[实用新型]射频激励扩散型冷却千瓦级CO2激光器

说明书

本实用新型涉及一种大功率激光器，属于国际专利分类H01S3/00激光器技术领域。

目前的现有技术状况：通过由一对金属板条状电极构成一个矩形的空间，在所述两电极间施加以射频电场，产生射频气体放电形成一个矩形增益区，由于两电极间距较小，可利用扩散冷却的方式冷却气体放电区，与偏轴的虚共焦非稳腔相结合，实现一种单边端激光输出的紧凑型的扩散型冷却的气体激光器。实验研究发现：由于射频波是米波，且一对金属板条状电极构成一段传输线，特别是当气体放电时，这样一对金属板条状电极形成一段高损耗大漏电流的传输线，在两电极间形成沿纵向非均匀分布的放电等离子体，为获得有效的激光增益长度，使得电极长度受到限制，使得激光功率的进一步提高而同时保持激光器件的紧凑型受到限制。

本实用新型的目的，是提供一种紧凑型的高功率的新型射频激励扩散型冷却波导气体激光器。

本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的激光器由一个真空腔内的一个射频输入板条状中间电极和两个接地的板条状电极构成一对矩形的放电空间，在中间板条状电极和两个接地的板条状电极间施加一个射频场，形成两个板条状增益区，与一个偏轴折叠非稳谐振腔相匹配，或与一个并列非稳谐振腔相匹配。偏轴折叠非稳谐振腔由一个偏轴凹面高反射镜，一个带有激光光束方形输出耦合孔的偏轴凸面高反射镜和两个45度角平面高反射镜构成。其中两个45角平面高反射率镜实现谐振腔折叠处低损耗的板条波导间模耦合，构成一个紧凑型的高功率气体激光器。并列偏轴非稳谐振腔由一对平行的偏轴非稳谐振腔构成，形成一个紧凑型的高功率气体激光器。

下面结合附图对本实用新型作详细说明。

本激光器件由一套电极组件，一套光学谐振腔组件和一个真空腔构成。

在电极组件中(见图1)，中心板条电极(见图1中2)和两个接地板条电极(见图1中1和3)由金属无氧铜加工而成，在电极中钻孔形成“井”字型通道，其中六个通道出口用金属无氧铜柱银铜钎焊真空封接(见图5中16和图1中16)形成“U”型冷却水通道(见图5中72)，其余两个通道出口(见图5中71)与冷却水进口管和出口管连接。

中心板条电极(见图1中2)的冷却水进口管或出口管由一个真空绝缘瓷管(见图1中17)，一个不锈钢波纹管(见图1中18)和一个不锈钢法兰(见图1中19)组成。冷却水通道出口(见图5中71)与真空绝缘瓷管(见图1中17)之间连接通过一个“U“型封接金属圈B(见图12中121)由银铜钎焊真空封接，真空绝缘瓷管(见图1中17)与不锈钢波纹管(见图1中18)之间连接也通过一个“J“型封接金属圈(见图12中122)由银铜钎焊真空封接，不锈钢波纹管(见图1中18)与不锈钢法兰(见图1中19)之间连接由银铜钎焊真空封接。在中心板条电极(见图1中2)上沿电极长度方向两侧各加工有两排电极匹配电感插孔(见图1中14)，用以插装匹配电感(见图1中15)。在中心板条电极(见图1中2)侧面中间处加工有一个射频功率输入杆连接座((见图1中13)。

接地板条电极(见图1中1和3)的冷却水进口管或出口管由一个不锈钢波纹管(见图1中20或22)和一个不锈钢法兰(见图1中21或23)组成。冷却水通道出口(见图5中71)与不锈钢波纹管(见图1中20或22)之间连接通过一个金属无氧铜弯管F(见图13中139)由银铜钎焊真空封接，不锈钢波纹管(见图1中20和22)与不锈钢法兰(见图1中21和23)之间连接通过一个金属无氧铜直管A(见图13中138)由银铜钎焊真空封接。在接地板条电极(见图1中1和3)上沿电极长度方向两侧各加工有两排电极匹配电感插孔(见图1中14)，用以插装匹配电感(见图1中15)。

中心板条电极(见图1中2)，两对真空瓷片(见图1中6和7)，两个接地板条电极(见图1中1和3)和两个电极固定压板(见图1中4和5)按图1中所示方位安装。八根电极固定压板螺纹拉杆(见图1中25)通过电极固定上压板螺纹拉杆孔(见图1中26)和电极固定下压板螺纹拉杆孔(见图1中27)与八个电极固定压板螺母(见图1中28)将中心板条电极(见图1中2)，两对真空瓷片(见图1中6和7)，两个接地板条电极(见图1中1和3)和两个电极固定压板(见图1中4和5)固定在一起，构成一对矩形波导放电空间(见图13中115和116)。该矩形波导放电空间高度H为1.5mm-3mm(中心板条电极和一个接地板条电极的极间距)，宽度W为80mm-160mm，长度Ld为400mm-800mm(板条电极长度)。