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具有擋板的激光管的制作方法_3

文檔序號:9816595閱讀:來源:國知局
圍。此外,根據(jù)一個或多個實施方式,鏡片可W安裝到末端凸緣(未示出)上,其保持真空整 體性而同時提供對鏡面傾斜的適當(dāng)調(diào)整W實現(xiàn)光學(xué)共振器的組成反射鏡的最佳對準(zhǔn)。根據(jù) 一個或多個實施方式,整個板條激光器組件可W放置在諸如圖3A-3B所示的外殼350的外殼 之內(nèi)。
[0031] 在圖4A所示的板條激光器例子中,伸長電極403和405是電共振器(其自身是激光 共振器的一部分)的一部分,從而共振器表面403a和405a所界定的電極間間隙充當(dāng)用于氣 體激光介質(zhì)的放電區(qū)。根據(jù)一個或多個實施方式,可W利用上文中結(jié)合圖2-3示出和描述的 管設(shè)計。根據(jù)一個或多個實施方式,運(yùn)種電極可W具有多達(dá)1米的長度、多達(dá)0.5米的寬度, 并且電極間間隙在〇.5-6mm的量級。然而,其他實施方式可W利用超出此范圍的尺寸,而不 偏離本公開的范圍。根據(jù)一個或多個實施方式,當(dāng)射頻(通常稱為"RF")功率經(jīng)由伸長電極 403和405被施加到氣體激光介質(zhì)時,在電極間間隙406內(nèi)部氣體放電形成。根據(jù)一個或多個 實施方式,激光能量在光學(xué)共振器的一個或多個模式包括基本模式下累積起來,最終形成 內(nèi)腔激光光束(未示出),其在輸出禪合反射鏡411和前腔反射鏡407之間經(jīng)由后折疊反射鏡 409來回行進(jìn)。內(nèi)腔激光束的一小部分透射過輸出禪合反射鏡411并形成輸出激光光束415。
[0032] 在圖4A示出的示例性實施方式中,電共振器腔并因此氣體放電區(qū)域可W是矩形形 狀的。然而,可替代的實施方式可W利用方形、環(huán)形或其他的電共振器腔。共振器表面403a 和405a可W是裸露的電極表面或者也可W是電鍛的電極表面。適于裸露實施方式的材料包 括諸如侶的金屬和其他金屬合金。電鍛實施方式可W在電極表面使用陶瓷材料,諸如氧化 侶或氧化被。
[0033] 如上所述,根據(jù)一個或多個實施方式,電極間間隙區(qū)(或內(nèi)腔區(qū))可W填充有氣體 激光介質(zhì)。例如,氣體激光介質(zhì)可W是一份二氧化碳(C化)、一份氮氣(化)和立份氮氣化e), 再加上5%的氣氣(Xe)。氣壓可W保持在大約30-150托的范圍內(nèi),例如90托。然而,其他實施 方式可W使用更高氣壓,而不偏離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其他實施方式可W使用其他類 型的氣體激光器,表1列出了其他的例子。

[0036]也可W使用其他氣體混合物。例如,一些實施方式可W使用下述氣體混合物或者 它們的同位素,包括W各種其他氣壓例如30-120托例如50托的氛(Ne)、一氧化碳(C0)、氨氣 化2)、水化2〇)、氯化r)、氣(Ar)、氣(F)、気或氧氣(〇2) W及其他氣體的部分,上述表1列出了 它們的例子;然而,將可W理解其他氣體激光介質(zhì)也可W被使用。例如,激光介質(zhì)的一個例 子包括一種或多種下述蒸氣:銅、金、鎖、領(lǐng)、銅的面化物、金的面化物、鎖的面化物、領(lǐng)的面 化物W及其他的蒸氣,上述表1列出了運(yùn)些例子,但不限于運(yùn)些例子。
[0037] 返回圖4A,根據(jù)一個或多個實施方式,板條激光器401包括電源417,其分別經(jīng)由第 一和第二伸長電極403和405給位于間隙406內(nèi)的氣體激光介質(zhì)供應(yīng)激發(fā)能量。相應(yīng)地,增加 激發(fā)能量使得氣體激光介質(zhì)W激光光束415的形式發(fā)射電磁福射,其最終借助輸出禪合窗 或光學(xué)元件411離開光學(xué)共振器。包含在電源417內(nèi)的是射頻發(fā)生器417a,其產(chǎn)生要施加到 第一和第二伸長平面電極403和405的激發(fā)能量。根據(jù)一個或多個實施方式,射頻發(fā)生器可 W 40MHz的頻率操作,輸出功率水平至少為3000W。其他的實施方式可W使用其他的激發(fā)頻 率和功率水平,而不偏離本公開的范圍。此外,根據(jù)一個或多個實施方式,射頻發(fā)生器可W W雙相方式連接到電極使得在第一和第二伸長平面電極403和405中一個電極上的電壓相 位相對于在第一和第二伸長平面電極403和405中另一個電極上的電壓相位基本上偏移180 度。雙相激發(fā)可W通過現(xiàn)有技術(shù)中任何已知技術(shù)例如通過在均與地面隔離的第一和第二電 極之間放置電感器來實現(xiàn)。根據(jù)一個或多個替代實施方式,射頻發(fā)生器可W連接到第一和 第二伸長平面電極中的一個電極,從而只有第一和第二伸長平面電極中的一個電極被激發(fā) 而另一個電極電接地。
[0038] 圖4A中示出的實施方式中的電源417所供應(yīng)的激發(fā)能量可W是射頻能量,但是也 可W與微波、脈沖、連續(xù)波、直流或者任何其他適于將激光介質(zhì)激發(fā)W產(chǎn)生激光能量的能量 源相關(guān)聯(lián)。
[0039] 根據(jù)一個或多個實施方式,第一和第二伸長平面電極403和405的各自的內(nèi)表面 403a和405a的位置充分靠近彼此,W便電極間間隙用作激光福射沿著y軸的波導(dǎo)。相應(yīng)地, 當(dāng)用作波導(dǎo)表面時,內(nèi)表面403a和405a也可W用作橫向(y向)上的光共振器表面。根據(jù)一個 或多個實施方式,當(dāng)nN<l時波導(dǎo)發(fā)生,其中N=D 2/(4AL)是波導(dǎo)的菲涅爾數(shù),D是電極間間隙 的寬度,L是光學(xué)腔的長度,而A是激光福射的波長。對于約10.6微米的波長(其為C〇2激光器 產(chǎn)生的通常波長),如果對于波導(dǎo)長度40cm電極間間隙小于2mm,則滿足波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。然而,在 其他實施方式中,電極間間隙足夠大W允許激光束在y向上的自由空間傳播例如高斯光束 傳播。相應(yīng)地,在運(yùn)種自由空間配置中,運(yùn)些表面用于定義氣體放電區(qū)的厚度而不是用作激 光福射的波導(dǎo)。其他的實施方式可W使用在波導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)和完全自由空間傳播之間的電極間間 隙尺寸。根據(jù)一個或多個實施方式,一個或多個延伸部件427、429和431、433被分別設(shè)置在 靠近或者位于共振器壁403和405的末端403b、405b和403c、405c處。此外,在下面的實施方 式中,共振器壁和/或延伸部件的表面可W構(gòu)成或者可W不構(gòu)成波導(dǎo)墻,并且由此還可W用 于自由空間不穩(wěn)定共振器W及混合波導(dǎo)共振器中。延伸部件可W幫助避免損害光學(xué)器件并 且還可W減少功率損失。
[0040] 圖4B示出了可W被用作上文中結(jié)合圖2-3和4A討論的光學(xué)共振器的不穩(wěn)定板條激 光器共振器的簡化頂視圖。在板條共振器401中,內(nèi)腔激光光束404(在圖4B中用陰影區(qū)域來 描繪)多次經(jīng)過激光介質(zhì)(未示出,但是上面已描述,可W是例如C〇2氣體),由此形成光學(xué)共 振器。如上面結(jié)合圖2-4A所描述的,位于電極的縱向邊緣部上的兩個伸長擋板部件204a和 204b(也可在圖2A-2B中示出的截面中看至Ij)夾在平面電極(圖4B中僅底部電極405是可見 的)之間。根據(jù)一個或多個實施方式,伸長擋板部件還包括各自延伸進(jìn)入相應(yīng)擋板部件的內(nèi) 表面深度d的相應(yīng)伸長中央通道209a和209b(也可在圖2A-2B的截面圖中看到)。相應(yīng)地,如 上文結(jié)合圖2A-^所描述的,伸長中央通道209a和209b的體積形成分隔區(qū),其將放電區(qū)與擋 板部件的內(nèi)表面隔開。也如上面結(jié)合圖2A-2B所述的,伸長平面電極被設(shè)計為使得放電區(qū)限 于電極的中央?yún)^(qū)433,例如,電極的中央部分可W厚于縱向邊緣部,形成一個基本上T型的截 面,如圖2A-2B所示。由此,盡管氣體激光介質(zhì)可被允許移入或移出在中央通道204a和204b 中形成的分隔區(qū),但是由于內(nèi)電極表面之間的間隙太大并沒有激光發(fā)射或者放電發(fā)生于運(yùn) 些分隔區(qū)中。
[0041] 在分隔區(qū)無氣體放電有助于保護(hù)擋板部件的內(nèi)表面并通過使離開擋板部件內(nèi)表 面的內(nèi)腔激光光束的掠反射最小化而提高激光模式質(zhì)量。例如,在不穩(wěn)定共振器的情況下, 內(nèi)腔激光光束404可W充滿光學(xué)共振器的整個體積,并且可W稍微延伸到光學(xué)共振器的外 部。由此,不具有中央通道并由此不具有分隔區(qū)的擋板部件將允許離開擋板部件的內(nèi)表面 的內(nèi)腔激光光束的許多掠反射。使用具有深度d的中央通道允許擋板部件的內(nèi)表面被有效 地移到光學(xué)共振器的外部并且也移到內(nèi)腔激光光束的外圍部分可在其中存在的光學(xué)共振 器的外圍區(qū)域的外部。由此,依據(jù)共振器的設(shè)計,伸長中央通道的深度d被選擇為足夠長,W 確保伸長擋板部件的內(nèi)表面不與內(nèi)腔激光光束作用(即反射)。例如深度d的深度可W為 但是也可
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