具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器。一种激光器可包括在其中界定含有激光气体的腔室的陶瓷体。所述陶瓷体可包含部分界定所述腔室的第一区段的多个平行壁，所述腔室的第一区段界定波导管。所述陶瓷体可进一步包含部分界定所述腔室的第二区段的多个倾斜壁，所述腔室的第二区段经成形以修改穿过所述腔室的第二区段行进的激光光束的横向剖面。所述激光器可进一步包括多个电极，所述多个电极位于陶瓷体外部且靠近多个平行壁，以使得当激发信号被施加到多个电极时仅激发所述腔室的第一区段内的激光气体。

Ceramic gas laser with integrated beam forming waveguide

The present invention relates to a ceramic gas laser with integrated beam forming waveguide. A laser may include a ceramic body defining a chamber containing laser gas. The ceramic body may contain a plurality of parallel walls defining a portion of the first section of the chamber, and the first section of the chamber defines the wave guide. A plurality of inclined wall of the ceramic body can further comprise part of the chamber second section, second section of the chamber by forming the transverse section through the chamber to modify the second section moving laser beam. The laser may further include a plurality of electrodes, wherein a plurality of electrodes in ceramic external multiple parallel and close to the wall, so that the first section of the laser gas when the excitation signal is applied to a plurality of electrodes only when the excitation of the chamber within the.

【技术实现步骤摘要】
具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器分案申请信息本专利技术专利申请是申请日为2011年11月17日、申请号为201180065352.X、专利技术名称为“具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器”的专利技术专利申请案的分案申请。相关申请案的交叉参考本申请案主张2010年11月23日申请的第12/952,289号美国专利申请案的优先权。该案的全文以引用的方式并入本文中。
本专利技术总体来说涉及激光器，且更特定来说，涉及具有集成光束成形波导管的陶瓷板条气体激光器。
技术介绍
在波导管谐振器中，谐振器壁在一定程度上影响激光光束的传播且对其模式进行成形。波导管谐振器由所谓的菲涅尔(Fresnel)数NF＝a2/(λL)<0.5来界定，其中a为谐振器孔径的一半，λ为激光光束的波长，且L为谐振器长度。使用波导管谐振器来形成激光光束的一个显著优点在于其允许波导管内部的激光光束的横向尺寸减小这一事实。小的横向尺寸增加由波导管所束缚的激光气体的扩散性冷却效率。窄孔还允许废弃热量有效地传输到谐振器的侧壁。因为此有效的冷却，所以等离子体温度下，增益增加，且激光气体的压力可增加。这使得每一气体体积上的能量更高且对抽运能量的射频脉冲的光学响应更快。按面积调整的“板条”波导管激光器利用波导管轴内的有效冷却的优点，同时允许其它轴表现出“自由空间”的特点。为了将能量从腔室耦合输出，可将谐振器设计成自由空间方向上的“不稳定的”谐振器。此谐振器可采取负支或正支不稳定谐振器的形式。出于稳定性的原因，负支更受欢迎。通过允许再流通能量在镜子之间弹跳以“离开”一个镜子的边缘而将光耦合输出。可通过自由空间方向上的前镜及后镜的不同曲率的比率来控制耦合输出的百分比。虽然扩散冷却板条波导管气体激光器以相对小的尺寸及相对低的复杂度递送高的输出功率，但此类激光器通常产生具有不对称横向剖面(例如，椭圆状横向剖面)的激光光束，所述激光光束在一个横轴上拥有相对于另一横轴来说不均匀的且相对上的散度。在常规的板条波导管激光器中，通常通过并入有光束成形光学器件(包含至少一个柱面透镜)来校正这些不合需要的光束性质。此外，经常使用空间模式滤波器来消除自由空间不稳定谐振器方向上的光束边缘上的伴线。这些额外的光学元件通常增加生产成本且因为吸收而减少输出功率。
技术实现思路
本专利技术可包括在所附权利要求书中所引用的一个或一个以上特征及/或一个或一个以上以下特征及其组合。在一个实施例中，激光器可包括在其中界定含有激光气体的腔室的陶瓷体。陶瓷体可包含部分界定腔室的第一区段的多个平行壁，腔室的第一区段界定波导管。陶瓷体可进一步包含部分界定腔室的第二区段的多个倾斜壁，腔室的第二区段经成形以修改穿过腔室的第二区段的激光光束的横向剖面。激光器可进一步包括多个电极，所述电极位于陶瓷体的外部且靠近多个平行壁，以便当激发信号施加到多个电极时仅激发腔室的第一区段内的激光气体。激光器可进一步包括靠近腔室的第一末端的第一面镜子以及靠近腔室的第二末端的第二面镜子，所述第二末端与所述第一末端相对。第一面及第二面镜子可在腔室的第一区段内创建谐振器。多个电极可经定位以使当激发信号施加到多个电极时不激发激光气体的靠近第一面及第二面镜子的部分。陶瓷体的多个倾斜壁之间的距离在腔室的第一末端与腔室的第二末端之间可增加。腔室的第一区段可靠近腔室的第二区段。陶瓷体的多个倾斜壁之间的距离在激光光束从腔室的第一区段进入腔室的第二区段的地方可较小且在激光光束离开腔室的第二区段的地方可较大。陶瓷体的多个倾斜壁可经成形以使当激光光束从腔室的第一区段进入腔室的第二区段时激光光束具有不对称的横向剖面且当离开腔室的第二区段时具有对称剖面。陶瓷体可由氧化铝(Al2O3)、氧化铍(BeO)及氮化铝(AlN)中的至少一者组成。多个电极中的每一者可包括一个多段电极。激光器可进一步包括经配置以使用射频激发信号激发多个电极的能量源。在另一实施例中，激光器可包括含有激光气体的腔室且所述腔室可包含(i)由彼此之间具有固定间隙的第一多个电介质壁所部分束缚的谐振器区段及(ii)由彼此之间具有可变间隙的第二多个电介质壁所部分束缚的光束成形区段。激光器还可包括多个电极，所述电极位于腔室的外部且靠近第一多个电介质壁，以使当激发信号施加到多个电极时仅激发腔室的谐振器区段内的激光气体。第一多个电介质壁可界定在腔室的谐振器区段行进的激光光束的波导管，且第二多个电介质壁可经成形以修改在腔室的光束成形区段行进的激光光束的横向剖面。第一及第二多个电介质壁可包括气密陶瓷器皿的壁。激光器可进一步包括位于腔室的谐振器区段的相对末端处的一对镜子。多个电极可经定位以使当激发信号施加到多个电极时不激发激光气体的靠近所述对镜子中的每一者的部分。腔室的谐振器区段可靠近腔室的光束成形区段。部分限制腔室的光束成形区段的第二多个电介质壁之间的可变间隙可从激光光束从腔室的谐振器区段进入腔室的光束成形区段的第一位置增加到激光光束离开腔室的光束成形区段的第二位置。部分限制腔室的光束成形区段的第二多个电介质壁可经成形以使当激光光束从腔室的谐振器区段进入腔室的光束成形区段时激光光束具有不对称的横向剖面且当激光光束离开腔室的光束成形区段时激光光束具有大体上对称的剖面。在又一实施例中，激光器可包括由至少两个平行电介质壁及至少两面镜子所限制的波导管谐振器。激光器还可包括由至少两个倾斜电介质壁限制的锥形波导管，锥形波导管靠近波导管谐振器。激光器可进一步包括至少两个电极，所述电极位于波导管谐振器的外部以使当激发信号施加到至少两个电极时仅在波导管谐振器中产生增益介质。所述至少两面镜子可形成不稳定负支谐振器。所述至少两面镜子可形成不稳定正支谐振器。所述至少两个电极可经定位以使当激发信号施加到所述至少两个电极时在所述至少两面镜子中的每一者与增益介质之间存在间隙。附图说明图1为具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器的一个说明性实施例的等角视图。图2为将图1的陶瓷气体激光器移除掉一些组件以展示激光器的内部结构的等角视图。图3为沿着线3—3(在x-z平面内)的图1的陶瓷气体激光器的剖面图，包含对穿过谐振器区段及光束成形区段两者且通过出射窗口离开激光器的激光光束的描述。图4为沿着线4—4(在x-y平面内)的图1的陶瓷气体激光器的剖面图。图5为沿着线5—5(在y-z平面内)的图1的陶瓷气体激光器的剖面图。具体实施方式出于促进对本专利技术的原理的理解的目的，现在将参考附图中所展示的说明性实施例且将使用具体的语言来描述这些说明性实施例。根据本专利技术的激光器10的一个说明性实施例展示于图1到5的图中。激光器10体现为具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器。激光器10一般包含谐振器区段12及光束成形区段14。谐振器区段12由彼此之间具有恒定间隙的平行壁限制，所述平行壁针对在谐振器区段12内行进的激光光束充当波导管谐振器。光束成形区段14由彼此之间具有可变间隙的倾斜壁限制，所述倾斜壁的作用是将在光束成形区段14内行进的激光光束的横向剖面重新成形。在说明性实施例中，谐振器区段12内的激光气体的部分被激发且创建激光器增益介质，但没有激发光束成形区段14内的激光气体。因此，光束成形区段对穿过其行进的激光光束来说没有放大作用。现在参考图1及2，激光器10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光器，其包括：陶瓷体，其在其中界定含有激光气体的腔室，所述陶瓷体包含部分界定所述腔室的第一区段的多个平行壁，所述腔室的所述第一区段界定波导管，所述陶瓷体进一步包含部分界定所述腔室的第二区段的多个倾斜壁，所述腔室的所述第二区段经成形以修改穿过所述腔室的所述第二区段行进的激光光束的横向剖面，第一面镜子，其靠近所述腔室的第一末端而定位，第二面镜子，其靠近所述腔室的第二末端而定位，所述第二末端与所述第一末端相对，所述第一面镜子及所述第二面镜子在所述腔室的所述第一区段内形成谐振器，及多个电极，其位于所述陶瓷体的外部且靠近所述多个平行壁，以使得当激发信号施加到所述多个电极时仅激发所述腔室的所述第一区段内的激光气体，其中所述腔室的所述第一区段和所述第二区段在所述腔室的所述第一末端和所述第二末端之间相邻地延伸，且其中所述激光光束在所述腔室的所述第一末端从所述第一区段进入所述第二区段，并在所述腔室的所述第二末端离开所述第二区段。

【技术特征摘要】
2010.11.23 US 12/952,2891.一种激光器，其包括：陶瓷体，其在其中界定含有激光气体的腔室，所述陶瓷体包含部分界定所述腔室的第一区段的多个平行壁，所述腔室的所述第一区段界定波导管，所述陶瓷体进一步包含部分界定所述腔室的第二区段的多个倾斜壁，所述腔室的所述第二区段经成形以修改穿过所述腔室的所述第二区段行进的激光光束的横向剖面，第一面镜子，其靠近所述腔室的第一末端而定位，第二面镜子，其靠近所述腔室的第二末端而定位，所述第二末端与所述第一末端相对，所述第一面镜子及所述第二面镜子在所述腔室的所述第一区段内形成谐振器，及多个电极，其位于所述陶瓷体的外部且靠近所述多个平行壁，以使得当激发信号施加到所述多个电极时仅激发所述腔室的所述第一区段内的激光气体，其中所述腔室的所述第一区段和所述第二区段在所述腔室的所述第一末端和所述第二末端之间相邻地延伸，且其中所述激光光束在所述腔室的所述第一末端从所述第一区段进入所述第二区段，并在所述腔室的所述第二末端离开所述第二区段。2.根据权利要求1所述的激光器，其中所述多个电极经定位以使得当所述激发信号被施加到所述多个电极时不激发所述激光气体靠近所述第一面镜子及第二面镜子的部分。3.根据权利要求1所述的激光器，其中所述陶瓷体的所述多个倾斜壁之间的距离在所述腔室的所述第一末端与所述腔室的所述第二末端之间增加。4.根据权利要求1所述的激光器，其中所述陶瓷体的所述多个倾斜壁经成形以使得当所述激光光束从所述腔室的所述第一区段进入所述腔室的所述第二区段时所述激光光束具有非对称横向剖面，且当所述激光光束离开所述腔室的所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：克利福德·E·莫罗，文德林·魏茵加特纳，
申请(专利权)人：依拉迪激光有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US