[发明专利]相位锁定轴对称折迭组合二氧化碳激光器

权利要求书

1.一种二氧化碳激光器的构建方法，是由多根含二氧化碳、氮、氦混合气的放电管，成对轴对称地放置，放电管的轴线分布在有公共顶点的不同锥面上，对称轴上放置一放电管，其轴线与系统对称轴一致，轴对称放置的同一对放电管的轴线位于同一锥面并与系统轴线在同一平面内，各放电管离输出镜远的一端安置全反射镜，一个公用的输出镜的内表面中心点位于锥面顶点，每一对放电管的两个全反射镜和公用的输出镜构成一折迭谐振腔，轴上放电管端头的全反射镜和公用输出镜构成一个二镜谐振腔，输出镜后是一个由两镜构成的会聚系统，当放电激励激光介质时，各折迭腔和轴上二镜腔内产生振荡，由输出镜输出并由会聚系统会聚成细小激光光束，其特征在于轴上谐振腔的输出激光经输出镜后的会聚系统的第一镜的前凹球面表面部分反射并会聚于输出镜内表面中心点，再由该中心点发散进入各折迭腔，各折迭腔内的振荡受此注入光波的控制，从而从输出镜输出的各光波间有确定的相位关系，即得到锁相光波，该光波经会聚系统后成为一细小相干光束。

2.一种二氧化碳激光器的构建方法，是由多根含二氧化碳、氮、氦混合气的放电管，成对轴对称地放置，放电管的轴线分布在有公共顶点的不同锥面上，对称轴上放置一放电管，其轴线与系统对称轴一致，轴对称放置的同一对放电管的轴线位于同一锥面并与系统轴线在同一平面内，各放电管离输出镜远的一端安置全反射镜，一个公用的输出镜的内表面中心点位于锥面公共顶点，每一对放电管的两个全反射镜和公用的输出镜内反射面构成一折迭谐振腔，轴上放电管端头的全反射镜和公用输出镜内反射面构成一个二镜谐振腔，当各放电管放电时，各折迭腔和轴上二镜腔内产生振荡，由输出镜输出激光，其特征在于，轴上谐振腔的输出激光经输出镜后凸球面表面部分反射并会聚于输出镜内表面中心点，再由该中心点发散进入各折迭腔，各折迭腔内的振荡受此注入光波的控制，从而从输出镜输出的各腔的光波间具有确定相位关系，即得到锁相激光输出。

3.一种激光装置，由第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)、公共阴极(29)、第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)、平面输出镜(18)、第一会聚镜(20)、第二会聚镜(21)、第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)、中空圆台形输出镜支架(25)、会聚镜支架(26)、激光器整体支架(27)和共用水冷套(28)组成，放电管均带有水冷套，第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)分别与第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)的左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)上的圆孔，放电管分别与第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)的对应孔间间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满，放电管水冷套之端口位于第二圆盘支架(23)的右侧，水冷套的水经共用水冷套(28)而排出，放电管与第三圆盘支架(24)的对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于第三圆盘支架(24)对应孔的柯阀管密封性连接，第三圆盘支架(24)的右边与中空圆台形输出镜支架(25)的左端真空密封性连接，平面输出镜(18)与中空圆台形输出镜支架(25)右端连接，第一会聚镜(20)和第二会聚镜(21)组成位于平面输出镜(18)之后的会聚系统并支撑于会聚镜支架(26)，第一会聚镜前表面为部分反射的凹球表面，由第一全反射镜(0)和平面输出镜(18)组成系统对称轴上的二镜腔，由第二全反射镜(1)、第四全反射镜(3)、第六全反射镜(5)、第八全反射镜(7)经同一平面输出镜(18)分别与第三全反射镜(2)、第五全反射镜(4)、第七全反射镜(6)、第九全反射镜(8)构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一圆锥面上，各放电管放电激励其内CO₂混合气，经各谐振腔和输出镜后的会聚系统作用，在会聚系统后获得细小的会聚激光束，其特征在于各折迭谐振腔内的光波振荡是由系统对称轴上的二镜腔的输出激光经输出镜后的会聚系统的第一会聚镜的前凹球面表面的部分反射光波来控制的，各腔的输出光波间具有确定位相关系，会聚的细小光束是各腔的输出光束在会聚镜后会聚并相干迭加而成的。

4.一种激光装置，由第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)、公共放电阴极(29)、第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)、后表面为凸球面的输出镜(18)、会聚镜(21)、第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)、中空圆台形输出镜支架(25)、会聚镜支架(26)、激光器整体支架(27)和公用水冷套(28)组成，放电管均带有水冷套，第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)分别与第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、 第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)的左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)上的圆孔，放电管分别与第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)的对应孔间间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满，放电管水冷套之端口位于第二圆盘支架(23)的右侧，水冷套的水经共用水冷套(28)而排出，放电管与第三圆盘支架(24)对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于第三圆盘支架(24)对应孔的柯阀管密封性连接，第三圆盘支架(24)的右边与中空圆台形输出镜支架(25)的左端真空密封性连接，后表面为凸球面的输出镜(18)与中空圆台形输出镜支架(25)的右端连接，会聚镜(21)位于后表面为凸球面的输出镜(18)之后并支撑于会聚镜支架(26)，由第一全反射镜(0)和后表面为凸球面的输出镜(18)组成系统对称轴上的二镜腔，由第二全反射镜(1)、第四全反射镜(3)、第六全反射镜(5)、第八全反射镜(7)经后表面为凸球面的输出镜(18)分别与第三全反射镜(2)、第五全反射镜(4)、第七全反射镜(6)、第九全反射镜(8)构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一锥面上，各放电管放电激励其内CO₂混合气体，经各谐振腔的作用，激光器输出一平行光束，平行光束经后表面为凸球面的输出镜后会聚镜的作用而成为细小会聚光束，其特征在于各谐振腔内的光波振荡是受系统对称轴上的二镜腔的输出光束控制的，这个控制是靠后表面为凸球面的输出镜后凸球面表面的部分反射来实现的，输出光束是各腔输出光束构成的一细小平行光束，各输出光束具有确定的相位关系。