[发明专利]周向分布多组放电增益单元的激光头装置

说明书

技术领域

本发明涉及高功率气体激光器技术领域，具体涉及高功率脉冲TEA气体激光器的激光头结构。

背景技术

高功率脉冲TEA气体激光器采用重复脉冲放电激励工作制式，放电脉冲宽度极窄（百纳秒量级），由一组长电极对及必要的预电离装置构成放电增益单元。使激光振荡放大输出的光学谐振腔采用平-凹稳定腔。为实现高重复频率运转，获得高平均功率，要求工作气体循环流动，还需要对因放电及循环流动作功而使温度升高的工作气体实施冷却。因此在激光头结构中，除了有必要的放电增益单元和光学谐振腔外，还需要有使工作气体循环流动的风机、导流装置以及冷却的换热器。

高功率脉冲TEA气体激光器只安装一组放电增益单元，激光头横截面结构布局结合图1，由一组放电增益单元、一组风机、两组换热器及相应导流装置构成环形气体循环流场。如图2为图1的A-A剖视图（平-凹稳定腔结构形式）所示，在放电增益单元长度方向的一端垂直设置一块凹球面全反射镜片，在另一端垂直设置一块平面部分反射镜片，该部分反射镜片即是激光输出窗口。在放电增益单元产生的激光增益经光学谐振腔振荡放大并通过激光输出窗口输出。目前，因相关技术与器件的限制，脉冲TEA气体激光器的平均功率与重复频率都难以得到更大提高。

发明内容

本发明为解决现有激光器由于受到技术与器件的限制，难以实现激光器的平均功率与重复频率提高的问题，提供一种周向分布多组放电增益单元的激光头装置，能够使激光器平均功率与重复频率得到大幅度提高。

周向分布多组放电增益单元的激光头装置，该装置包括多组放电增益单元，所述多组放电增益单元以一个公共轴线为基准，在同一圆周上均匀分布，并且多组放电增益单元之间设置有风机、换热器和导流装置，所述多组放电增益单元、风机、换热器和导流装置构成环形气体循环流场；每一组放电增益单元的长度方向的一端垂直设置凹球面全反射镜片，另一端倾斜设置第一平面全反射镜片，所述第一平面全反射镜片使从每组放电增益单元传输出的激光束向圆周内侧折转方向，且激光束光轴与公共轴线相交；在公共轴线上倾斜设置第二平面反射镜片，在所述公共轴线上沿激光束传输方向的一侧垂直设置激光输出窗口，当第二平面全反射镜片与其中一组放电增益单元上倾斜设置的第一平面全反射镜片处于对应位置时，凹球面全反射镜片与激光输出窗口之间形成光路相通的平凹稳定腔结构。

本发明的工作原理：激光器工作时，各放电增益单元以相同的重复频率、相同的间隔时间沿某一圆周方向循环顺序脉冲放电，间隔时间等于重复频率与所设置放电增益单元数量乘积的倒数。以公共轴线上倾斜设置的平面全反射镜片与某一放电增益单元上倾斜设置的平面全反射镜片处于对应位置时作为工作起点位置，当公共轴线上倾斜设置的平面全反射镜片的回转和与其对应的放电增益单元的脉冲放电同步启动时，且公共轴线上倾斜设置的平面全反射镜片的转速等同于放电增益单元的重复频率数值、回转方向等同于放电增益单元之间顺序放电的循环方向，就会出现这样的结果：公共轴线上倾斜设置的平面全反射镜片与某一放电增益单元上倾斜设置的平面全反射镜处于对应位置的时刻，恰好是该放电增益单元脉冲放电的时刻，产生的激光增益会在形成光路相通的平-凹稳定腔结构中振荡放大并从激光输出窗口输出。因此，与原只设置一组放电增益单元的激光头相比，本发明周向分布多组放电增益单元的激光头结构装置，其激光输出平均功率与重复频率，会达到与设置的放电增益单元的数量相同数值的倍数，得到大幅度的提高。

附图说明

图1为现有放电增益单元横截面的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图，是平凹稳定腔结构示意图。

图3为本发明周向分布多组放电增益单元的激光头装置的横截面示意图；

图4为图3的A-A剖面图，是当第二平面全反射镜片与第一平面全反射镜片处于对应位置时，在凹球面全反射镜片与激光输出窗口之间形成的平凹稳定腔结构。

图中：1、风机，2、换热器，3、放电增益单元，4、导流装置，5、激光输出窗口，6、凹球面全反射镜片，7、第一平面全反射镜片，8、第二平面全反射镜片，9、回转驱动装置。

具体实施方式