用于激光放電管的氣體循環回路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于激光放電管的氣體循環回路，且涉及包括這樣的氣體循環回路的激光設備。
【背景技術】
[0002]脈沖式高壓放電激升/泵送氣體激光器(pulsed high pressure discharge
pumped gas lasers)--例如，準分子激光器或橫向激發大氣(TEA) C02激光器--需要氣體循環回路，以在每一脈沖之間冷卻及更新放電區域中的氣體，從而獲得穩定且均質的輻射束。
[0003]在FR2718894A1中發現一示例，其中描述了氣體循環回路安裝在具有放電區域的管線中(參見圖1)。此設計的缺點在于，由于氣體在放電管的軸向方向上更新，所以氣體沿著放電區域的全部長度的均質性不能得以保證。
[0004]此外，當以高脈沖速率操作時，在放電管的全部長度上的軸向方向上的氣體更新發生得不夠快。
[0005]圖2中展示了減輕上述問題的氣體循環回路的另一示例。這種眾所周知類型的氣體循環回路為風洞型循環回路，其在放電區域的橫向方向上更新氣體。
[0006]風洞型循環回路的缺點在于，由于使用空氣動力風洞的傳統設計規則來產生所需氣流速度和氣流均質性，所以其可具有相當大的尺寸。具體地，當將其用于高達2mx0.1x0.1m的放電管體積時，該設計規則可導致如此大以至與工業環境的不兼容性會成為問題的尺寸。
[0007]在DE 199 36 955中揭示了另一已較緊湊類型的氣體循環回路，其在橫向方向上更新氣體且設計成用于改進氣體沿著放電區域的全部長度的均質性。該氣體循環回路包括在激光放電管的縱向方向上是長形的氣體供應管道和氣體排放管道，且包括一定數量的相應的入口通道及出口通道。然而，在這種設計中，氣體的均質更新仍不能得以滿足，尤其針對高脈沖速率不能得以滿足。
[0008]鑒于上述缺點，本發明的目的是提供一種進一步改進氣體沿著放電區域的全部長度的均質性的氣體循環回路。
[0009]另一目的是提供一種能夠實現足夠快的氣體更新以用于高脈沖速率下的操作的氣體循環回路。
[0010]此外，本發明的又一目的是提供一種尺寸上可被接受用于工業環境中、甚至與很大的放電管結合使用的緊湊的氣體循環回路。
【發明內容】
[0011]本發明涉及用于激光放電管的氣體循環回路，其包括氣體供應管道及氣體排放管道，其中該氣體供應管道和/或該氣體排放管道在所述激光放電管的縱向方向上是長形的，并且分別藉由入口流分配器和出口流分配器連接至該激光放電管，所述入口流分配器和出口流分配器分別適用于在所述激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口和橫向氣體出口，且其中該入口流分配器和/或該出口流分配器分別包括多個入口通道或出口通道，所述氣體循環回路的特征在于，所述氣體供應管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、和/或所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0012]在優選實施例中，所述氣體供應管道及所述氣體排放管道兩者在所述激光放電管的縱向方向上都是長形的，且分別藉由包括多個相應的入口通道或出口通道的入口流分配器和出口流分配器連接至所述激光放電管，其特征在于，所述氣體供應管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、及所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0013]此外，本發明還涉及包括這樣的氣體循環回路的激光設備。
【附圖說明】
[0014]圖1圖示了現有技術中的氣體循環回路的示例。
[0015]圖2圖示了現有技術中的氣體循環回路的另一示例。
[0016]圖3示意性圖示了根據本發明的氣體循環回路的第一實施例。
[0017]圖4示意性圖示了根據本發明的氣體循環回路的另一實施例。
[0018]圖5示意性圖示了根據本發明的氣體循環回路的實施例的細節。
[0019]圖6圖示了根據本發明的氣體循環回路的優選實施例。
[0020]圖7示意性圖示了根據本發明的氣體循環回路的實施例的截面，其包括一定數量的在橫向方向上連續定位的具有不同透通性的柵格。
【具體實施方式】
[0021]在第一實施例中，提供了用于激光放電管的氣體循環回路，其包括氣體供應管道及氣體排放管道，其中該氣體供應管道和/或氣體排放管道在激光放電管的縱向方向上是長形的，并且分別藉由入口流分配器、出口流分配器連接至該激光放電管，所述入口流分配器和出口流分配器分別適用于在所述激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口和橫向氣體出口，且其中該入口流分配器和/或出口流分配器分別包括多個入口通道或出口通道，所述氣體循環回路的特征在于，所述氣體供應管道的直徑與所述入口通道的直徑之間的比率、和/或所述氣體排放管道的直徑與所述出口通道的直徑之間的比率至少是2。
[0022]驚奇地發現，通過使氣體供應管道的直徑與入口通道的直徑之間的比率、和/或氣體排放管道的直徑與出口通道的直徑之間的比率至少為2，根據本發明的緊湊的氣體循環回路允許對橫向氣體流的均質性與循環回路中的壓降之間的權衡的適當控制。實際上，若所述比率小于2，則可能不那么容易在循環充分量的氣體所需的吹風機功率、循環回路的排放側處產生的壓降和氣體流在激光放電管的全部長度上的均質性之間找到適當的平衡。尤其針對大體積的激光放電管，例如，高達2mx0.1x0.lm，其產生多于60cm2、多于80cm2、優選10cm2的大面積輸出射束，具有能量密度介于0.5J/cm 2與10J/cm 2之間、通常Icm 2至1cm2的發射射束點，這樣的適當平衡是十分重要的。
[0023]根據本發明的氣體循環回路的另一優點在于，氣體在放電區域的較大部分長度上、優選基本上全部長度上同時進入放電區域。相比于其他設計，這會使氣體更新發生得更快，借此能夠實現用于尚達50赫茲或甚至尚達100赫茲的尚脈沖率(亦稱作重復頻率)下的操作的足夠快的氣體更新。
[0024]如圖3中特定說明的另一優點在于，相比于已知設計，根據本發明的氣體循環回路可更緊湊。因為氣體供應管道在激光放電管的縱向方向上是長形的，所以其可非常接近該放電管地定位。
[0025]優選地，氣體排放管道(C)亦可在激光放電管的縱向方向上是長形的，使得該氣體排放管道也可非常接近放電管(b)地定位，從而使得該循環回路更加緊湊。
[0026]在優選實施例中，氣體排放管道適于使得氣體在激光放電管的橫向反向(參見圖3及圖4，自(b)至(c)的箭頭)上離開該激光放電管。這可改進氣體在放電區域中、甚至沿著放電區域的全部長度的均質性。優選地，氣體排放管道在放電區域的基本全部長度上是長形的。
[0027]另外，通過使氣體排放管道在激光放電管的縱向方向上是長形的并且使氣體在激光放電管的橫向方向上離開該激光放電管，而使氣體在放電區域的較大部分長度上、優選基本全部長度上同時離開該放電區域。這與在激光放電管的縱向方向上是長形的氣體供應管道相結合可形成顯著更有效率且更快的氣體更新。
[0028]在根據本發明且如圖4及圖6中所說明的優選實施例中，氣體供應管道(a)及氣體排放管道(C)兩者可在激光放電管(b)的縱向方向上是長形的、適于引導放電管中的橫向氣體流并且位于該激光放電管的相對兩側。這使氣體循環回路具有基本上平的構型。在激光放電管具有平的矩形長方體形式(亦即，如圖6中所示的平的長形的盒子形式)的情形中，可將循環回路安裝于與放電管所在的平面相同的平面中，這在激光設備的緊湊性與組裝簡易性方面是有益的。
[0029]在根據本發明的氣體循環回路的實施例中，氣體供應管道可藉由入口流分配器連接至激光放電管，該入口流分配器適用于在激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體入口。
[0030]在優選與上述實施例結合的另一實施例中，氣體排放管道可藉由出口流分配器連接至激光放電管，該出口流分配器適用于在激光放電管的至少一部分上的受控的橫向氣體出口。
[0031]這樣的入口或出口流分配器可包括用于分配、混合或均質化氣體和/或控制該氣體的流動速率及流量/流動分配的任何裝置。
[0032]在根據本發明且如圖5中說明的實施例中，入口流分配器和/或出口流分配器可分別包括多個相應的入口通道(d)或出口通道(d’)。這些通道可以是具有特定長度及直徑的小管，其將相應的氣體供應管道或氣體排放管道連接至