[发明专利]一种横流气体机械调Q脉冲激光器

权利要求书

1.一种横流气体机械调Q脉冲激光器，包括光学谐振腔A，于光学谐振腔A内垂直于激光光轴方向通入有增益介质形成下游增益区(3)，增益区增益介质流动方向垂直于激光光轴方向；其特征在于：

于光学谐振腔A外部增益介质的流入方向上设有光学谐振腔B，于光学谐振腔B内垂直于激光光轴方向流经有增益介质形成上游增益区(2)，增益区增益介质流动方向垂直于激光光轴方向；即在增益区增益介质流动方向上，将横流气体激光器的增益区分为上游增益区(2)和下游增益区(3)；

在下游增益区(3)内经光学谐振腔A形成激光振荡输出激光，输出的激光经过折返镜折返后注入光学谐振腔B内，于上游增益区(2)内经光学谐振腔B使激光振荡放大后输出；

在下游增益区(3)两侧相对设置有耦合输出镜(4-1)、第一凹面全反镜(4-2)，于下游增益区(3)外侧设置有第二凹面全反镜(9)和斩波器(6)，在下游增益区(3)激光光束经第一凹面全反镜聚焦在增益区外形成一实焦点，斩波器(6)置于实焦点处，通过实焦点后发散的光束经第二凹面全反镜(9)的反镜按原光路返回，形成光学谐振腔A；

在斩波器(6)的机械调制下，光学谐振腔A内形成激光振荡经耦合输出镜输出脉冲激光；

光学谐振腔A输出的激光经缩束系统(5)再经过折返镜折返后注入光学谐振腔B内；

所述缩束系统(5)包括沿光路方向依次设置的聚焦透镜和发散透镜，激光经过缩束系统(5)形成高功率密度的小束斑；所述折返镜(7)为二个成对垂直设置的折返镜(7)；

在上游增益区(2)两侧相对设置有凸面全反镜、第三凹面全反镜(8-1)，于上游增益区(2)与凸面全反镜间设有刮刀镜，形成非稳腔，即光学谐振腔B；

或，在上游增益区(2)一侧设置有凸面全反镜、第三凹面全反镜(8-1)，在另一侧设有二个成对垂直设置的折返镜(7)，二个折返镜(7)分别与凸面全反镜、第三凹面全反镜相对应放置，于上游增益区(2)与凸面全反镜间设有刮刀镜，形成非稳腔，即光学谐振腔B；

在第三凹面全反镜(8-1)的几何中心设有通孔，经折返镜折返的激光经通孔注入光学谐振腔B内，进入到上游增益区(2)，通过凸面全反镜和第三凹面全反镜在上游增益区得到反复振荡，实现激光增益放大，实现能量的脉冲提取，通过刮刀镜实现高能脉冲激光输出。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：所述增益介质由设置于上游增益区(2)外侧的增益介质发生器(1)提供。

3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于：

所述增益介质发生器(1)为电泵浦CO₂、超音速氧碘激光增益发生器或 HF/DF燃烧气动增益发生器。

4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：

所述激光器主要是下游增益区(3)在谐振腔组件的条件下起振输出的激光光束，通过斩波器(6)的调制，产生脉冲种子光，具体同一套系统既产生种子光又具有放大器的特征，不存在被放大光波长不匹配的问题；

下游输出脉冲光经过缩束系统(5)进行缩束形成直径0.5-3mm的光束束斑，提高功率密度，这有利于激光束在上游增益区(2)放大和能量提取；

缩束后的激光束通过上游非稳腔组件中第三凹面全反镜(8-1)留有的小孔进入上游增益区(2)，小孔的直径比束斑直径大2mm左右；

上游非稳腔组件设置在上游增益区(2)两侧，下游产生的缩束后脉冲光，将在上游非稳腔组件反射镜间形成振荡，激光束的能量和束斑将得到多次放大；

但上游增益区(2)在有上游非稳腔组件的条件下，不能产生自激振荡而形成激光输出，这主要通过非稳腔的放大率来控制，要求非稳腔放大输出耦合率大于增益池的增益系数。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：激光器发出的激光频率取决于增益介质流速与增益区长度的比，激光频率的实现是通过斩波器(6)的转速和其上斩波片孔的数量。

6.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于：

在下游增益区不起振时，流入上游增益区的介质的增益能量无提取，就是激光能量流入过程，同时经过上游流入下游无能量提取的增益介质，其增益较高，为下个脉冲输出作能量的储备，这样下游再次起振时，就会有较高脉冲能量，再经过上游增益区的放大，进而实现高的脉冲能量输出。