[发明专利]一种实现光笼的装置和方法

权利要求书

1.一种实现光笼的装置和方法，其特征在于包括具有内、外同向嵌套的两个中空圆台气体激光谐振腔构成的气体激光器，所述的具有内、外同向嵌套的两个中空圆台气体激光谐振腔构成的气体激光器的内中空圆台谐振腔由内中空圆台形放电管（12）以及（12）底部贴的内旋转对称凹面圆环形全反镜（11）和（12）顶部贴的内旋转对称凸面圆环形部分反射镜（13）构成，该镜（13）为内中空圆台谐振腔的输出镜，外中空圆台谐振腔由内中空圆台形放电管（3）以及（3）底部贴的外旋转对称凹面圆环形全反镜（1）和（3）顶部贴的内旋转对称凸面圆环形部分反射镜（6）构成，该镜（6）为内中空圆台谐振腔的输出镜，内、外两个中空圆台谐振腔的中心轴线重合，均为（17），该两谐振腔同向放置，内中空圆台谐振腔沿中心轴线（17）的任一纵剖面为两个相对于中心轴线（17）轴对称的凹凸谐振腔，称为内中空圆台谐振腔的子腔，该内中空圆台谐振腔的两子腔的输出光束的光轴相交于交点一，该交点一位于（17）上，外中空圆台谐振腔沿中心轴线（17）的任一纵剖面为两个相对于中心轴线（17）轴对称的凹凸谐振腔，称为外中空圆台谐振腔的子腔，该外中空圆台谐振腔的两子腔的输出光束的光轴相交于交点二，该交点二位于（17）上，内、外两中空圆台谐振腔沿中心轴线（17）的同一纵剖面内，内中空圆台谐振腔的下子腔的输出光束的光轴与外中空圆台谐振腔的上子腔的输出光束的光轴相交于交点三，内中空圆台谐振腔的上子腔的输出光束的光轴与外中空圆台谐振腔的下子腔的输出光束的光轴相交于交点四，交点一、二、三、四均不重合。

2.根据权利要求1所述的一种实现光笼的装置和方法，其特征在于权利要求1中所述气体激光器的输出光束的空间分布出现一光场为零的立体空间，该立体空间被强度分布不为零的激光光场全方位三维立体包裹，形成光笼，该光笼相对于中心轴线（17）旋转对称，该光笼的纵剖面位于权利要求1中所述的交点一、二、三、四合围形成的区域内部，光笼的暗长轴沿光轴方向且在交点一和交点二之间，该暗长轴比交点一和二之间的距离要小，光笼的暗短轴沿交点三和交点四的连线方向且在交点三和交点四之间，该暗短轴比交点三和四之间的距离要小。

3.根据权利要求1所述的一种实现光笼的装置和方法，包括内、外旋转对称凹面圆环全反射镜（11）、（1），内、外中空圆台形放电管（12）、（3），内、外旋转对称凸面圆环部分反射镜（13）、（6），内电极（10），阳极（2），外电极（4），储气管（9），风机（7），内、外射频电源及匹配网络（0）、（8），水冷套（5），外旋转对称凹面圆环形全反射镜（1）与外中空圆台形放电管（3）的底部连接，外凸面圆环部分反射镜（6）与放电管（3）的顶部连接，内旋转对称凹面圆环形全反射镜（11）与内中空圆台形放电管（12）的底部连接，内凸面圆环部分反射镜（13）与内放电管（12）的顶部连接，阳极（2）与放电管（3）内侧紧贴或由内壁直接为阳极（当为金属材料时），外电极（4）与外放电管（3）外侧紧贴或由外层壁直接为外电极（当为金属材料时），内电极（10）与内放电管（12）内侧紧贴或由内壁直接作为内电极（当为金属材料时），储气管（9）与放电管（3）和（12）相连接并环绕放电管（3），水冷套（5）环绕放电管，风机（7）通过储气管（9）与放电管（3）和（12）连接，外射频电源及匹配网络（8）与阳极（2）和外电极（4）连接，内射频电源及匹配网络（0）与阳极（2）和内电极（10）连接，其特征在于外放电管（3）和内放电管（12）为两同向嵌套的中空圆台形放电管，两放电管的内外壁均是圆台形管，两个两圆台形管之间的圆台形夹层构成两放电区，外放电管（3）的底部和顶部分别由全反镜（1）与部分反射镜（6）真空性封贴，内放电管（12）的底部和顶部分别由全反镜（11）与部分反射镜（13）真空性封贴，使内、外两中空圆台形夹层空间能抽高真空，在高真空条件下将氦氖混合气或二氧化碳、氮、氦混合气充入放电管（12）和（3）。