[发明专利]高重复频率横向激励大气压CO2激光器

权利要求书

1.一种高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，包括密封腔体、光学谐振腔、紫外电晕预电离与主电极、涡轮增压风机和散热冷却系统；其特征在于：

密封腔体包括密封罩、激光器基底，密封罩下口缘与激光器基底上表面密封固接，其内构成密封腔体；光学谐振腔、紫外电晕预电离与主电极、涡轮增压风机和散热冷却系统设在密封腔体内构成激光头主体；涡轮增压风机的喷嘴正对主电极；

密封罩侧壁设有接口，风机电源、主放电电极高压电气接口由密封接插件接入密封腔体内；

使用时，涡轮增压风机内的电机驱动直联叶轮高速旋转，工作气体经过涡轮增压由喷嘴高速喷出，流经主电极；激光电源开启后，激光器储能电容迅速充至设定电压；控制电路触发闸流管导通瞬间，预电离电容感应出高压，首先在阴极与预电离之间放电产生紫外电晕；在紫外电晕预电离的作用下，主电极间电子迅速增加，当电子密度达到一定程度时，主电极间气体辉光放电，形成均匀激励场，激光脉冲在谐振腔内振荡输出，脉冲重复频率大于2kHz。

2.如权利要求1所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述光学谐振腔，包括全反镜、输出镜及与其相适应的高精度两维可调节镜座，全反镜、输出镜分别位于密封罩相对的前后端板上，两镜相互平行，光学谐振腔的主轴线垂直于两侧壁，谐振腔光轴中心位置与主电极轴向中心位置重合。

3.如权利要求2所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述输出镜为部分反射镜，其材质为CO₂红外激光波段窗口材料硒化锌、锗和砷化镓其中之一，其反射率根据激光工作介质的增益不同为30％到90％，其面型根据谐振腔的类型为平面，或球面；全反镜为后腔镜，为无氧铜基底经过超精铣或超精车加工而成，表面镀金膜或介质膜加以保护，其面型根据谐振腔的类型为平面，或球面。

4.如权利要求2或3所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述全反镜，在波长可调谐的CO₂激光器中，为一面闪耀光栅。

5.如权利要求1所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述涡轮增压风机固定于密封腔体基底上表面，涡轮增压风机包括交流电机、叶轮、增压室和压缩喷嘴，涡轮增压风机的主轴线与光学谐振腔的主轴线相互正交；一电极支架立于风机喷嘴旁侧，主电极位于电极支架上端，压缩喷嘴中心高度与主电极水平中心位置高度相等；

涡轮增压风机的底部有一直径为50mm-100mm的圆孔，圆孔与涡轮增压室相通连，圆孔内嵌装有散热冷却系统的热交换器；

使用时，涡轮增压风机内的电机驱动直联叶轮高速旋转，工作气体经过涡轮增压由喷嘴高速喷出，直接吹向位于喷嘴旁侧的主电极；在涡轮风机运转的过程中，风机底部圆孔内会形成一个负压区，经过主放电区的工作气体，经50mm-100mm的圆孔自动流回风机涡轮增压室，在进入下一个循环前被紫铜板管式热交换器内防冻冷却液迅速冷却，再吹向主电极形成循环，无需循环风道设计，因而体积小。

6.如权利要求1所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述主电极分阳极和阴极，为钢质电极，电极放电区为一平面，与侧面采用圆弧面平滑过渡，阴极与阳极电极的间距为8mm到15mm可调。

7.如权利要求6所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述主电极中的阳极与激光器金属外壳连接并接地，阴极通过高压电气密封接插件与储能高压电容相连。

8.如权利要求1、6或7所述的高重复频率横向激励大气压CO₂激光器，其特征在于：所述紫外电晕预电离为轴向管状预电离，为石英材质，其管壁厚度为0.8mm～1.2mm，内径为3mm～5mm，内壁镀有0.05mm～0.15mm金属膜层，外壁紧贴主电极阴极；紫外电晕预电离的轴向与光学谐振腔的主轴线平行。