[发明专利]9．3μm波长激光的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光的制备方法，特别是涉及9.3μm波长激光的制备方法。

背景技术

二氧化碳激光器是以二氧化碳气体作为工作物质的气体激光器。封离型射频激励扩散冷却板条波导CO₂激光器是一种常见的商用激光器，其功率范围在数瓦到数千瓦，并且具有结构紧凑，体积小，工作频率易于调制，免维护等众多优点，在激光加工中得到了广泛的应用。其放电电极由两片平行放置的金属板条构成，两板条间距一般几毫米，一侧板条连接射频电源，一侧板条接地放电发生在两板条之间。板条和激光腔镜固定安装在密封的金属外壳中，激光由金属外壳上的窗口输出。金属板条和密封外壳一般采用铝材质。在金属密封壳内充上二氧化碳工作气体，包括CO₂气体，N₂，He。注入射频功率，激励二氧化碳工作气体放电，就可以输出二氧化碳激光。

自然界中丰度最高的二氧化碳气体为¹²C¹⁶O₂，其跃迁最强的谱线中心波长为10.6μm。一般二氧化碳激光器的输出波长为10.6μm。

对于计算机、通讯产品及电子产品等的非金属材料的高精度切割、打孔、标记，采用单光子能量更高波长为9.3μm的激光，可以得到更加精细，美观的效果。目前制备9.3μm波长激光有两种方式，一种方式为采用光栅进行谱线选支，另外一种方法是利用腔镜的镀膜进行谱线选支。使用光栅进行谱线选支的不足是光栅属于高精密器件，成本比较高且容易损坏，一般不用于商用激光器。另外一种腔镜选支的方法需要通过镀膜把10.2μm，10.6μm，9.6μm抑制住，产生9.3μm波长的激光。具体而言，就是把腔镜的反射膜层对于10.2μm、10.6μm、9.6μm波长的反射率足够低，而对于9.3μm波长的反射率大于99.9％腔镜选支的方法，对腔镜的镀膜技术和工艺要求非常高，腔镜的造价非常高。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够成本较低的9.3μm波长激光的制备方法。

一种9.3μm波长激光的制备方法，包括以下步骤：

在二氧化碳激光器的放电管内充入¹²C¹⁸O₂、N₂、He的混合气体，调整放电管内的气压，并满足以下关系，1：1：6<P(¹²C¹⁸O₂)：P(N₂)：P(He)<1：1：9；其中，P(¹²C¹⁸O₂)为¹²C¹⁸O₂的气压大小，P(N₂)为N₂的气压大小，P(He)为He的气压大小；

充入辅助气体Xe，气压满足如下关系：3％<P(Xe)：(P(¹²C¹⁸O₂)+P(N₂)+P(He))<10％；其中，P(¹²C¹⁸O₂)为¹²C¹⁸O₂的气压大小，P(N₂)为N₂的气压大小，P(He)为He的气压大小，P(Xe)为Xe的气压大小；

注入射频功率，两板条间的气体放电；

激发生成9.3μm波长的激光，9.3μm波长的激光从密封放电管的窗口输出。

在其中一个实施例中，所述放电管的总气压P_总满足，80托≤P_总≤150托。

在其中一个实施例中，所述放电管内还充有¹²C¹⁶O₂气体，并且¹²C¹⁸O₂气体与¹²C¹⁶O₂气体的气压比满足：

在其中一个实施例中，在所述输出9.3μm波长的激光光束的步骤中，所述二氧化碳激光器的谐振腔包括第一全反射镜及用于输出激光光束的第二全反射镜，所述第一全反射镜与所述第二全反射镜相对设置，所述第一全反射镜及第二全反射镜对于9.3μm的反射率R_9.3μm≥99％。