[发明专利]一种脉冲气体激光器的横向放电装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，特别是一种可实现均匀稳定紫外光预电离及主放电的高功率脉冲放电气体激光器紧凑结构电极系统。

背景技术

高功率脉冲气体激光器由于输出激光的单色性好、相干性好、方向性好、亮度高、输出波长在大气透射窗口以内，可输出功率大等特点，被广泛应用于激光加工、激光化学、激光大气探测、激光推进、科学实验等众多领域。在工作气体中形成均匀稳定的辉光放电是高功率脉冲气体激光器高效能工作的主要条件。为了获得高气压大体积中的均匀稳定辉光放电，需要应用预电离技术，采用带有预电离结构的电极系统。紫外光预电离方式由于在相对预电离强度、结构复杂度、制造及维护成本、实用性等诸多方面的优势，被广泛应用于各种脉冲气体激光器的电极系统。由于电极系统是安装在激光器腔体以内，就需要能够在封离腔体中的空间结构紧密、横向高速气体流动、高压脉冲放电等恶劣环境中工作。其发展趋势是使用能够与主电极对紧凑配合的一体化预电离器结构来组成高效能的横向放电电极系统。以往各种预电离方式所采用的预电离结构，如半导体预电离器、电晕预电离器、火花阵列预电离器等，存在着或预电离强度较低，或预电离均匀性较差，以及体积较大，结构制作较复杂，成本较高，绝缘耐压性能不理想，设计选择不灵活，安装、调整以及更换不方便等方面的不足，采用本发明可以较好地解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脉冲气体激光器的横向放电装置，经克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的脉冲气体激光器的横向放电装置，主要由主放电阳极、主放电阴极、管状同轴结构预电离器组成；其中：

主放电阳极与主放电阴极上下相对安装，两者之间设有一间距，构成主放电电极对，由主放电电极对之间构成激光器工作气体主放电空间；

两组管状同轴结构预电离器，分别位于主放电电极对的侧面，其对称轴与主放电电极对的对称轴平行；放电针的放电尖端与主放电阴极侧面相对，与主放电阴极之间形成预电离火花间隙；或

两组管状同轴结构预电离器放电针的放电尖端两两相对，放电尖端之间形成预电离火花间隙。

管状同轴结构预电离器最内层为导电金属材质的内电极管，该内电极管的长度大于或等于主放电空间长度，内电极管连接有导线；在内电极管的外侧设有绝缘电介质材料，构成电介质管；电介质管外侧套设有若干个导电金属材质的外电极环，与内电极管同轴向地排列而成，每两个相邻的外电极环之间设置一绝缘挡片，以避免相邻的外电极组件相互连接或放电形成电气连通。

其中内电极管为圆管状或圆柱状结构。

其中，绝缘电介质管为板材、管材或棒材加工制成，或由电介质膜卷制而成。

其中外电极环上均连接有放电针，放电针的放电尖端向外伸展，所有放电针的放电尖端呈一直线。

其中放电针为片状、针状、圆柱状或其它形状。

其中放电针采用焊接、嵌插或螺钉紧固方法固定于外电极环上。

本发明的脉冲气体激光器的横向放电装置，为高功率脉冲气体激光器提供一种实用、可靠并且高效的电极系统，其中管状同轴结构预电离器具有结构紧凑、绝缘性能好、适用于高重复频率放电等优点，能够在更紧凑的空间中产生更高的预电离强度并且具有极佳的均匀性。装置整体设计简单，参数选择灵活，便于安装、调整以及更换。该发明适用于脉冲CO₂激光器、脉冲CO激光器、脉冲HF/DF激光器等多种脉冲气体激光器，可广泛应用于激光加工、激光化学、激光大气探测、激光推进、科学实验等众多领域。

附图说明

图1为本发明脉冲气体激光器的横向放电装置结构示意图(方式1)；

图2a为本发明中管状同轴结构预电离器结构示意图；

图2b为图2a的侧视图。

图3为本发明脉冲气体激光器的横向放电装置放电实验照片；

图4a为本发明脉冲气体激光器的横向放电装置放电电流的典型波形。

图4b为本发明脉冲气体激光器的横向放电装置放电电压的典型波形。

具体实施方式