准分子激光器放电腔的窗片结构及准分子激光器制造技术

本发明专利技术涉及准分子激光器领域，具体涉及一种准分子激光器放电腔的窗片结构，包括：光学窗片V1、V2、V3、V4；其中V2、V3为内部光学窗片，V1、V4为外部光学窗片，单侧的光学窗片V1、V2和单侧的光学窗片V3、V4在放电腔体两侧对称布置。本发明专利技术中双光学窗片结构设计极大改善了以往单一光学窗片结构容易因为应力变形所导致的使用寿命下降和传输效能降低的问题。另单侧的光学窗片V1、V2和单侧的光学窗片V3、V4在放电腔体两侧对称布置，且各光学窗片接近布儒斯特角设置可以起到有效的激光传输偏振特性增强作用。双光学窗片结构的设计对于腔体内部气体密封特性也得到显著的改善。本发明专利技术能够有效提升光学窗片使用寿命，提升激光传输效能。提升激光传输效能。提升激光传输效能。

【技术实现步骤摘要】
准分子激光器放电腔的窗片结构及准分子激光器


[0001]本专利技术涉及准分子激光器领域，具体而言，涉及一种准分子激光器放电腔的窗片结构及准分子激光器。

技术介绍

[0002]布儒斯特光学窗片的有效应用和寿命特性是气体激光技术研究的重要问题之一。气体准分子激光器的主要工作原理为高压放电泵浦条件下的工作气体击穿所引发的能级跃迁和粒子数反转过程，最终形成相应于工作介质能级带宽的激光辐射。放电腔体是气体工作介质实现激发-反转-辐射的场所。面向紫外(波长<400nm)应用的准分子激光器,为获得一定的偏振传输特性,常采用接近布儒斯特角度设置光学窗片。传统的放电腔体通常采用布儒斯特角度的单一光学窗片作为窗口，主要为了起到放电腔体气体密封和激光辐射方向性谐振导引的作用，同时布儒斯特角度的设置方式对于激光传输过程的偏振纯化会起到一定的作用。
[0003]以气体为工作介质的高压放电过程是实现激光辐射的基础，受限于电光转化效能，仅有1％-2％的电能注入被转化为最终的激光输出，其余大量的能量注入则转化为热量存在于放电腔体内部。同时为保障放电过程有效稳定，需要放电电压-放电电极-工作气体气压之间满足匹配电学帕邢特性，通常放电腔体气压为2-6bar。另外针对于某些高重复频率脉冲激光应用，气体工作介质需要建立高速循环气动流场。
[0004]针对以上分析，放电运转过程中气体放电腔内部会形成极端高温(1000℃瞬时高温)、高压(2-6bar)的极端环境，对于腔体密封布儒斯特光学窗片而言，光学窗片内侧为腔体内部的高温高压环境，外侧是室温(20℃)和常压(1bar)状态，光学窗片两侧会形成巨大的温度和压力差异，进而导致光学窗片由于应力作用产生变形，影响激光传输效能、偏振特性等和元件使用寿命。同时放电过程中电极与腔体内壁材料的气化分解生成物颗粒充斥于腔体内部，弥散飞溅过程对于光学窗片的沾染会极大地降低光学窗片的使用寿命，严重时强度较高、重复频率较高、工作时间较长的激光甚至会导致光学窗片碎裂，影响光学窗片使用寿命、激光传输效能和气体密封特性。
[0005]图1为现有气体准分子激光器中谐振腔结构示意图。放电腔体DC充满工作气体，在电源PS的激励下，产生激光辐射，经由光学窗片W1和光学窗片W2出射，再由谐振腔端反射镜M1和谐振腔输出耦合镜M2组成的谐振腔作用下往复传播，通过模式选择和增益放大过程，最终形成激光输出。光学窗片W1和光学窗片W2在布儒斯特角度设置条件下，对传输激光的偏振特性具有一定的纯化作用。
[0006]图2为现有气体准分子激光器中放电腔结构示意图。放电腔体DC充满工作气体，在电源PS的激励下，产生激光辐射，经由光学窗片W1和光学窗片W2出射。放电腔体DC是高压工作气体进行高压放电的场所，光学窗片W1和光学窗片W2起到腔体内部气体密封的作用，同时对称布置，作为激光辐射导引输出的方向选择。放电腔体DC内工作气体在高压放电激励作用下形成激光辐射，同时大量能量转化为热量存储于腔中。放电腔体DC两侧的光学窗片
W1和光学窗片W2内部与腔体内放电条件下环境相通，处于高温高压状态。
[0007]光学窗片W1和光学窗片W2外部与激光器工作环境相通，处于常温常压状态，两光学窗片两侧的温度压力差异会导致相应应力形变的产生，从而降低光学窗片的使用寿命和传输效能。同时气体高压放电过程会伴随电极与腔体内壁材料的气化离解，形成放电产物微粒，弥散于腔体内部。沾染了微尘颗粒的光学窗片会对激光传输特性造成影响，严重情况下，高重复频率、高强度激光传输以及长时间工作会导致光学窗片的失效甚至碎裂，影响使用寿命和密封特性，因此有效改进光学窗片结构设计，提升光学窗片使用寿命、传输效能和密封特性对于提高气体准分子激光器的运转效能非常重要。

技术实现思路

[0008]本专利技术实施例提供了一种准分子激光器放电腔的窗片结构，以至少解决现有气体准分子激光器激光传输效能低的技术问题。
[0009]根据本专利技术的一实施例，提供了一种准分子激光器放电腔的窗片结构，包括：光学窗片V1、V2、V3、V4；其中V2、V3为内部光学窗片，V1、V4为外部光学窗片，单侧的光学窗片V1、V2和单侧的光学窗片V3、V4在放电腔体两侧对称布置。
[0010]进一步地，单侧的光学窗片V1、V2的法线均与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
；或者单侧的光学窗片V1、V2其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同；
[0011]单侧的光学窗片V3、V4的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58；或者单侧的光学窗片V3、V4其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同。
[0012]进一步地，单侧的光学窗片V1、V2的法线均与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角；或者单侧的光学窗片V1、V2其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同；
[0013]单侧的光学窗片V3、V4的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角；或者单侧的光学窗片V3、V4其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同。
[0014]进一步地，单侧的光学窗片V1、V2之间呈平行或轴对称设置；单侧的光学窗片V3、V4之间呈平行或轴对称设置。
[0015]进一步地，当单侧的光学窗片之一的法线与激光的传输方向相同时，单侧两窗片的水平中线之间的距离为0-20mm；
[0016]当单侧的光学窗片V1、V2之间平行设置时，光学窗片V1、V2之间的距离为10-20mm；当单侧的光学窗片V1、V2之间轴对称设置时，光学窗片V1、V2的水平中线之间的距离为10-20mm；
[0017]当单侧的光学窗片V3、V4之间平行设置时，光学窗片V3、V4之间的距离为10-20mm；当单侧的光学窗片V3、V4之间轴对称设置时，光学窗片V3、V4的水平中线之间的距离为10-20mm。
[0018]进一步地，外部光学窗片V1与内部光学窗片V2之间、外部光学窗片V4与内部光学窗片V3之间采用惰性气体进行充注。
[0019]进一步地，放电腔体内介质的折射率与内外部光学窗片之间介质的折射率的比值，与内外部光学窗片之间介质的折射率与外部空气折射率的比值相同。
[0020]进一步地，惰性气体的充注压强为0-3bar。
[0021]进一步地，惰性气体的充注压强为2bar。
[0022]进一步地，内部光学窗片V2、V3为隔离密封光学窗片，与放电腔体相通。
[0023]进一步地，外部光学窗片V1、V4为引导输出光学窗片，与外部环境相通。
[0024]本专利技术实施例中的准分子激光器放电腔的窗片结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种准分子激光器放电腔的窗片结构，其特征在于：包括：光学窗片V1、V2、V3、V4；其中V2、V3为内部光学窗片，V1、V4为外部光学窗片，单侧的光学窗片V1、V2和单侧的光学窗片V3、V4在放电腔体两侧对称布置。2.根据权利要求1所述的准分子激光器放电腔的窗片结构，其特征在于：单侧的光学窗片V1、V2的法线均与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
；或者单侧的光学窗片V1、V2其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同；单侧的光学窗片V3、V4的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58；或者单侧的光学窗片V3、V4其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为55
°-
58
°
，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同。3.根据权利要求2所述的准分子激光器放电腔的窗片结构，其特征在于：单侧的光学窗片V1、V2的法线均与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角；或者单侧的光学窗片V1、V2其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同；单侧的光学窗片V3、V4的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角；或者单侧的光学窗片V3、V4其中之一的法线与激光的传输方向之间的夹角为布儒斯特角，而另一光学窗片的法线与激光的传输方向相同。4.根据权利要求1-3任一所述的准分子激光器放电腔的窗片结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江山，郭馨，王倩，刘广义，刘斌，沙鹏飞，詹绍通，刘明雷，胡馨月，江锐，
申请(专利权)人：北京科益虹源光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：