縱向放電型靜態二氧化碳激光器的制造方法
【專利摘要】一種縱向放電型靜態二氧化碳激光器，包括：放電管，所述放電管兩端分別具有第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上設置有尾鏡及輸出窗，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上還設置有至少一個折疊反射鏡。本發明在一個放電管空間內即可獲得大的激光輸出功率；進而使二氧化碳激光器實現小型化，應用性增強。
【專利說明】縱向放電型靜態二氧化碳激光器
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光器領域，尤其涉及縱向放電型靜態二氧化碳激光器。
【背景技術】
[0002]目前，對于傳統的玻璃放電管縱向放電型靜態二氧化碳激光器來說，由于激光介質氣體處于封閉的靜止狀態，因此要獲得大的激光輸出功率的話，需要通過增加放電管的長度(亦即增加光學諧振腔的長度)來實現。但是，放電管長度增大的同時，激光器也會相應變長，從而失去使用價值。
[0003]為了解決上述問題，便出現了具有V形折疊光學諧振腔，平行折疊光學諧振腔以及交叉折疊光學諧振腔的激光器，用以在縮短了激光器的長度的同時，獲得了較大的激光輸出功率。其中專利號為ZL00116695.6、名稱為66氧化碳激光器的V形平面交叉三折疊諧振腔”的專利公開了 V形折疊光學諧振腔技術，而專利號為200620108059.3、名稱為“連接式二氧化碳激光管”的實用新型專利則公開了平行折疊光學諧振腔技術。上述兩篇專利均是通過以放電管為單元進行的折疊來獲取激光輸出功率的增大。
[0004]但是，這種折疊光學諧振腔同樣存在問題。例如:當采用V形折疊技術時，由于放電管的材質通常為玻璃，因此相鄰的兩根放電管之間的夾角不可能太小；當采用平行折疊技術時，相鄰的兩根放電管之間必須保持一定的間距，以便通過兩塊與兩放電管光路呈45度夾角的反射鏡將兩根放電管之間的的橫向光路貫通，這樣同樣會造成縱向放電型靜態二氧化碳激光器體積的增大。此外，上述兩種現有技術在結構上，是以放電管為單元進行折疊的，而每一個放電管均需要配置I對電極來注入電功率進行放電激勵。由此可見，在整體結構上尚有不夠緊湊等缺點，在應用上影響了此種激光器的普及。
【發明內容】
[0005]本發明解決的問題是提供一種縱向放電型靜態二氧化碳激光器，避免激光器整體結構不緊湊而造成的體積過大，使用價值不高。
[0006]為解決上述問題，本發明提供一種縱向放電型靜態二氧化碳激光器，包括:放電管，所述放電管兩端分別具有第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上設置有尾鏡及輸出窗，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上還設置有至少一個折疊反射鏡。
[0007]可選的，當折疊反射鏡為一個時，所述尾鏡及輸出窗位于第一端蓋上，折疊反射鏡位于與第一端蓋相對的第二端蓋上。
[0008]可選的，當折疊反射鏡為兩個時，所述尾鏡及第二折疊反射鏡位于第一端蓋上，所述輸出窗及第一折疊反射鏡位于同一第二端蓋上。
[0009]可選的，當折疊反射鏡為三個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡及輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡及第三折疊反射鏡位于第二端蓋上。
[0010]可選的，當折疊反射鏡為四個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡及第四折疊反射鏡位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡、第三折疊反射鏡及輸出窗位于第二端蓋上。
[0011]可選的，當折疊反射鏡為五個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡、第四折疊反射鏡及輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡、第三折疊反射鏡及第五折疊反射鏡位于第二端蓋上。
[0012]可選的，所述尾鏡和折疊反射鏡為全反射鏡。
[0013]可選的，所述輸出窗為紅外透鏡。
[0014]可選的，所述二氧化碳激光器還包括:第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別位于放電管的兩端。
[0015]可選的，所述第一電極和第二電極為環狀電極，材料為有色金屬，施加在第一電極和第二電極上的激勵源可以是直流、交流或射頻電源，如采用射頻電源進行激勵時，電極也可置于放電管的外面。
[0016]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0017]在縱向放電型靜態二氧化碳激光器的放電管兩端的端蓋上設置至少一個折疊反射鏡，使激光在同一放電管內產生多次反射，即進行諧振光路折疊，使光程增大，在一個放電管空間內即可獲得大的激光輸出功率；進而使縱向放電型靜態二氧化碳激光器實現小型化，應用性增強。
[0018]此外，在同一放電管內使用至少一個折疊反射鏡，由于折疊反射角度可以足夠小，進而可有效地減小光路轉折過程中的類像差現象，提供了激光光束的質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第一實施例示意圖；
[0020]圖2是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第二實施例示意圖；
[0021]圖3是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第三實施例示意圖。
【具體實施方式】
[0022]發明人發現現有縱向放電型靜態二氧化碳激光器為了獲得較大的輸出功率，通常會將多個放電管折疊放置，進而獲取激光輸出功率的增大。但是由于需要用到多個放電管，無疑會增加縱向放電型靜態二氧化碳激光器的體積和重量，使縱向放電型靜態二氧化碳激光器的應用受到局限。
[0023]為了解決上述問題，發明人發現，如果在縱向放電型靜態二氧化碳激光器的放電管的端蓋內側面設置至少一個折疊反射鏡，這樣可以直接在放電管內部使激光光線通過不斷反射而使諧振光路發生多次折疊，使光程增大，進而獲取較大的激光輸出功率。由于未增加元件，避免了縱向放電型靜態二氧化碳激光器體積的增大同時達到輸出功率增大的目的。
[0024]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。[0025]實施例一
[0026]圖1是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第一實施例示意圖。如圖1所示，所述縱向放電型靜態二氧化碳激光器包括:放電管9、輸出窗1、尾鏡6、第一折疊反射鏡3、第一端蓋7、第二端蓋8、第一電極11和第二電極12。
[0027]本實施例中，所述放電管9的材質為玻璃或陶瓷。
[0028]本實施例中，所述第一端蓋7和第二端蓋8位于放電管9的兩端,用于密封放電管9 ;所述密封的放電管9內填充有激光介質氣體，本實例中優選填充含二氧化碳的激光介質氣體。
[0029]本實施例中，所述尾鏡6與所述輸出窗I位于同一第一端蓋7的內側面上，所述內側面為面向放電管9管腔的面。所述第一折疊反射鏡3位于第二端蓋8的內側面。其中所述尾鏡6為紅外全反射鏡；所述輸出窗I為紅外透射鏡，所述紅外透射鏡的材料為硒化鋅；所述第一折疊反射鏡3為紅外全反射鏡。
[0030]本實施例中，所述第一電極11和所述第二電極12位于所述放電管9兩端，且位于第一端蓋7和第二端蓋8之間；通過對第一電極11和第二電極12施加電流,對放電管9內的激光介質氣體進行縱向激勵以獲得激光輸出。所述第一電極11和第二電極12為環狀電極，施加于第一電極11和第二電極12上的激勵源可以是直流、交流或射頻電源；當采用射頻電源時，所述第一電極11和所述第二電極12可以置于所述放電管9外。
[0031]本實施例中，所述第一折疊反射鏡3、所述輸出窗I和所述尾鏡6使激光在所述放電管9內產生來回反射，進而形成光學諧振腔。所述第一折疊反射鏡3、所述輸出窗I和所述尾鏡6使諧振光路轉折I次，形成2段相互貫通的折疊光路，即激光由所述尾鏡6全反射至第一折疊反射鏡3、然后再由所述第一折射反射鏡3全反射至所述輸出窗1，光程增長了2倍以上，進而使從所述輸出窗I輸出的激光束10的輸出功率增大。
[0032]實施例二
[0033]圖2是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第二實施例示意圖。如圖2所示，所述縱向放電型靜態二氧化碳激光器包括:放電管9、輸出窗1、尾鏡6、第一折疊反射鏡3、第二折疊反射鏡2、第一端蓋7、第二端蓋8、第一電極11和第二電極12。
[0034]本實施例中，所述放電管9的材質，第一端蓋7和第二端蓋8設置的位置，及填充的激光介質氣體同實施例一，在此不再贅述。
[0035]本實施例中，所述輸出窗I和所述第一折疊反射鏡3位于同一第一端蓋7的內側面上。所述尾鏡6與所述第二折疊反射鏡2位于第二端蓋8的內側面。其中所述尾鏡6為紅外全反射鏡；輸出窗I為紅外透射鏡，所述紅外透射鏡的材料為硒化鋅；所述第一折疊反射鏡3和所述第二折疊反射鏡2為紅外全反射鏡。
[0036]本實施例中，所述第一電極11和第二電極12放置位置、采用的激勵源同實施例一，在此不再贅述。
[0037]本實施例中，所述第一折疊反射鏡3、所述第二折疊反射鏡2、所述輸出窗I和所述尾鏡6使激光在所述放電管9內產生來回反射，進而形成光學諧振腔。所述第一折疊反射鏡3、所述第二折疊反射鏡2、所述輸出窗I和所述尾鏡6使諧振光路轉折2次，形成3段相互貫通的折疊光路，即激光由所述尾鏡6全反射至第一折疊反射鏡3、然后再由所述第一折疊反射鏡3全反射至所述第二折疊反射鏡2，最后由所述第二折疊反射鏡2全反射至所述輸出窗I，光程增長了 3倍以上,進而使從所述輸出窗I輸出的激光束10的輸出功率增大。
[0038]實施例三
[0039]圖3是本發明包含放電管的縱向放電型靜態二氧化碳激光器的第三實施例示意圖。如圖3所示，所述縱向放電型靜態二氧化碳激光器包括:放電管9、輸出窗1、尾鏡6、第一折疊反射鏡3、第二折疊反射鏡2、第三折疊反射鏡4、第四折疊反射鏡5、第一端蓋7、第二端蓋8、第一電極11和第二電極12。
[0040]本實施例中，所述放電管9的材質，第一端蓋7和第二端蓋8設置的位置，及填充的激光介質氣體同實施例一，在此不再贅述。
[0041]本實施例中，所述輸出窗1、所述第一折疊反射鏡3和所述第四折疊反射鏡5位于第一端蓋7的內側面上。所述尾鏡6、所述第二折疊反射鏡2和第三折疊反射鏡4位于第二端蓋8的內側面。其中所述尾鏡6為紅外全反射鏡；輸出窗I為紅外透射鏡，所述紅外透射鏡的材料為硒化鋅；所述第一折疊反射鏡3、所述第二折疊反射鏡2、所述第三折疊反射鏡4和所述第四折疊反射鏡5為紅外全反射鏡。
[0042]本實施例中，所述第一電極11和第二電極12放置位置、采用的激勵源同實施例一，在此不再贅述。
[0043]本實施例中，所述第一折疊反射鏡3、所述第二折疊反射鏡2、第三折疊反射鏡4、所述第四折疊反射鏡5、所述輸出窗I和所述尾鏡6使激光在所述放電管9內產生來回反射，進而形成光學諧振腔。所述第一折疊反射鏡3、所述第二折疊反射鏡2、第三折疊反射鏡
4、所述第四折疊反射鏡5、所述輸出窗I和所述尾鏡6使諧振光路轉折4次，形成5段相互貫通的折疊光路，即激光首先由所述尾鏡6全反射至第四折疊反射鏡4、然后再由所述第四折疊反射鏡5全反射至所述第三折疊反射鏡4，再由所述第三折疊反射鏡4全反射至所述第一折疊反射鏡3，激光通過所述第一折疊反射鏡3全反射至所述第二折疊反射鏡2，最后由所述第二折疊反射鏡2全反射至所述輸出窗1，光程增長了 5倍以上，進而使從所述輸出窗I輸出的激光束10的輸出功率增大。
[0044]在此舉例，如果所述放電管9的長度為1.5米，諧振光路經過折疊后的有效長約為
1.5X5 = 7.5米。從所述輸出窗I處獲得的激光束10的輸出功率大約為數百瓦。
[0045]在實施例一、二及三中，需要對放電管9采取外冷卻或內冷卻措施。
[0046]除上述實施例外，還可以在端蓋上設置3個折疊反射鏡，即所述尾鏡、所述第二折疊反射鏡及所述輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡及所述第三折疊反射鏡位于第二端蓋上。所述第一折疊反射鏡、所述第二折疊反射鏡、所述第三折疊反射鏡、所述輸出窗和所述尾鏡使諧振光路轉折3次，形成4段相互貫通的折疊光路，光程增長了 4倍以上，進而使從所述輸出窗輸出的激光束的輸出功率增大。
[0047]還可以在端蓋上設置5個折疊反射鏡，即所述尾鏡、第二折疊反射鏡、第四折疊反射鏡及輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡、第三折疊反射鏡及第五折疊反射鏡位于第二端蓋上。所述第一折疊反射鏡、所述第二折疊反射鏡、所述第三折疊反射鏡、所述第四折疊反射鏡、所述第五折疊反射鏡、所述輸出窗和所述尾鏡使諧振光路轉折5次，形成6段相互貫通的折疊光路，光程增長了 6倍以上，進而使從所述輸出窗輸出的激光束的輸出功率增大。
[0048]另外對于折疊反射鏡的數量可以根據實際需要進行設置，不局限于上述提及的I個、2個、3個、4個、5個，甚至可以是6個、7個、8個、或者更多。
[0049] 雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種縱向放電型靜態二氧化碳激光器，包括:放電管，所述放電管兩端分別具有第一端蓋和第二端蓋，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上設置有尾鏡及輸出窗，其特征在于，所述第一端蓋或第二端蓋的內側面上還設置有至少一個折疊反射鏡。
2.根據權利要求1所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，當折疊反射鏡為一個時，所述尾鏡及輸出窗位于第一端蓋上，折疊反射鏡位于與第一端蓋相對的第二端蓋上。
3.根據權利要求1所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，當折疊反射鏡為兩個時，所述尾鏡及第二折疊反射鏡位于第一端蓋上，所述輸出窗及第一折疊反射鏡位于同一第二端蓋上。
4.根據權利要求1所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，當折疊反射鏡為三個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡及輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡及第三折疊反射鏡位于第二端蓋上。
5.根據權利要求1所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，當折疊反射鏡為四個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡及第四折疊反射鏡位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡、第三折疊反射鏡及輸出窗位于第二端蓋上。
6.根據權利要求1所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，當折疊反射鏡為五個時，所述尾鏡、第二折疊反射鏡、第四折疊反射鏡及輸出窗位于第一端蓋上，所述第一折疊反射鏡、第三折疊反射鏡及第五折疊反射鏡位于第二端蓋上。
7.根據權利要求1至6任一項所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，所述尾鏡和折疊反射鏡為全反射鏡。
8.根據權利要求1至6任一項所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，所述輸出窗為紅外透鏡。
9.根據權利要求1至6任一項所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，還包括:第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別位于放電管的兩端。
10.根據權利要求9所述的縱向放電型靜態二氧化碳激光器，其特征在于，所述第一電極和第二電極為環狀電極，材料為有色金屬，施加在第一電極和第二電極上的激勵源是直流、交流或射頻電源。
【文檔編號】H01S3/034GK103594909SQ201310101932
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2013年1月5日
【發明者】丁健君 申請人:丁健君