射頻激勵擴散型冷卻千瓦級CO*激光器制造技術

一種射頻激勵擴散型冷卻千瓦級ＣＯ↓［２］激光器，由真空腔內的射頻輸入板條狀中間電極和兩個接地板條狀電極構成一對矩形的放電空間，中間板電極和兩個接地電極間施加一個射頻場，與偏軸折疊非穩諧振腔或與并列非穩諧振腔相匹配，偏軸折疊非穩諧振腔由偏軸凹面高反射鏡，帶激光光束方形輸出耦合孔的偏軸凸面高反射鏡和兩個４５度角平面高反射鏡構成，并列偏軸非穩諧振腔由一對平行的偏軸非穩諧振腔構成，形成一個緊湊型的高功率氣體激光器。（*該技術在2011年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種大功率激光器，屬于國際專利分類H01S3/00激光器
目前的現有技術狀況通過由一對金屬板條狀電極構成一個矩形的空間，在所述兩電極間施加以射頻電場，產生射頻氣體放電形成一個矩形增益區，由于兩電極間距較小，可利用擴散冷卻的方式冷卻氣體放電區，與偏軸的虛共焦非穩腔相結合，實現一種單邊端激光輸出的緊湊型的擴散型冷卻的氣體激光器。實驗研究發現由于射頻波是米波，且一對金屬板條狀電極構成一段傳輸線，特別是當氣體放電時，這樣一對金屬板條狀電極形成一段高損耗大漏電流的傳輸線，在兩電極間形成沿縱向非均勻分布的放電等離子體，為獲得有效的激光增益長度，使得電極長度受到限制，使得激光功率的進一步提高而同時保持激光器件的緊湊型受到限制。本技術的目的，是提供一種緊湊型的高功率的新型射頻激勵擴散型冷卻波導氣體激光器。本技術采用以下技術方案本技術的激光器由一個真空腔內的一個射頻輸入板條狀中間電極和兩個接地的板條狀電極構成一對矩形的放電空間，在中間板條狀電極和兩個接地的板條狀電極間施加一個射頻場，形成兩個板條狀增益區，與一個偏軸折疊非穩諧振腔相匹配，或與一個并列非穩諧振腔相匹配。偏軸折疊非穩諧振腔由一個偏軸凹面高反射鏡，一個帶有激光光束方形輸出耦合孔的偏軸凸面高反射鏡和兩個45度角平面高反射鏡構成。其中兩個45角平面高反射率鏡實現諧振腔折疊處低損耗的板條波導間模耦合，構成一個緊湊型的高功率氣體激光器。并列偏軸非穩諧振腔由一對平行的偏軸非穩諧振腔構成，形成一個緊湊型的高功率氣體激光器。以下結合附圖對本技術作詳細說明。本激光器件由一套電極組件，一套光學諧振腔組件和一個真空腔構成。在電極組件中(見附圖說明圖1)，中心板條電極(見圖1中2)和兩個接地板條電極(見圖1中1和3)由金屬無氧銅加工而成，在電極中鉆孔形成“井”字型通道，其中六個通道出口用金屬無氧銅柱銀銅釬焊真空封接(見圖5中16和圖1中16)形成“U”型冷卻水通道(見圖5中72)，其余兩個通道出口(見圖5中71)與冷卻水進口管和出口管連接。中心板條電極(見圖1中2)的冷卻水進口管或出口管由一個真空絕緣瓷管(見圖1中17)，一個不銹鋼波紋管(見圖1中18)和一個不銹鋼法蘭(見圖1中19)組成。冷卻水通道出口(見圖5中71)與真空絕緣瓷管(見圖1中17)之間連接通過一個“U“型封接金屬圈B(見圖12中121)由銀銅釬焊真空封接，真空絕緣瓷管(見圖1中17)與不銹鋼波紋管(見圖1中18)之間連接也通過一個“J“型封接金屬圈(見圖12中122)由銀銅釬焊真空封接，不銹鋼波紋管(見圖1中18)與不銹鋼法蘭(見圖1中19)之間連接由銀銅釬焊真空封接。在中心板條電極(見圖1中2)上沿電極長度方向兩側各加工有兩排電極匹配電感插孔(見圖1中14)，用以插裝匹配電感(見圖1中15)。在中心板條電極(見圖1中2)側面中間處加工有一個射頻功率輸入桿連接座((見圖1中13)。接地板條電極(見圖1中1和3)的冷卻水進口管或出口管由一個不銹鋼波紋管(見圖1中20或22)和一個不銹鋼法蘭(見圖1中21或23)組成。冷卻水通道出口(見圖5中71)與不銹鋼波紋管(見圖1中20或22)之間連接通過一個金屬無氧銅彎管F(見圖13中139)由銀銅釬焊真空封接，不銹鋼波紋管(見圖1中20和22)與不銹鋼法蘭(見圖1中21和23)之間連接通過一個金屬無氧銅直管A(見圖13中138)由銀銅釬焊真空封接。在接地板條電極(見圖1中1和3)上沿電極長度方向兩側各加工有兩排電極匹配電感插孔(見圖1中14)，用以插裝匹配電感(見圖1中15)。中心板條電極(見圖1中2)，兩對真空瓷片(見圖1中6和7)，兩個接地板條電極(見圖1中1和3)和兩個電極固定壓板(見圖1中4和5)按圖1中所示方位安裝。八根電極固定壓板螺紋拉桿(見圖1中25)通過電極固定上壓板螺紋拉桿孔(見圖1中26)和電極固定下壓板螺紋拉桿孔(見圖1中27)與八個電極固定壓板螺母(見圖1中28)將中心板條電極(見圖1中2)，兩對真空瓷片(見圖1中6和7)，兩個接地板條電極(見圖1中1和3)和兩個電極固定壓板(見圖1中4和5)固定在一起，構成一對矩形波導放電空間(見圖13中115和116)。該矩形波導放電空間高度H為1.5mm-3mm(中心板條電極和一個接地板條電極的極間距)，寬度W為80mm-160mm，長度Ld為400mm-800mm(板條電極長度)。電極固定壓板(見圖1中4和5)由鋁合金加工而成。在電極固定上壓板(見圖1中4)上面兩端和電極固定下壓板(見圖1中5)下面兩端各有一個電極固定壓板凸棱(見圖1中24)，用來隔擋電極組件緊固下滑板(見圖10中103)。電極固定上壓板(見圖1中4)和電極固定下壓板(見圖1中5)兩端被加工成高反射鏡調整架固定座，座上加工有激光諧振腔鏡調整架固定拉桿通孔(見圖1中8)，激光諧振腔鏡調整架固定頂桿螺紋孔(見圖1中9)和通光矩形孔(見圖1中10)，用來調整激光諧振腔鏡片。在電極固定上壓板(見圖1中4)下面兩端和電極固定下壓板(見圖1中5)上面兩端各加工有一個激光諧振腔鏡片保護凸嘴(見圖1中11)，此激光諧振腔鏡片保護凸嘴(見圖1，圖6和圖7中11)位于激光諧振腔鏡片和矩形波導放電空間(見圖16中115和116)之間，以阻擋氣體放電等離子體損傷激光諧振腔鏡片表面膜層。在每個激光諧振腔鏡片保護凸嘴(見圖1，圖6和圖7中11)內加工有一個真空腔內通氣孔(見圖1中12)，用作抽真空和充氣。光學諧振腔組件為偏軸折疊非穩諧振腔或并列偏軸非穩諧振腔。偏軸折疊非穩諧振腔由一套偏軸凹面高反射鏡組件(見圖2)，一套偏軸凸面高反射鏡組件(見圖3)和兩套45度角平面高反射鏡組件(見圖4)構成。其偏軸折疊光學非穩諧振腔工作原理如圖16所示。一個偏軸凹面高反射鏡(見圖2和圖16中29)，一個帶有方形輸出耦合孔的偏軸凸面高反射鏡(見圖3和圖16中42)和兩個45度角平面高反射鏡(見圖4和圖16中58)構成一個偏軸折疊光學非穩諧振腔。并列偏軸非穩諧振腔由兩套偏軸凹面高反射鏡組件(見圖2)和兩套偏軸凸面高反射鏡組件(見圖3)構成。其并列偏軸光學非穩諧振腔工作原理如圖18所示。兩個偏軸凹面高反射鏡(見圖2和圖18中29)，兩個帶有方形輸出耦合孔的偏軸凸面高反射鏡(見圖3和圖18中42)構成一個并列偏軸光學非穩諧振腔。其中偏軸光學非穩諧振腔的參數設計如下2L＝RD－Rd(1)RD＝2×L×W÷ΔW(2)其中，L為偏軸光學非穩諧振腔腔長，RD為偏軸凹面高反射鏡鏡面曲率半徑，Rd為偏軸凸面高反射鏡鏡面曲率半徑，W為矩形波導放電空間寬度，W為偏軸折疊光學非穩諧振腔輸出激光光束寬度。在偏軸光學諧振腔組件中，偏軸凹面高反射鏡組件(見圖2)由一個偏軸凹面高反射鏡(見圖2中29)，一個偏軸凹面高反射鏡水冷架(見圖2中30)和一個偏軸凹面高反射鏡調整架(見圖2中31)構成。其中，偏軸凹面高反射鏡(見圖2中29)兩端各加工有一對固定螺桿通孔(見圖2中35)；偏軸凹面高反射鏡水冷架(見圖2中30)兩端各有一個冷卻水進出口管，該冷卻水進出口管由一個不銹鋼波紋管(見圖2中32)和一個不銹鋼法蘭(見圖2中33)組成。偏軸凹面高反射鏡水冷架水通道出口本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種射頻激勵擴散型冷卻千瓦級ＣＯ↓［２］激光器，其特征是：激光器由一個真空腔內的一個射頻輸入板條狀中間電極和兩個接地的板條狀電極構成一對矩形的放電空間，在中間板條狀電極和兩個接地的板條狀電極間施加一個射頻場，形成兩個板條狀增益區，與一個偏軸折疊非穩諧振腔相匹配，或與一個并列非穩諧振腔相匹配，偏軸折疊非穩諧振腔由一個偏軸凹面高反射鏡，一個帶有激光光束方形輸出耦合孔的偏軸凸面高反射鏡和兩個４５度角平面高反射鏡構成，其中兩個４５角平面高反射率鏡實現諧振腔折疊處低損耗的板條波導間模耦合，并列偏軸非穩諧振腔由一對平行的偏軸非穩諧振腔構成，形成一個緊湊型的高功率氣體激光器。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：辛建國，鄔江興，張志遠，王偉平，
申請(專利權)人：北京礴德恒激光科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]