[发明专利]超大束宽薄光束气体激光器

说明书

技术领域

本发明涉及光学和光学工程领域，主要是构建具有超大束宽薄光束气体激光器的装置和方法。 

背景技术

激光光帘在工业生产、仓储、防盗、防窥、舞台渲染和广告等方面应用广泛。现有的激光光帘一般采用多个激光光源按照一定的空间间距排布实现多个射束充当经线从而达到用激光做帘的效果，或则采用一个或几个激光光源照射旋转棱镜镜面获得光帘效果。前者实现光帘的光束间存在间距，在垂直光束传输方向上的光斑形状为多个点斑，由射束形成的经线间隙给防盗、防窥带来隐患；后者通过扫射光束实现的动态光帘，在光束传输空间来看扫射范围为扇形，在垂直光束传输方向上的光斑形状为一字形，由扫射光束形成的扇形动态光束对于扫过的区域存在瞬时盲区，也给后续带来可以利用的隐患。 

发明内容

本发明专利针对上述两类光帘产生办法发明的没有上述两类隐患更适宜防盗、防窥的装置和方法，目的在于构建和提供一种输出光束密布传输空间的气体激光器，该激光器输出的光束薄而束宽超大，容易形成全覆盖光帘。本发明的装置由于采用超宽平板一维平凹谐振腔，合理设置谐振腔的腔参数，使输出光束的横向束宽超大、纵向发散角小，形成光帘。合理设计光帘的大小和功率，可以对目标窗口实现全遮挡。本发明可以实现微小功率和中高功率分布，以及可见和不可见超宽薄光束。本发明实现的超宽薄光束微小功率可以用于民用和军用防盗和报警，中高功率情形可以用于工业应用和国防等方面。 

本发明的目的是由以下措施实施的：实现超大束宽薄光束的装置为气体激光器，按激光工作物质分为氦氖激光器和二氧化碳激光器，采用射频放电方式，激光器的特征在于其谐振腔为超宽平板一维平凹谐振腔，该谐振腔沿光束传输方向上的纵剖面为平凹腔，称为谐振腔的子腔，该子腔沿垂直于子腔平面的方向平移形成一维平凹谐振腔，特意设计为输出光束束宽超宽，所以该一维平凹谐振腔上、下两管壁超宽，叫超宽平板一维平凹谐振腔。该子腔的光轴与该谐振腔的光轴位于同一平面，所有子腔的光轴形成一长方形，该长方形的长边即为输出光束的束宽。该谐振腔的横切面为长条形。该谐振腔的底部为凹面长柱面全反镜，该谐振腔的顶部为长条形平面部分反射输出镜。该谐振腔的子腔的底部为凹面全反镜，该子腔的顶部为平面部分输出镜。该谐振腔的超宽平板放电管分为上、下和前、后共4个管壁，上、下两管壁为长条形平板，前、后两管壁为三边为直角边，一边为圆弧边的平板。该谐振腔的激光工作物质区域为上、下、前、后四管壁、底部的凹面长柱面全反镜以及顶部长条形部分反射输出镜合围形成的薄层空间。该谐振腔的子腔的输出光束为二维高斯光束，该谐振腔的输出光束为以该二维高斯光束为母线沿第三维从前管壁位置平移到后管壁位置形成的光束。该二维高斯光束的光斑直径为该光束的厚度，前管壁到后管壁的距离为该光束的宽度。合理设置腔参数，使输出光束在纵向发散角小，即束厚薄，在横向束宽超大，形成超大尺寸束宽薄光束，可称为薄宽光束。本发明实现的薄宽光束，在氦氖激光小功率超大尺寸情形可以工业监控、防盗、防窥、舞台渲染和广告等方面，在二氧化碳激光小功率超大尺寸情形可以用于防盗、防尘，在二氧化碳激光中高功率超大尺寸情形可以用于国防做拦截屏、地毯式主动出击、大面积巡天以及工业加工等方面。 

氦氖激光器的放电管采用玻璃或石英。二氧化碳激光器的放电管可以采用石英、绝缘材料或部分采用绝缘材料部分采用作为电极金属材料，大型的二氧化碳激光器采用射频放电激励或预电离激励方式，工作方式为连续的，采用风机驱动工作气体兼水冷散热方式，当对射频电源进行调制而进行脉冲放电时，工作方式是脉冲的。 

附图说明图1是超宽平板一维平凹谐振腔的立体图及坐标系，图2是超宽平板一维平凹谐振腔的放电结构示意图，图3是超大束宽薄光束气体激光器纵剖面示意图，图4是该激光器俯视图，图5是超宽平板一维平凹谐振腔拆分图及输出光束示意图，图6是超宽平板一维平凹谐振腔纵剖面示意图及坐标系，图7是超宽平板谐振腔及其输出光束的纵剖面示意图的标示图。