[实用新型]一种微波激励气体的装置

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种激光装置，尤其涉及一种微波激励气体的装置。

背景技术

准分子激光在工业、医疗、科研等领域都有较多的应用。实用准分子器件一般采用放电激励，如当前销量较大的美国Coherent和Cymer等公司的准分子器件。一些大能量输出的准分子激光设备采用电子束激励，如美国洛斯阿拉莫斯实验室的Aurora装置、美国海军实验室的Nike装置、英国卢瑟福实验室的Sprite和Titania装置、日本电气技术研究所的Ashura装置、我国的天光一号装置和闪光二号抽运的准分子激光系统等。这些主流准分子器件的共同特点是：一、都有体积较大的储气筒；二、腔内金属能量注入装置，容易磨损产生粉尘等物质污染工作气体和光学元件；二、激励源包含高压装置，结构较复杂；三、腔内反射次数很少，输出光束质量较差，特殊应用需要处理；四、输出脉宽较窄，一般在十几ns到几十ns。常用准分子激光器件由于其结构特点和激励特性，不具备某些输出特征。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种以空芯光子晶体光纤作为放电腔的微波激励气体的装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种微波激励气体的装置，包括有微波源，所述的微波源通过输出耦合波导连接有十字结构微波谐振腔，所述的十字结构微波谐振腔是通过两条尺寸相同的波导正交放置组成的谐振腔体，在十字结构微波谐振腔的两个波导交叉处放置有空芯光子晶体光纤，且空芯光子晶体光纤的两端均穿出十字结构微波谐振腔，所述的空芯光子晶体光纤的两端分别密封连接有气体腔，所述的气体腔上开有抽真空口和气体进口，所述的抽真空口连接真空泵，在气体腔内空芯光子晶体光纤的端口附近安装有谐振腔片。

所述的气体腔还分别连接有气压检测仪，用于检测气体腔内的气体压强。

其中一个气体腔内的谐振腔片为输出谐振腔片，另一个气体腔内的谐振腔片为全反谐振腔片。

本实用新型的工作原理是：由微波源产生的微波脉冲经输出耦合波导进入十字结构微波谐振腔中形成驻波分布，十字结构微波谐振腔的场分布最强的交叉区域放置空芯光子晶体光纤，微波脉冲经过空芯光子晶体光纤被注入到两侧的气体腔内，气体被注入微波激励，当微波激励功率密度达到100KW/cm3以上时，实现准分子运转，通过空芯光子晶体光纤的端口附近的谐振腔片实现准分子激光振荡输出。

本实用新型的优点是：1、没有大体积的储气筒和气体循环系统，器件可以变得很小巧；2、没有放电电极，不会产生放电粉尘污染工作气体，工作气体和光学元件寿命可以得到延长；3、微波源工作电压相对较低，某些场合应用安全系数相对较高；4、空芯光子晶体光纤对光束的优化可以提高光束质量，满足对光束质量要求高的应用；5、光纤的柔性光路输出，在医疗、特殊工业加工等领域可以很方便的使用；6、微波源输出脉冲宽，可以达到数百ns，可以利用锁模技术实现ps级短脉冲输出，加之空芯光子晶体光纤可能具有较高光束质量的输出，这类脉冲可以作为优质的种子光源，采用MOPA结构放大可以得到高质量的激光输出。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为十字结构微波谐振腔结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种微波激励气体的装置，包括有微波源1，所述的微波源1通过输出耦合波导2连接有十字结构微波谐振腔3，所述的十字结构微波谐振腔3是通过两条尺寸相同的波导4正交放置组成的谐振腔体，在十字结构微波谐振腔3的两个波导4交叉处放置有空芯光子晶体光纤5，且空芯光子晶体光纤5的两端均穿出十字结构微波谐振腔3，所述的空芯光子晶体光纤5的两端分别密封连接有气体腔6，所述的气体腔6上开有抽真空口7和气体进口8，所述的抽真空口7连接真空泵11，在气体腔6内空芯光子晶体光纤5的端口附近安装有谐振腔片9。

所述的气体腔6还分别连接有气压检测仪10，用于检测气体腔6内的气体压强。

其中一个气体腔6内的谐振腔片9为输出谐振腔片，另一个气体腔6内的谐振腔片9为全反谐振腔片。

空芯光子晶体光纤5结构与一般光波导不同，空芯区域外是呈二维均匀周期分布的空芯分布，其基于光子带隙效应的波导机制及传输特性，使空芯光子晶体光纤5具有极低的损耗。

十字结构微波谐振腔3为尺寸相同的两条波导4正交放置组成的，微波在两腔内形成振荡。在波导的交叉处，两波导的正交区域可以得到强度大，均匀度好的驻波极大区域，此区域放置气体激活装置将获得较大的能量耦合效率。

本实用新型设计的采用空芯光子晶体光纤5作为放电腔，结合微波源1产生微波的装置除了应用于准分子类激光，还可以应用于诸如氦氖激光、二氧化碳、氮分子等激励功率密度要求比准分子低的气体激光。