[发明专利]电介质电极组合件及其制造方法

说明书

本发明提供一种电介质电极组合件及其制造方法(600)，其包含：电介质管(226)，其具有圆柱形横截面及相对电介质常数ε₂，所述电介质管(226)填充有具有相对电介质常数ε₁的气体；结构电介质(225)，且具有相对电介质常数ε₃且围绕所述电介质管(226)；金属电极(224)，其位于所述结构电介质(225)的对置侧上，所述金属电极(224)具有扁平横截面几何形状；且所述结构电介质(225)由选定材料制成，使得所述结构电介质(225)、所述电介质管(226)及所述气体的所述相对电介质常数相关，且当电力经施加到所述金属电极(224)时在所述电介质管(226)内生成均匀电场。

技术领域

本发明大体上涉及一种电介质电极组合件，且更特定来说涉及一种用于具有扁平电极的电介质电极组合件的系统。

背景技术

激光气体的均匀激发在分子气体激光(例如CO₂及CO激光)的情况下特别重要，其中过度泵激可导致气体中的光学增益局部降低。另外，电泵激气体激光通常可能遭受在高脉冲能量条件下形成的不稳定性。放电不稳定性可导致强烈的电弧放电，这可能损坏激光电极或至少使气体放电增益介质的光学质量无法用于产生高模式质量的激光束。建立非常高的初始气体放电均匀性对脉冲、高能量气体激光是至关重要的，以便增加在不可避免地出现气体放电不稳定性之前可沉积到气体中的能量的量。

传统上，气体激光在低气压(10托到100托)下以连续波(cw)模式操作或脉冲激光在高气压(300托到760托)下操作。在低气压下，气体激光通常具有小的横向气体放电尺寸(1mm到4mm)，以通过依赖激光等离子体中的高速双极扩散来产生一定程度的放电均匀性。另外，将额外氦气添加到低压气体激光的气体混合物以通过进一步增强双极扩散来提高放电均匀性。在高气压下，气体激光的横向放电尺寸通常太大以致无法实现双极扩散。高压气体激光传统上使用特型电极来达成非常好的均匀电场条件，其中发生气体放电。

成型电极通常利用具有扁平、平行的电极几何形状的中心区域与选定以逐渐降低中心区域的两侧上的电场强度同时在中心区域中仅引入最小量的电场畸变的成型电极区域。成型电极组合件中的气体放电通常限于中心区域且将具有正方形或矩形横截面。不幸的是，最低阶光学模式的激光很可能具有圆形或椭圆形的横截面且不适于成型电极组合件的放电横截面。沉积到成型电极组合件的气体放电中的大约20％的能量将不在激光的光学腔中且将被浪费。

可在圆柱形横截面周围使用弯曲电极而非浪费能量的扁平电极。所得电场将填充光学模式横截面，但不幸的是将不均匀。在高气压下，流过弯曲电极组合件的激光气体的RF电流将在光学模式横截面的两侧上聚集且在很大程度上绕过电极组合件的中心中的气体。电场的非均匀性还将降低激光组合件的效率。众所周知，如果使电介质及电极两者仔细地成形，那么可以形成确实产生均匀气体放电的电极组合件，其中横截面与最低阶模式的激光的横截面确实匹配。然而，这个过程制造起来可能非常复杂。

因此，仍需要一种更简单地制造有效激光电极组合件的方法。鉴于节能高功率激光越来越重要，商业竞争压力不断增加，并且消费者预期不断增长且市场中有意义的产品差异化的机会减少，找到这些问题的对策至关重要。另外，降低成本、提高效率及性能且满足竞争压力的需求为找到这些问题的对策的关键必要性增加更大紧迫性。

长期以来一直寻求这些问题的解决方案，但是现有发展并未教导或建议任何解决方案且因此，所属领域的技术人员长期以来一直没有解决这些问题。

发明内容