[发明专利]具有多折谐振腔的波导CO2激光器

说明书

技术领域

本发明一般涉及波导CO₂气体放电激光器。本发明尤其涉及具有多折谐振腔的CO₂激光器。

背景技术

具有大约100瓦（W）或更低的输出功率的波导CO₂气体放电激光器通常优选用于诸如产品加标记、雕刻和精细切割的应用，其中高的束品质是重要的。在这种激光器中，通过将激光模式沿相互垂直的横向轴线约束在介电波导中来控制激光器的谐振腔中的激光模式。沿一个横向轴线供给到波导的相对侧上的电极的射频（RF）功率在波导的激光气体混合物中形成了气体放电。气体放电激励激光气体混合器，并且因此提供激光器谐振腔中的光学增益。激光气体混合物典型地为二氧化碳（CO₂）与诸如氮和氦的惰性气体的混合物。

对于任何给定的激光气体混合物，以及施加至电极的RF电力，激光器谐振腔将具有一定的每单位长度增益。由于这点，从激光器输送的束中的功率尤其直接取决于激光器谐振腔的长度。

为了将波导CO₂激光器约束在方便的空间或“覆盖区”内，激光器谐振腔典型地由多个反射镜“折叠”一次或多次。这种折叠谐振腔、波导CO₂激光器的详细说明提供于专利号为6,192,061的美国专利中，该专利已转让给本发明的受让人，并且其全部公开内容通过引用合并于本文中。这些波导CO₂激光器的主要特征在于，相应折叠的波导通过研磨工艺被加工成诸如铝土的陶瓷材料块。这容许彼此成角度的相邻的波导分支在“折”处重叠，并且合并成单个孔径。这种经加工的波导分支的一个优点在于，波导分支被永久地保持为彼此精确对准。然而，经加工的波导分支的缺点在于，研磨操作费时且相对昂贵。以举例的方式，Z形三通道波导的成本能够如带有电源的整个激光器的成本的17%那样高。因此，对于不需要昂贵的陶瓷加工或研磨操作的相当的折叠陶瓷波导布置存在需求。

发明概述

在本发明的一个方案中，气体放电激光器包括激光器壳体，所述激光器壳体包含激光气体。多个陶瓷管定位在激光器壳体中并且填充有激光气体。陶瓷管中的相邻陶瓷管彼此成锐角，并且相邻陶瓷管的端部被定形且装配在一起以提供共同孔径。第一和第二电极定位在激光器壳体中并且被布置为当电力施加至电极时在陶瓷管中的激光气体中产生气体放电。多个反射镜被布置为形成具有延伸贯通多个陶瓷管的纵轴线的激光器谐振腔。

在本发明的优选实施方案中，电极彼此间隔开且平行，陶瓷管定位在电极之间且位于电极中的相应凹槽中。通过将电极挤压到一起的弹簧力来保持陶瓷管装配在一起。

附图说明

并入说明书并构成本发明的一部分的附图示意性地图示了本发明的优选实施方案，并且与上文给出的一般性描述和下面给出的优选实施方案的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1为示意性地图示出依照本发明的折叠波导激光器谐振腔的优选实施方案的平面图，其中折叠波导包括三个陶瓷管的子组件。

图1A为大致沿图1的方向1A-1A看到的端视图，示意性地图示出图1的陶瓷管子组件的进一步的细节。

图2为示意性地图示出图1的子组件的单个陶瓷管的细节的平面图。

图3为示意性地图示出包括图1的陶瓷管子组件以及用于激发陶瓷管中的气体放电的细长的放电电极的组件的分解三维视图，所述电极被构造为将陶瓷管子组件一起保持在组件中。

图4为示意性地图示出在激光器壳体的一个实施例中图3的陶瓷管和电极的组件的细节的断面三维视图。

图5为沿图4的激光器壳体的中部看到的纵向剖视图，示意性地图示出激光器壳体中的陶瓷管和电极的组件的进一步的细节。

发明详述

现在参考附图，其中相似的部件由相似的附图标记表示，图1和图1A示意性地图示出依照本发明的折叠波导激光器谐振腔装置的优选实施方案10。装置10包括实际上形成折叠波导的陶瓷管（波导）的子组件12。在子组件12中，存在分别具有第一和第二端14A和14B的两个间隔开且平行的陶瓷管14以及分别具有第一和第二端16A和16B的横向陶瓷管16。

横向管16的端16A与一个陶瓷管14的端14A相接触（装配在一起），并且陶瓷管16的端16B与另一陶瓷管14的端14B相接触以赋予子组件“Z”形状，平行的陶瓷管14和横向陶瓷管16之间成锐角θ。陶瓷管的接触端被切割以使管组合以形成如图1A所描绘的共同孔径17。