隙區(qū)中。第一和第二伸長擋板部件被設置為其內表面面向間隙區(qū)使得第一電極、第二電極、 第一擋板部件和第二擋板部件的內表面合作圍繞間隙區(qū)。第一和第二伸長擋板部件各自包 括在縱向上沿著其長度設置的開孔部。
[0008] 本發(fā)明的其他方面從后續(xù)描述和所附權利要求中將變得明顯。
【附圖說明】
[0009] 圖1示出了使用墊片的現(xiàn)有技術激光器電極結構的截面圖；
[0010] 圖2A-2B示出了根據本發(fā)明的一個或多個實施方式的用擋板隔開的激光器電極結 構的截面圖；
[0011] 圖3A-3B示出了根據本發(fā)明的一個或多個實施方式的用擋板隔開的激光器電極結 構的展開透視圖；
[0012] 圖4A-4B分別示出了根據本發(fā)明的一個或多個實施方式的激光共振器結構的展開 透視圖和激光共振器的頂視圖；W及
[0013] 圖5示出了根據本發(fā)明的一個或多個實施方式的當使用擋板時激光光束的位置 (角度偏移)相對于到激光器的輸入RF脈沖頻率(激光脈沖頻率)的曲線。
【具體實施方式】
[0014] 現(xiàn)在將參考附圖詳細描述具有擋板的激光管的【具體實施方式】。為了統(tǒng)一，各圖（也 稱為附圖）中的相似元素用相似的參考標號來表示。
[0015] 在下面對實施方式的詳細描述中，闡述了無數具體細節(jié)W提供對具有擋板的激光 管的更完善理解。然而，對于本領域的普通技術人員來說很明顯，運些實施方式可W在沒有 運些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)。另一方面，未詳細描述公知的特征W免不必要地使說明書復 雜化。
[0016] 總的來說，本公開針對一種射頻(RF)激發(fā)的氣體放電激光器(例如，板條激光器）。 該激光器包括容納激光器氣體的外殼，其中一對伸長的平面電極設置在該外殼內部并且被 間隔開W定義對應于放電區(qū)的一個狹長間隙。激光共振器通過在電極末端放置反射鏡來定 義。電極在共振器的一個軸上形成波導或光導，并限定垂直于電極平面的軸線(波導軸)上 的共振器的激光模式。反射鏡定義平行于電極平面的軸線上的激光模式。運種反射鏡設置 類型在現(xiàn)有技術中被稱為不穩(wěn)定共振器(或不穩(wěn)定共振腔），其在板條放電區(qū)的長軸上操 作。
[0017] 根據一個或多個實施方式，激光器可W在脈沖模式下操作，特別用于鉆孔、切割 等。脈沖重復頻率(PRF)和脈沖頻寬比可W根據要執(zhí)行的操作W及根據將在其上執(zhí)行操作 的材料來進行選擇(例如，PRF典型地可W從小于1千赫茲化化巧Ij大于100曲Z)。如上所述， 激光器性能(例如，輸出光束形狀、放電穩(wěn)定性等)可能在一定頻率由于聲學振蕩受影響，運 可能除了其他原因之外是由可歸因于氣體局部壓力變化的氣體放電量擾動引起的。
[0018] 圖1示出了使用介電墊片的電極結構，介電墊片放置在電極的邊緣之間或者其他 情況下沿著電極的邊緣放置，W包圍放電并減少放電區(qū)與放電區(qū)外部結構之間的聲學禪 合。電極結構IOI包括一對矩形平面電極103a和103b(例如，對立的"熱"電極和"地"電極）， 它們被一個小的橫向間隙區(qū)105 (例如，具有Imm到5mm之間的厚度)隔開W定義放電區(qū)107。 電極103a和103b可W用侶制成，不過也可W使用其他材料。此外，介電墊片109a和109b可W 位于間隙區(qū)105內部在電極103a和103b之間。介電墊片109a和109b還可W沿平行電極的長 度即沿進入紙張的方向（未示出）延伸。墊片109a和109b的內邊緣一直延伸到放電區(qū)107的 外邊緣，并且還可W延伸到電極103a和103b的外邊緣之外。墊片109a和109b可W用陶瓷諸 如氧化侶或者其他非導電材料制成。
[0019] 在圖1所示的配置中，電極103a和103b W及墊片109a和109b包圍放電體積使得當 該結構由RF電源(未示出）激發(fā)時，所激發(fā)的放電創(chuàng)建能夠在光學腔(未示出）內部共振并僅 通過最終光學表面逸出的激光(創(chuàng)建由從不穩(wěn)定共振器逸出的激光福射產生的輸出光束作 為輸出福射）。下面結合圖4A-4B詳細描述了根據一個或多個實施方式的激光共振器。
[0020] 盡管圖1示出的結構可能對于減少聲學振蕩有益，但是放電的外邊緣與墊片109a 和109b的內邊緣IlOa和11化分別發(fā)生作用，并產生了其他問題，例如光束反射、激光不穩(wěn)定 性和實際墊片燃燒，由此降低了激光器的有效性和生命周期。
[0021] 圖2A示出了根據本發(fā)明的一個或多個實施方式的具有擋板的激光管的截面圖。電 極結構201包括一對矩形平面電極203a和203b，其各自分別具有凹形架