传导冷却式平板激光器

技术领域

本发明总体上涉及二氧化碳(CO

背景技术

CO

在波导CO

在平板式CO

这种平板式CO

平板式CO

近年来，脉冲平板式CO

使用CO

发明概述

一方面，根据本发明的气体放电平板激光器包括激光壳体，该激光壳体包括具有其内表面的细长的中空挤压件，从而形成第一细长电极。第二细长电极位于细长挤压件中。第二细长电极间隔开并平行于第一细长电极。间隔开的第一和第二细长电极限定了平板激光器的放电间隙。细长挤压件和第二细长电极均不包括任何流体冷却装置。第一和第二细长电极由第一和第二细长陶瓷条间隔开，该第一和第二细长陶瓷条在横向上是分开的并且彼此平行。

附图说明

结合在说明书中并构成说明书的部分的附图示意性地示出了本发明的优选实施方案，并且与以上给出的一般描述和以下给出的优选实施方案的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是透视图，示意性地示出了现有技术的CO

图2是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

图3是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

图4是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

图5是沿图4的方向5-5大体看的剖视图，示意性地示出了附接到细长挤压件的上部和下部外表面的流体冷却的冷却板。

图6是剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

发明详述

现在转到附图，其中相同的特征由相同的附图标记表示。图1是透视图，示意性地示出了现有技术的CO

放电间隙16位于由凹面镜18和20形成的不稳定的谐振器中。RF电源22电连接到上电极12。下电极14接地。通常，电极位于包含气体混合物的气密壳体(未示出)内。用于CO

当将RF功率施加到上电极12以使气体混合物通电时，气体放电进入放电间隙16，从而在由反射镜18和20形成的谐振器中提供光学增益。由虚线24表示，激光辐射在谐振器中循环，并由放电间隙16中的气体放电提供的光学增益逐渐放大。逐渐放大的激光辐射充满反射镜20。其一部分从谐振器溢出，经过反射镜18，作为虚线26指示的输出激光辐射。

输出激光辐射26为具有矩形横截面的扩展光束的形式。可选地，可以设置光束调节光学器件28以将光束转换成更有用的形式，例如具有大约圆形横截面的准直光束30。光束调节光学器件通常位于气密性壳体的外部。这样的光束调节光学器件在本领域中是众所周知的，并且对于理解CO

图2是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

挤压件44A的内表面52A为激光器提供了细长的接地电极，其沿着挤压件44A的长度延伸。具有下表面56A的细长带电电极54A位于挤压件44A内。带电表面56A通过一对细长的陶瓷条58A与接地表面52A间隔开，所述陶瓷条58A在横向上是分开的并且彼此平行。陶瓷条58A优选地由具有相对高的导热率的电绝缘陶瓷制成。例如，由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al

间隔开的接地表面52A和带电表面56A限定了激光器40的放电间隙。具体地，陶瓷条58A的共同高度限定了放电容积60A的高度，而陶瓷条58A的边缘62在侧向上限制了气体放电并因此限定放电容积的宽度。总的来说，带电电极54A的长度、放电间隙和边缘62限定了放电容积60A。放电容积在附图中以横截面示出并且用斜线表示。接地表面52A和带电表面56A优选被抛光。

一对绝缘带64将带电电极54A与接地的挤压件44A电隔离。设置弹簧条66以将带电电极54A保持在挤压件内的适当位置。提供了电馈通件68，用于将RF功率连接到带电电极54A。馈通件68电连接到带电电极54A并且与接地的挤压件44A电隔离。设置多个感应器70，以使沿放电容积60A的气体放电均匀。

在激光器40中，接地的挤压件44A和带电电极54A都没有设置任何内部流体冷却装置。这避免了昂贵且困难的操作，以便在接地的挤压件和带电电极内钻孔，然后将冷却管装配在孔内。否则，这种钻孔和装配操作将极大地增加激光器的制造成本。带电电极54A被传导冷却，通过陶瓷条58A将热量传递到挤压件44A。

在此应当注意，仅提供对图2的附图进行足够的描述以理解本发明的原理。附图的其他细节的功能对于密封的RF激励平板激光器的构造和操作的普通技术人员将是显而易见的。还应该注意的是，尽管空心挤压件允许有效且廉价地制造本发明的平板激光器，但是在本说明书和所附权利要求中使用的术语“挤压件”应理解为包括任何等同的机械结构。例如，由多个机加工部件形成的机械结构。

图3是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

在激光器80中，表面52A和56A被具有两个平行的凸起边缘84的细长陶瓷构件82间隔开。在陶瓷构件82和由凸起边缘84形成的接地表面52A之间的中空部限定了放电容积60B。放电间隙由凸起边缘的共同高度定义。放电容积的宽度由凸起边缘之间的间隔限定。使用陶瓷构件82代替激光器40的一对分开的陶瓷条，消除了分别插入陶瓷条并建立其平行性的需要。

陶瓷构件82的表面86在图3中示出为与带电电极54A的带电表面56A接触。然而，陶瓷构件82将以其表面86与挤压件44A的接地表面52A接触的方式类似地起作用。然后，在陶瓷构件82和由凸起边缘84形成的带电表面56A之间的中空部将在该布置中限定放电容积。

图4是局部剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

在激光器90中，挤压件44B包括沿其延伸的一对凹槽或沟槽92，它们彼此分开并且彼此平行。在凹槽92之间是表面52B，其为激光器提供了细长的接地电极。细长带电电极54B中的一对对应的凹槽94与挤压件44B中的凹槽92对准。在凹槽94之间是带电电极54B的表面56B。

陶瓷条58B比激光器40的相应陶瓷条58A窄，使得它们不完全覆盖凹槽92和94。因此，在激光器90中，放电容积60C的宽度由凹槽92的边缘96和边缘98限定。间隙由接地表面52B和带电表面56B之间的距离限定。这种布置防止了陶瓷间隔物和气体放电之间的接触，从而避免了陶瓷间隔物可能因气体放电而腐蚀。

激光器90的一种变型(未示出)是可能的，其中用与激光器80的陶瓷构件82相似的单个陶瓷构件代替单独的陶瓷条58B。在这种变化中，陶瓷构件的凸起边缘被间隔开，使得放电容积60C的宽度由凹槽92的边缘96或凹槽94的边缘98限定，如在激光器90中那样。

图5是沿图4的方向5-5大体看的剖视图，示意性地示出了分别附接到激光器90的挤压件44B的下部和上部外表面的两个流体冷却的冷却板100和102。冷却板100包括具有被压成U形凹槽106的D形截面的冷却流体导管104。U形导管104优选是连续的，以蛇形方式布置在要冷却的区域上。冷却板100位于与接地电极即表面52B相邻的位置。冷却板102包括冷却流体导管108，该冷却流体导管108具有被压成U形凹槽110的D形横截面。导管108也优选是连续的并且以蛇形方式布置。冷却板102提供对挤压件44B的额外冷却。

常见的冷却液是水，通常加添加剂以防止腐蚀和冻结。使用单独的冷却板而不是在挤压件44B内提供直接的流体冷却的优点是，制造冷却板100和102比在挤压件44B内加工类似的蛇形冷却路径要简单得多。此外，如果导管发生任何腐蚀或其他损坏，则可以快速，轻松地更换导管。如有必要，更换整个冷却板甚至更快。

诸如冷却板100和102之类的冷却板可以可选地附接到根据本发明的平板激光器的任何实施方案。一块板或两块板可能是有利的，这取决于施加到气体放电的功率和平板激光器的效率。冷却板100通常将最有效地传导地冷却带电电极，因为从带电电极穿过陶瓷间隔物和挤压件的热路径相对较短且不受限制。

图6是剖开的透视图，示意性地示出了根据本发明的CO

这种分段的布置的优点在于，使得陶瓷条的制造和安装在激光器120内的成本降低，并且还降低了声学噪声。通常，声学噪声和振动会在输出激光辐射的光束参数中引起噪声(例如，光束指向的变化)，并缩短激光器的整体寿命。为了进一步减少声学噪声，本文描述的本发明的所有优选实施方案都避免了空气冷却装置，该空气冷却装置将包括散热片，这些散热片处于紧密的热状态并因此与一个或两个电极机械接触。

尽管在图6中描绘了相同的陶瓷段，陶瓷段也可以具有不同的长度，以利于制造或减轻激光器120的声学噪声。图3中的陶瓷构件82和图4中的陶瓷条58B可以类似地分段以实现相同的优点。

应当注意的是，尽管这里参考具有CO

总之，以上参考优选实施方案描述了本发明。然而，本发明不限于本文描述的实施方案。相反，本发明仅由所附的权利要求书限定。