具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器制造技术

一种激光器(10)可包括在其中界定含有激光气体的腔室的陶瓷体(16)。所述陶瓷体(16)可包含部分界定所述腔室的第一区段(12)的多个平行壁(28、30)，所述腔室的第一区段(12)界定波导管。所述陶瓷体(16)可进一步包含部分界定所述腔室的第二区段(14)的多个倾斜壁(32、34)，所述腔室的第二区段(14)经成形以修改穿过所述腔室的第二区段(14)行进的激光光束(38)的横向剖面。所述激光器(10)可进一步包括多个电极(18、20)，所述多个电极(18、20)位于陶瓷体(16)外部且靠近多个平行壁(28、30)，以使得当激发信号被施加到多个电极(18、20)时仅激发所述腔室的第一区段(12)内的激光气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成光束成形波导管的陶瓷气体激光器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
本专利技术可包括一个或多个以下特征及其组合。本专利技术的一方面在于提供一种激光器，其包括：陶瓷体及多个电极。所述陶瓷体在其中界定含有激光气体的腔室，且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。所述多个电极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。优选地，所述激光器进一步包括：第一面镜子，其靠近所述腔室的第一末端而定位，及第二面镜子，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。优选地，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。优选地，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。优选地，所述腔室的所述第一区段靠近所述腔室的所述第二区段。优选地，所述陶瓷体的所述多个倾斜壁之间的距离在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处较小且在所述激光光束离开所述腔室的所述第二区段处较大。优选地，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区段时所述激光光束具有对称剖面。优选地，所述陶瓷体由氧化铝Al2O3、氧化铍BeO及氮化铝AlN中的至少一者组成。优选地，所述多个电极中的每一者包括一个多段电极。优选地，所述激光器进一步包括经配置以使用射频激发信号激发所述多个电极的能量源。本专利技术的另一方面在于提供这样一种激光器，其包括：含有激光气体的腔室以及多个电极。所述腔室包含：(i)由彼此之间具有恒定间隙的第一多个电介质壁所部分限制的谐振器区段，以及(ii)由彼此之间具有可变间隙的第二多个电介质壁所部分限制的光束成形区段，其中所述第一多个电介质壁为在所述腔室的所述谐振器区段内行进的激光光束界定了波导管，且其中所述第二多个电介质壁经成形以修改在所述腔室的所述光束成形区段内行进的激光光束的横向剖面。所述多个电极位于所述腔室外部且靠近所述第一多个电介质壁，以使得当激发信号被施加到所述多个电极时仅激发所述腔室的所述谐振器区段内的激光气体。优选地，所述腔室由气密陶瓷器皿界定，且其中所述第一多个电介质壁及所述第二多个电介质壁包括所述气密陶瓷器皿的壁。优选地，所述激光器进一步包括位于所述腔室的所述谐振器区段的相对末端处的一对镜子。优选地，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一对镜子中的每一者的部分。优选地，所述腔室的所述谐振器区段靠近所述腔室的所述光束成形区段。优选地，其中部分限制所述腔室的所述光束成形区段的所述第二多个电介质壁之间的所述可变间隙，从激光光束自所述腔室的所述谐振器区段进入所述腔室的所述光束成形区段的第一位置增加到所述激光光束离开所述腔室的所述光束成形区段的第二位置。优选地，其中部分限制所述腔室的所述光束成形区段的所述第二多个电介质壁经成形以使得，当激光光束从所述腔室的所述谐振器区段进入所述腔室的所述光束成形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光束成形区段时所述激光光束具有大体上对称的剖面。本专利技术的再一方面在于提供这样一种激光器，其包括：波导管谐振器，其被至少两个平行电介质壁及至少两面镜子限制；锥形波导管，其由至少两个倾斜电介质壁限制，所述锥形波导管靠近所述波导管谐振器；及至少两个电极，其位于所述波导管谐振器外部以使得当激发信号被施加到所述至少两个电极时仅在所述波导管谐振器内产生增益介质。优选地，所述至少两面镜子形成不稳定负支谐振器。优选地，所述至少两面镜子形成不稳定正支谐振器。优选地，所述至少两个电极经定位以使得在所述至少两面镜子中的每一者与当所述激发信号被施加到所述至少两个电极时所产生的所述增益介质之间存在间隙。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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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区段时所述激光光束具有对称剖面。5.根据权利要求1所述的激光器，其中所述陶瓷体由氧化铝Al2O3、氧化铍BeO及氮化铝AlN中的至少一者组成。6.根据权利要求1所述的激光器，其中所述多个电极中的每一者包括一个多段电极。7.根据权利要求1所述的激光器，其进一步包括经配置以使用射频激发信号激发所述多个电极的能量源。8.一种激光器，其包括：含有激光气体的腔室，所述腔室包含：(i)由彼此之间具有恒定间隙的第一多个电介质壁所部分限制的谐振器区段，以及(ii)由彼此之间具有可变间隙的第二多个电介质壁所部分限制的光束成形区段，其中所述第一多个电介质壁为在所述腔室的所述谐振器区段内行进的激光光束界定了波导管，且其中所述第二多个电介质壁经成形以修改在所述腔室的所述光束成形区段内行进的激光光束的横向剖面，一对镜子，其位于所述腔室的所述谐振器区...

【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：
国别省市：