專利名稱：一種氣體激光器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體激光器裝置，尤其涉及氣體激光器的氣體循環(huán)和擴(kuò)散冷卻結(jié)
構(gòu)以及電極和光諧振腔的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
我們知道擴(kuò)散冷卻氣體板條激光器目前的代表是——Rof in的DC系列擴(kuò)散冷卻 C02板條激光器，Rof in連續(xù)波8KW擴(kuò)散冷卻C02板條激光器代表了當(dāng)今擴(kuò)散冷卻C02板條 激光器的科技水平；Rofin射頻激勵擴(kuò)散冷卻C02板條激光器，在大功率> 1. 5kW的激光 器，陽極板分為多快(2快或以上)，也即每塊陽極板(對陰極放電)產(chǎn)生的連續(xù)波激光功 率< 2kW，限制了最大的激光功率；諧振腔內(nèi)氣體是不運動的，限制了激光功率的進(jìn)一步提 高，從諧振腔輸出的激光是矩形的光波，要經(jīng)過復(fù)雜整形光路使之變成近似圓形的TEl。模 波形，而且調(diào)整模式比較困難；由于是平板射頻放電結(jié)構(gòu)，要使整個平板內(nèi)放電均勻，調(diào)整 電路的匹配比較困難；由于采用真空管自激振蕩射頻電源，自激振蕩需要一定的建立時間， 因此，Rof in的DC系列擴(kuò)散冷卻C02板條激光器輸出的最小激光脈寬受到限制(> 150uS)。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種氣體激光器裝置，采用氣體循環(huán)冷 卻器的冷卻，和氣體在板條形電極內(nèi)擴(kuò)散冷卻的兩種方式同時進(jìn)行冷卻的裝置，提高了激 光器輸出功率，或減小了體積和重量；采用多路他激式固體射頻電源，結(jié)合分布式射頻功率 合成器，多點接入陽極，使陽極對陰極放電更加均勻，使每對極板產(chǎn)生的連續(xù)波激光功率> 2kW，同時，激光器輸出的最小激光脈寬達(dá)到微秒級(5uS左右)；使用拋物面的激光諧振腔， 不經(jīng)過復(fù)雜整形光路，直接輸出TEM00/01模激光束，進(jìn)一步降低體積、重量和成本，激光器 的最大輸出的連續(xù)波激光功率達(dá)到12kW或以上；同時，規(guī)避了 rofin sinar的有關(guān)專利。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于產(chǎn)生激光的一種氣體激光器裝置，包括循環(huán) 冷卻器、陰極和陽極、光諧振腔，射頻電源；在所述氣體激光器裝置中設(shè)置所述循環(huán)冷卻器， 所述陰極和陽極置入所述光諧振腔內(nèi)，所述光諧振腔由前反鏡和后反鏡組成，使所述陰極 和陽極放電間隙的兩端分別對準(zhǔn)所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡，并使所述放電間隙面與 所述前反鏡面和后反鏡面垂直，在所述氣體激光器裝置內(nèi)抽真空后充入產(chǎn)生激光的氣體， 所述射頻電源接入所述陽極和所述陰極，接通所述射頻電源，處于所述陰極和陽極放電間 隙的氣體輝光放電，并在所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡之間振蕩產(chǎn)生激光，并從所述光 諧振腔的前反鏡中輸出激光，靠近所述陽極或陰極的所述氣體，直接在帶冷卻系統(tǒng)的所述 陰極和陽極上冷卻形成微循環(huán)，同時，所述光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光的氣體在所述循環(huán)冷卻器 作用下，到達(dá)所述循環(huán)冷卻器內(nèi)經(jīng)過冷卻，所述氣體進(jìn)一步冷卻，使所述氣體循環(huán)利用。
本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于所述陰極和陽極平行排列，類似平板 電容的結(jié)構(gòu)，在所述陰極和陽極內(nèi)部分布冷卻液通道，其特征還在于在陽極板上進(jìn)和出冷 卻液的管路做成螺旋式或弓字等形狀，目的是等效為較大的電感，所述冷卻液管路另一端固定于所述裝置的外殼上，同時也起支撐所述陽極的作用，所述陰極的冷卻液管路直接與 外殼相連，在所述陰極和陽極的上下兩邊，分布多個可調(diào)間隙寬度和平行度的調(diào)節(jié)裝置，用 于調(diào)節(jié)所述陽極和陰極之間的距離和平行度，同時，在所述陰極和陽極的上下兩邊分布多 個可調(diào)電感裝置，用于調(diào)節(jié)所述陰極和所述陽極放電的均勻性，同時使陰極-陽極板間形 成的電容在射頻電源頻率下與所述可調(diào)電感諧振。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于還包括分布式射頻功率合成器，在所 述陰極或陽極背面裝入所述分布式射頻功率合成器，所述分布式射頻功率合成器的多路輸 出(根據(jù)電場均勻分布原則)接入所述陽極板的四周，使所述陽極對所述陰極放電均勻，多 路所述射頻電源同頻同相地接入所述分布式射頻功率合成器的輸入端。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于所述分布式射頻功率合成器還包括 N路50歐姆電阻、N路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和N路故障傳感器，所述N路50歐姆電阻的一端連接 在一起為公共端，第N路電阻的另一端接入所述(N路)分布式射頻功率合成器的第N輸入 端，第N路故障傳感器的輸入兩端分別接入第N路電阻的兩端，輸出端接入激光器的控制 器，所述第N路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一端接入所述(N路)分布式射頻功率合成器的第N輸入端， 其輸出端接入所述陽極，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由n (或U形電抗網(wǎng)絡(luò)組成，或即一個電感的 兩端各接一個電容(或一個電感只接一個電容)組成，且所述電感的兩端對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入 輸出端，電容的另一端接地。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于加長所述諧振腔，所述諧振腔腔內(nèi)由 兩套(或以上)相同的所述陽極和陰極單元串聯(lián)組成，使所述兩個放電間隙連成一片，所述 陰極連在電路上成一體。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于所述光諧振腔的后反鏡為平面鏡， 所述光諧振腔的前反鏡為拋物面和雙曲面的組合鏡面，所述雙曲面置于所述拋物面的焦點 上，并在所述拋物面的頂點開一個孔放置所述半透光的平面輸出鏡，激光經(jīng)過所述拋物面 和所述雙曲面的反射，在所述后反鏡和所述平面輸出鏡之間振蕩，并從所述平面輸出鏡中 輸出激光束，所述組合鏡的光軸處于陰極(或陽極)這邊，偏離放電間隙平面，使所述雙曲 面不至于阻擋所述放電間隙平面處的激光束。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于所述光諧振腔的后反鏡為平面鏡，所 述光諧振腔的前反鏡為半透光的平面鏡，或在所述前反鏡之前增加一個45度安裝的反射 鏡使激光束垂直射向光諧振腔外面，便于光束整形，在前反鏡之后安裝拋物面和雙曲面的 組合鏡用于整形激光束為點激光束，所述雙曲面置于拋物面的焦點上，并在所述拋物面的 頂點開一個透光的孔輸出激光束，激光在所述后反鏡和半透光的前反鏡之間振蕩并從半透 光的前反鏡輸出，射向安裝在前反鏡之后的所述拋物面和雙曲面的組合鏡上，從所述拋物 面的頂點的透光孔輸出激光束。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于由兩套所述光諧振腔的前反鏡和后 反鏡鏡像并聯(lián)組成，所述前反鏡和后反鏡用焦距和尺寸相同的凹球面鏡，且兩套所述前反 鏡和后反鏡的焦點兩兩重合，在所述兩個前反鏡的中間(約10_20%兩前鏡長度)用半透光 的平面鏡取代，激光在所述兩前反鏡和兩后反鏡之間振蕩，并從處于所述兩個前反鏡中間 的所述半透光平面鏡中輸出。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于包括拋物面和雙曲面的組合鏡，用于
5整形激光束，即所述雙曲面置于拋物面的焦點上，所述組合鏡安裝在所述半透光平面鏡位置的中心，即所述雙曲面的背面又處于所述半透光平面鏡的中間(或后面)，在對應(yīng)所述雙曲面位置投影部分的所述半透光平面鏡為全反射鏡，從處于兩個所述前反鏡中間的所述半透光平面鏡中輸出的激光束射向所述拋物面，所述激光束在所述拋物面焦點集合，通過所述雙曲面反射到達(dá)所述拋物面的頂點，并在所述拋物面的頂點開一個孔輸出激光束，或所述組合鏡的光軸偏離從所述半透光平面鏡中輸出的激光束平面，使所述雙曲面不至于阻擋所述激光束平面的激光。 本發(fā)明提供的基于上述的裝置，其特征在于所述循環(huán)冷卻器置于所述陽極或陰極板側(cè)邊或所述激光器裝置的外邊(氣路用管道連接)，所述循環(huán)冷卻器的噴氣孔(長條形)對準(zhǔn)所述陰極與陽極之間的放電間隙的一端，所述噴氣孔噴出的所述氣體通過所述電極間隙發(fā)出激光后，從所述放電間隙的另一端輸出，被所述循環(huán)冷卻器吸入經(jīng)過冷卻再次從所述噴氣孔噴出，所述氣體被循環(huán)利用，其特征還在于所述循環(huán)冷卻器的轉(zhuǎn)動部分采用磁懸浮軸承和磁懸浮風(fēng)機(jī)。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開了一種氣體激光器裝置，包括循環(huán)冷卻器、陰極和陽極、光諧振腔，射頻電源等，所述陰極和陽極置于所述光諧振腔內(nèi)，所述光諧振腔由前反鏡和后反鏡組成，所述循環(huán)冷卻器置于所述陰極和陽極側(cè)邊或外部由通氣管路聯(lián)通，所述射頻電源接通所述陰極和陽極，處于所述陰極和陽極放電間隙的氣體輝光放電，并在所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡之間振蕩產(chǎn)生激光，并從所述光諧振腔的前反鏡中輸出激光，靠近所述陽極或陰極的所述氣體，直接在帶冷卻系統(tǒng)的陰極和陽極上冷卻形成微循環(huán)，同時，所述光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光的氣體在所述循環(huán)冷卻器作用下，到達(dá)所述循環(huán)冷卻器內(nèi)經(jīng)過冷卻，所述氣體進(jìn)一步冷卻，使所述氣體循環(huán)利用。
以下附圖有助于詳細(xì)的理解本發(fā)明，但僅僅是為了舉例解釋說明，不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的限制。
圖1為本發(fā)明所述裝置的第一個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明所述裝置的第二個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明所述裝置的分布式功率合成器電路原理示意 圖4為本發(fā)明所述裝置的第三個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第一個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第二個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖7為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第三個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第四個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明。下面的說明將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的和特征。 首先介紹本發(fā)明所述裝置的第一實施例，參考圖1。圖l所示的一種氣體激光器裝置l，用于輸出大功率激光束，該裝置1主要包括循環(huán)冷卻器10，陰極llb和陽極lla，光諧振腔13，射頻電源14。 圖1所示，裝置1由在所述氣體激光器裝置1中設(shè)置所述循環(huán)冷卻器IO，所述陰極lib和陽極11a置入所述光諧振腔13內(nèi)，所述光諧振腔13由前反鏡13b和后反鏡13a組成(參考圖2所示)，使所述陰極lib和陽極11a放電間隙12的兩端分別對準(zhǔn)所述光諧振腔13的前反鏡13b和后反鏡13a，并使所述放電間隙12平面與所述前反鏡面13b和后反鏡面13a垂直，在所述氣體激光器裝置1內(nèi)抽真空后充入產(chǎn)生激光的氣體18，所述射頻電源14接入所述陽極lla和所述陰極llb接入公共地17，接通所述射頻電源14，處于所述陰極lib和陽極lla放電間隙12的氣體18輝光放電，并在所述光諧振腔13的前反鏡13b和后反鏡13a之間振蕩產(chǎn)生激光，并從所述光諧振腔13的前反鏡13b中輸出激光，靠近所述陽極lla或陰極lib的所述氣體18，直接在帶冷卻系統(tǒng)的所述陰極llb和陽極lla上冷卻形成微循環(huán)，同時，所述光諧振腔13內(nèi)產(chǎn)生激光的氣體18在所述循環(huán)冷卻器10作用下，到達(dá)所述循環(huán)冷卻器10內(nèi)經(jīng)過冷卻，所述氣體18進(jìn)一步冷卻，使所述氣體18循環(huán)利用。
所述陰極lib和陽極lla平行排列(參考圖1和2所示)，類似平板電容的結(jié)構(gòu)，在所述陰極lib和陽極lla內(nèi)部分布冷卻液通道16和15，在陽極板lla上進(jìn)和出冷卻液的管路15做成螺旋式或弓字等形狀，目的是等效為較大的電感，所述冷卻液管路15另一端固定于所述裝置1的外殼上，同時也起支撐所述陽極lla的作用，所述陰極lib的冷卻液管路16直接與外殼1相連，在所述陰極lib和陽極lla的兩邊，分布多個可調(diào)間隙寬度和平行度的調(diào)節(jié)裝置22，用于調(diào)節(jié)所述陽極lla和陰極llb之間的距離和平行度，同時，在所述陰極lib和陽極lla的兩邊分布多個可調(diào)電感裝置19，用于調(diào)節(jié)所述陰極lib和所述陽極lla放電的均勻性，同時使所述可調(diào)電感19和陰極lib-陽極lla板間形成的電容在射頻電源頻率下諧振。 所述循環(huán)冷卻器10置于所述陽極lla或陰極lib板側(cè)邊或所述激光器裝置1的外邊(氣路用管道連接)，所述循環(huán)冷卻器10的噴氣孔(長條形)對準(zhǔn)所述陰極lib與陽極lla之間的放電間隙12的一端，所述噴氣孔噴出的所述氣體18通過所述電極間隙12發(fā)出激光后，從所述放電間隙12的另一端輸出，被所述循環(huán)冷卻器10吸入經(jīng)過冷卻再次從所述噴氣孔噴出，所述氣體18被循環(huán)利用，所述循環(huán)冷卻器10的轉(zhuǎn)動部分采用磁懸浮軸承和磁懸浮風(fēng)機(jī)。 本發(fā)明所述裝置的第二實施例，參考圖2和圖3。圖2所示的一種氣體激光器裝置2，用于輸出大功率激光束，裝置2是在裝置1的基礎(chǔ)上增加分布式射頻功率合成器20，在所述陰極lib的背面裝入所述分布式射頻功率合成器20，所述分布式射頻功率合成器2的多路輸出端21a-21d(根據(jù)電場均勻分布原則)接入所述陽極板lla的一邊(另一邊接入所述分布式射頻功率合成器20的多路輸出端21e-21h)，使所述陽極lla對所述陰極llb均勻放電，8路所述射頻電源El至E8同頻同相地接入所述分布式射頻功率合成器20的輸入端，8路所述射頻電源El至E8合成成為一路所述射頻電源14(如圖1所示)。
結(jié)合圖3進(jìn)一步闡述分布式功率合成器，圖3所示的8路分布式射頻功率合成器還包括8個50歐姆電阻(Rl-R8)、8個匹配電感阻(Ll-L8)和16個匹配電容(C1-C16)，所述8路50歐姆電阻的一端連接在一起為公共端，8路射頻電源El-E8 —端分別接入所述8路50歐姆電阻的另一端，所述8路射頻電源El-E8另一端接地，所述8路所示匹配電感(Ll-L8)的一端也分別接入所述8路50歐姆電阻的另一端，分別與8路射頻電源El-E8聯(lián)通，8路所示匹配電感(Ll-L8)的另一端分別接入所述功率合成器的多路輸出端21a-21h，所述16個匹配電容(C1-C16)的一端分別接入所述8個匹配電感阻(Ll-L8)的兩端，所述16個匹配電容(C1-C16)的另一端接地，所述功率合成器的多路輸出端21a-21h接入所述陽極lla。 本發(fā)明所述裝置的第三實施例，參考圖4。圖4所示的一種氣體激光器裝置4，用于輸出大功率激光束，裝置4是在裝置1或2的基礎(chǔ)上加長所述諧振腔13，所述諧振腔腔13內(nèi)由兩套(或以上)相同的所述陽極lla和陰極llb單元串聯(lián)組成，使所述兩個放電間隙連成一片，所述陰極llb連在分布式功率合成器上成一體，圖4所述裝置4原理與圖1或圖2裝置1或裝置2相同，參考圖1或圖2所述。 圖5為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第一個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖5裝置5所示，所述光諧振腔13的后反鏡13a為平面鏡，所述光諧振腔13的前反鏡為拋物面13d和雙曲面13c的組合鏡面，所述雙曲面13c置于所述拋物面13d的焦點上，并在所述拋物面13d的頂點開一個孔放置半透光的平面輸出鏡13b，激光經(jīng)過所述拋物面13d和所述雙曲面13c的反射，在所述后反鏡13a和所述平面輸出鏡13b之間振蕩，并從所述平面輸出鏡13b中輸出激光束，所述組合鏡的光軸處于陰極llb(或陽極lla)這邊，偏離放電間隙平面12(參考圖l所示)，使所述雙曲面13c不至于阻擋所述放電間隙平面12處的激光束。
圖6為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第二個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖6所示，裝置6是在裝置5的基礎(chǔ)上，把所述平面輸出鏡13b由處于所述拋物面13d頂點位置改為在所述雙曲面13c之前位置，即所述光諧振腔13的后反鏡13a為平面鏡，所述光諧振腔13的前反鏡13b為半透光的平面鏡，或在所述前反鏡13b之前增加一個45度安裝的反射鏡使激光束垂直射向光諧振腔13外面，便于光束整形，在前反鏡13b之后安裝拋物面13d和雙曲面13c的組合鏡用于整形激光束為點激光束，所述雙曲面13c置于所述拋物面13d的焦點上，并在所述拋物面13d的頂點開一個透光的孔輸出激光束，激光在所述后反鏡13a和半透光的前反鏡13b之間振蕩并從半透光的前反鏡13b輸出，射向安裝在前反鏡13b之后的所述拋物面13d和雙曲面13c的組合鏡上，從所述拋物面13d的頂點的透光孔輸出激光束。
圖7為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第三個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖7所示，裝置7由兩套所述光諧振腔的前反鏡13b和后反鏡13a鏡像并聯(lián)組成，所述前反鏡13b和后反鏡13a用焦距和尺寸相同的凹球面鏡，且兩套所述前反鏡13b和后反鏡13a的焦點兩兩重合，在所述兩個前反鏡13b的中間(約10_20%兩前反鏡長度)用半透光的平面鏡13e取代，激光在所述兩前反鏡13b和兩后反鏡13a之間振蕩，并從處于兩個所述前反鏡13b中間的所述半透光平面鏡13e中輸出。 圖8為本發(fā)明所述裝置諧振腔的第四個實施例剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖8所示，圖8所示裝置是在圖7所示裝置7的基礎(chǔ)上增加拋物面和雙曲面的組合鏡，用于整形激光束，即所述雙曲面13c置于拋物面13d的焦點上，所述組合鏡安裝在所述半透光平面鏡13e位置的中心，即所述雙曲面13c的背面又處于所述半透光平面鏡13e的中間(或后面)，在對應(yīng)所述雙曲面13c位置投影部分的所述半透光平面鏡13c為全反射鏡，從處于兩個所述前反鏡13b中間的所述半透光平面鏡13e中輸出的激光束射向所述拋物面13d，所述激光束在所述拋物面13d焦點集合，通過所述雙曲面13c反射到達(dá)所述拋物面13d的頂點，并在所述拋物面13d的頂點開一個孔輸出激光束，或所述組合鏡的光軸偏離從所述半透光平面鏡13e中輸出的激光束平面，使所述雙曲面13c不至于阻擋所述激光束平面的激光。
權(quán)利要求
一種氣體激光器裝置，其特征在于，包括循環(huán)冷卻器、陰極和陽極、光諧振腔，射頻電源；在所述氣體激光器裝置中設(shè)置所述循環(huán)冷卻器，所述陰極和陽極置入所述光諧振腔內(nèi)，所述光諧振腔由前反鏡和后反鏡組成，使所述陰極和陽極放電間隙的兩端分別對準(zhǔn)所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡，并使所述放電間隙平面與所述前反鏡面和后反鏡面垂直，在所述氣體激光器裝置內(nèi)抽真空后充入產(chǎn)生激光的氣體，所述射頻電源接入所述陽極和所述陰極，接通所述射頻電源，處于所述陰極和陽極放電間隙的氣體輝光放電，并在所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡之間振蕩產(chǎn)生激光，并從所述光諧振腔的前反鏡中輸出激光，靠近所述陽極或陰極的所述氣體，直接在帶冷卻系統(tǒng)的所述陰極和陽極上冷卻形成微循環(huán)，同時，所述光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光的氣體在所述循環(huán)冷卻器作用下，到達(dá)所述循環(huán)冷卻器內(nèi)經(jīng)過冷卻，所述氣體進(jìn)一步冷卻，使所述氣體循環(huán)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述陰極和陽極平行排列，類似平板電 容的結(jié)構(gòu)，在所述陰極和陽極內(nèi)部分布冷卻液通道，其特征還在于在陽極板上進(jìn)和出冷 卻液的管路做成螺旋式或弓字等形狀，目的是等效為較大的電感，所述冷卻液管路另一端 固定于所述裝置的外殼上，同時也起支撐所述陽極的作用，所述陰極的冷卻液管路直接與 外殼相連，在所述陰極和陽極的上下兩邊，分布多個可調(diào)間隙寬度和平行度的調(diào)節(jié)裝置，用 于調(diào)節(jié)所述陽極和陰極之間的距離和平行度，同時，在所述陰極和陽極的上下兩邊分布多 個可調(diào)電感裝置，用于調(diào)節(jié)所述陰極和所述陽極放電的均勻性，同時使所述可調(diào)電感和陰 極_陽極板間形成的電容在射頻電源頻率下諧振。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于還包括分布式射頻功率合成器，在所 述陰極或陽極背面裝入所述分布式射頻功率合成器，所述分布式射頻功率合成器的多路輸 出(根據(jù)電場均勻分布原則)接入所述陽極板的四周，使所述陽極對所述陰極放電均勻，多 路所述射頻電源同頻同相地接入所述分布式射頻功率合成器的輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述分布式射頻功率合成器還包括N路50歐姆電阻、N路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和N路故障傳感器，所述N路50歐姆電阻的一端連接在一 起為公共端，第N路電阻的另一端接入所述(N路)分布式射頻功率合成器的第N輸入端， 第N路故障傳感器的輸入兩端分別接入第N路電阻的兩端，輸出端接入激光器的控制器，所 述第N路阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一端接入所述(N路)分布式射頻功率合成器的第N輸入端，其輸 出端接入所述陽極，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)由n (或L)形電抗網(wǎng)絡(luò)組成，或即一個電感的兩端 各接一個電容(或一個電感的只接一個電容)組成，且所述電感的兩端對應(yīng)所述匹配網(wǎng)絡(luò) 的輸入輸出端，電容的另一端接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的裝置，其特征在于加長所述諧振腔，所述諧振 腔腔內(nèi)由兩套(或以上)相同的所述陽極和陰極單元串聯(lián)組成，使所述兩個放電間隙連成 一片，所述陰極連在電路上成一體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的裝置，其特征在于所述光諧振腔的后反鏡 為平面鏡，所述光諧振腔的前反鏡為拋物面和雙曲面的組合鏡面，所述雙曲面置于所述拋 物面的焦點上，并在所述拋物面的頂點開一個孔放置半透光的平面輸出鏡，激光經(jīng)過所述 拋物面和所述雙曲面的反射，在所述后反鏡和所述平面輸出鏡之間振蕩，并從所述平面輸 出鏡中輸出激光束，所述組合鏡的光軸處于所述陰極(或陽極)這邊，偏離放電間隙平面， 使所述雙曲面不至于阻擋所述放電間隙平面處的激光束。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的裝置，其特征在于所述光諧振腔的后反鏡 為平面鏡，所述光諧振腔的前反鏡為半透光的平面鏡，或在所述前反鏡之前增加一個45度 安裝的反射鏡使激光束垂直射向光諧振腔外面，便于光束整形，在前反鏡之后安裝拋物面 和雙曲面的組合鏡用于整形激光束為點激光束，所述雙曲面置于拋物面的焦點上，并在所 述拋物面的頂點開一個透光的孔輸出激光束，激光在所述后反鏡和半透光的前反鏡之間振 蕩并從半透光的前反鏡輸出，射向安裝在前反鏡之后的所述拋物面和雙曲面的組合鏡上， 從所述拋物面的頂點的透光孔輸出激光束。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的裝置，其特征在于由兩套所述光諧振腔 的前反鏡和后反鏡鏡像并聯(lián)組成，所述前反鏡和后反鏡用焦距和尺寸相同的凹球面鏡，且 兩套所述前反鏡和后反鏡的焦點兩兩重合，在所述兩個前反鏡的中間(約10-20%兩前鏡 長度)用半透光的平面鏡取代，激光在所述兩前反鏡和兩后反鏡之間振蕩，并從處于兩個 所述前反鏡中間的所述半透光平面鏡中輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于包括拋物面和雙曲面的組合鏡，用于整形 激光束，即所述雙曲面置于拋物面的焦點上，所述組合鏡安裝在所述半透光平面鏡位置的 中心，即所述雙曲面的背面又處于所述半透光平面鏡的中間(或后面)，在對應(yīng)所述雙曲面 位置投影部分的所述半透光平面鏡為全反射鏡，從處于兩個所述前反鏡中間的所述半透光 平面鏡中輸出的激光束射向所述拋物面，所述激光束在所述拋物面焦點集合，通過所述雙 曲面反射到達(dá)所述拋物面的頂點，并在所述拋物面的頂點開一個孔輸出激光束，或所述組 合鏡的光軸偏離從所述半透光平面鏡中輸出的激光束平面，使所述雙曲面不至于阻擋所述 激光束平面的激光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述循環(huán)冷卻器置于所述陽極或陰極板 側(cè)邊或所述激光器裝置的外邊(氣路用管道連接)，所述循環(huán)冷卻器的噴氣孔(長條形)對 準(zhǔn)所述陰極與陽極之間的放電間隙的一端，所述噴氣孔噴出的所述氣體通過所述電極間隙 發(fā)出激光后，從所述放電間隙的另一端輸出，被所述循環(huán)冷卻器吸入經(jīng)過冷卻再次從所述 噴氣孔噴出，所述氣體被循環(huán)利用，其特征還在于所述循環(huán)冷卻器的轉(zhuǎn)動部分采用磁懸浮 軸承和磁懸浮風(fēng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體激光器裝置，包括循環(huán)冷卻器、陰極和陽極、光諧振腔，射頻電源等，所述陰極和陽極置于所述光諧振腔內(nèi)，所述光諧振腔由前反鏡和后反鏡組成，所述循環(huán)冷卻器置于所述陰極和陽極側(cè)邊或外部由通氣管路聯(lián)通，所述射頻電源接通所述陰極和陽極，處于所述陰極和陽極放電間隙的氣體輝光放電，并在所述光諧振腔的前反鏡和后反鏡之間振蕩產(chǎn)生激光，并從所述光諧振腔的前反鏡中輸出激光，靠近所述陽極或陰極的所述氣體，直接在帶冷卻系統(tǒng)的所述陰極和陽極上冷卻形成微循環(huán)，同時，所述光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生激光的氣體在所述循環(huán)冷卻器作用下，到達(dá)所述循環(huán)冷卻器內(nèi)經(jīng)過冷卻，所述氣體進(jìn)一步冷卻，使所述氣體循環(huán)利用。
文檔編號H01S3/08GK101728759SQ20081017440
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月26日
發(fā)明者劉娟明 申請人:劉娟明