CN101572378B - 相位锁定轴对称折迭组合二氧化碳激光器 - Google Patents

Abstract

本发明为大功率锁相二氧化碳激光器的构建方法及装置。主要是由多个放电管折叠组合式轴对称结构配置和放电激励来获得大功率锁相二氧化碳激光输出的方法及装置。将一石英或玻璃放电管置于系统的轴上，多根石英或玻璃放电管中心线在激光输出镜内反射面上的同一交点离折迭点远的一端的各放电管的端口贴全反射镜，输出镜为唯一输出镜，输出镜为平行平面镜或平凸镜，输出镜后有一会聚系统，在会聚系统后得一会聚的细细的大功率激光束，其特征在于各成对放置的放电管内的激光振荡是由系统对称轴上放电管及两端腔镜产生的激光经输出镜后会聚系统第一镜的第一面的反射或平凸镜的凸表面的反射来控制的，故所得会聚光束是相干性良好的光束。

Description

相位锁定轴对称折迭组合二氧化碳激光器

技术领域

本发明涉及光学工程和现代制造业领域的激光加工，主要是由轴对称折迭组合二氧化碳激光器系统、输出镜、透镜和反射镜系统的组合构建相位锁定轴对称折迭组合二氧化碳激光系统的方法及装置。相位锁定轴对称折迭组合二氧化碳激光器主要用于金属、非金属材料的切割、焊接、打孔、表面处理等。

背景技术

激光加工是利用激光束的优良的方向性和高输出功率的特点对金属和非金属材料进行高精度的快速加工。用于加工的激光器，在1967年之前主要还是脉冲振荡的红宝石激光器和钕玻璃激光器。之后，随着连续波振荡的Nd:YAG激光器和二氧化碳激光器的输出功率的提高，利用这些激光器进行加工也多起来。近几年的统计资料表明，国际上激光加工系统的产值约30亿美元，主要采用二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器，二氧化碳激光加工系统年产值约15亿美元。二氧化碳激光加工系统广泛采用轴流型二氧化碳激光器和横流型二氧化碳激光器，也采用平板波导型二氧化碳激光器。轴流型二氧化碳激光器一般输出1千瓦至几千瓦，模式好，多用于金属、非金属材料的切割、焊接、打孔等，当然也可用于工件热处理、表面处理等。横流型二氧化碳激光器一般输出万瓦至数万瓦，功率大，但模式较差，故一般用于金属材料工件的热处理、表面处理等。平板波导型二氧化碳激光器输出功率可达500瓦-1000瓦，由于重量轻、体积小而可直接架于机床，用于切割、焊接、打孔等。上述三种激光器各有其不足之处，轴流型二氧化碳激光器和横流型二氧化碳激光器的最大缺点是其装置特别庞大，因此加工机机头和激光器只能是分离的，两者之间往往有较长的距离，激光输出后经过较长距离的传输后才到达机头。由于无传输二氧化碳激光的光纤，故光波的直线传输和方向改变及到达加工机机头后的光路控制都靠光学元件和相应控制措施来实现。平板波导型二氧化碳激光器虽然可直接装于加工机，激光光源和机头装配在一起，但此种激光器的输出功率受其结构的限制，难于提高。在已有的发明专利中，虽然已经提出了一种轴对称折迭组合大功率二氧化碳激光器(发明专利：名称：大功率气体激光器的构建方法及装置，申请号：2003101040173公布日：)，但该器件的各折迭腔的输出在相位上是不相关的，仅仅同一折迭腔两放电管的输出光束是相干的。因此，它的相干性需要通过各折迭腔的输出之间的相位锁定来提高。这对激光加工来说是很重要的。

发明内容

本发明正是为了克服上述已有大功率二氧化碳激光器及发明专利的缺点而提出的，提供一种相位锁定的轴对称折迭组合二氧化碳激光器，具有功率大、光束质量好、相干性好、结构紧凑、体积小、可直接作为激光加工机机头的优点。

本发明的目的是由以下所述方案来实现的。多根石英或玻璃放电管轴对称地放置，组合成一个系统，系统的对称轴上放置有一石英或玻璃放电管，其管心线位于系统对称轴线，每对对称放置的放电管之管心线处于同一圆锥面上，且两管心线与系统对称轴线同处于一平面内，按顶角由小到大，圆锥面分别为第一圆锥面，第二圆锥面，第三圆锥面等，这些锥面以系统对称轴线为唯一对称轴线并有唯一的公共顶点。一般情况下，选择第一和第二两个圆锥面就可以构建千瓦级激光器。两个对称放置的放电管，我们称之为一对折迭管，每对折迭管离光路折迭处远的两端分别装全反射镜，光路折迭处位于输出镜，两全反镜和输出镜构成一折迭谐振腔。所有成对的放电管的光路折迭处均在同一个输出镜。各折迭腔的全反镜一般离输出镜的距离相同，曲率半径也相同。对称轴上的放电管的一端的全反射镜和输出镜构成一谐振腔，它的全反射镜的曲率半径等参数可与折迭腔的不同。输出镜为唯一输出镜，一般为平面输出镜。所有谐振腔的轴线均在唯一输出镜的内表面中心点相交。轴上单管激光器的输出光束经过输出镜后的会聚系统的第一透镜前表面或直接由输出镜的后表面的较小部分的反射而会聚于输出镜的内表面中心点处，该光束发散后传输到各折迭腔的全反射镜处，其等位相面与这些全反射镜的曲率半径极为接近或相同，并与各折迭腔的本征模式耦合，以此来控制各折迭腔运行光波的波长和位相，使各折迭腔通过输出镜的输出光束不仅共点轴对称，而且均与轴上输出光束有确定相位关系。锁定位相关系的输出光束经会聚系统会聚后可得到相干性显著、光束质量优良的大功率的会聚细光束，可直接用于激光加工等。

附图说明

附图说明  我们结合附图及工作原理对本发明作进一步详细说明。在附图中，全反射镜的编号依次为0、1、2、3、4、5、6、7、8，分别称为第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜、第四全反射镜、第五全反射镜、第六全反射镜、第七全反射镜、第八全反射镜、第九全反射镜，全反射镜1、2、3、4、5、6、7、8的镜面到输出镜的距离相同，曲率半径相同且略大于其距离，放电管的编号依次为9、10、11、12、13、14、15、16、17，分别称为第一放电管、第二放电管、第三放电管、第四放电管、第五放电管、第六放电管、第七放电管、第八放电管、第九放电管，输出镜的编号为18，输出镜后表面编号为19，第一透镜的编号为20，第二透镜的编号为21，中空的圆台式输出镜支架编号为25，镜20、21均安装在调整架26上，放电管的固定支架编号为22，23，24，分别称为第一圆盘支架、第二圆盘支架、第三圆盘支架，整个系统的支架编号为27，23与24之间是一个公共通水区28，总放电阴极编号为29，各放电阳极位于各放电管靠近全反射镜的一端，图中未画出和编号。由轴上放电管9左端的镜0和右边的镜18内反射面构成两镜谐振腔，其腔轴为放电管9的管心线，其管心线位于系统对称轴线，由镜1、镜18内反射面和镜2构成折迭谐振腔，放电管10和放电管11的管心线位于此折迭腔腔轴上，由镜3、镜18内反射面和镜4构成折迭谐振腔，放电管12和放电管13的管心线位于此腔轴上，由镜5、镜18内反射面和镜6构成折迭谐振腔，放电管14和放电管15的管心线位于此腔轴上，由镜7、镜18内反射面和镜8构成折迭谐振腔，放电管16和放电管17的管心线位于此腔轴上。放电管10、11、12、13、14、15、16、17的管心线对称的分布在同一个圆锥面上，而且这些管心线和轴上放电管9的管心线均相交于输出镜18内表面的中心点，相邻两对折迭管管心线所在平面间的夹角为45度。当镜18之后表面为平面且镀增透膜时，沿九支放电管管心线经镜18内表面中心点向外射出的九支输出光束 被透镜20变换为一组平行光束，这组平行光束再经透镜21会聚成可用于加工等的细小强光束。其特征在于来自系统对称轴上放电管的光束经透镜20前凹表面部分反射并会聚于输出镜18的内表面中心点，过中心点后发散，传至全反射镜1、2、3、4、5、6、7、8处，其光波覆盖各全反射镜，其等位相面与各全反射镜镜面曲率半径相同或相近，由于这光波相对于系统轴线是对称的，等位相面又与各全反射镜曲率半径相同或相近，光束又基本占据了放电管的激活区域，故它与各折迭谐振腔的本征模耦合，故各折迭谐振腔的振荡便处于轴上放电管及其谐振腔提供的光束的控制之下，从而达到了相位锁定的目的。为实现相位控制，对称轴上放电管应首先启动放电，或轴上放电管采用连续放电，而其余放电管均为具有一定重复频率的间断性放电，则实现相位控制。镜20的前凹反射面对轴上放电管出射光束的反射，大部分落在放电管之外，而成为无用损耗，因此其反射率不宜太高，能使轴上出射光束的百分之几左右的能量实际会聚于输出镜内表面中心即可。当镜18之后表面19为凸球面并有部分反射时，这球面是被设计为其反射波焦点位于镜18的内表面中心点处，其沿九支放电管管心线经镜18内表面中心点向外射出的光束经凸球面19后变成平行光束，这时透镜20的功能已由镜18之后表面的功能所取代，镜20可从光路中移开，而由镜21将输出的平行光束会聚成细小光束而被应用。其特征在于来自系统对称轴上放电管的光束经输出镜18之后凸球面19部分反射并会聚于输出镜18的内表面中心，该光束过该中心点后发散，传至镜1、2、3、4、5、6、7、8处，其等位相面与各反射镜镜面曲率半径相同或相近，其光波覆盖各全反射镜，由于这光波相对于系统轴线是对称的，等位相面又与各全反射镜的相同或很接近，光束又基本占据了放电管之激活区，故各折迭谐振腔内的振荡便处于轴上放电管及其谐振腔提供的光束的控制之下，从而达到相位锁定目的。

具体实施方案  每对对称放置的放电管的管心线相交于输出镜18的内表面中心点，靠输出镜18内侧的一端彼此靠得很近，这些放电管及轴上放置的放电管均插于固定圆盘支架22、23、24的一一对应的圆孔中，并在24向输出镜方向伸出1cm左右，每根管的外缘与22、23的对应圆孔间的间隙为0.5mm左右，采用弹性固定，24为不锈钢基板作的圆盘支架，各对应孔接有柯阀管，各柯阀管经过渡接头与放电管连接，圆盘支架24的右边与一个中空的圆台式铝或不锈钢输出镜支架25的左端真空密封性连接，此圆台式支架的右端安装输出镜18，并真空密封，该支架右端有调节环节可调整输出镜的倾斜与平移。所有放电管均有水冷套和自己的回气管。这些放电管距离输出镜较远的一端，分别真空密封性地贴上全反射镜0、1、2、3、4、5、6、7、8。这些全反射镜由光学玻璃或石英玻璃基底磨成凹球面后镀金而成。输出镜18采用ZnSe等优秀的红外材料。其前表面镀增反膜，反射率为80％，其后表面镀增透膜。将输出光束变成平行光束的透镜20和将该光束会聚成细长光束的透镜21均采用ZnSe等能承受高功率密度的红外材料。当直接用输出镜18的后表面19的部分反射光作为锁相种子光源时，该后表面为凸球面，其反射光会聚点位于该镜的内表面中心点，此时输出的是细小的平行光束，可直接用于材料的表面处理等，当对此细小平行光束会聚时，则仅利用透镜21即可。例1：取9根石英或玻璃放电管，每根长1.2m，内径11mm，外径14mm，它们的管心线按图1所示安排，位于图1左的对称轴之外的8支放电管之管端口中心到对称轴线距离为11.4cm，每个端口贴一曲率半径为1.65m的镀金全反射镜，各全反射镜到输出镜间的距离为1.6m，各全反射镜的光轴与各管中心线重合，各管中心线的交点位于输出镜的内表面中心点。输出镜是厚度为4mm的ZnSe平行平面镜片，内表面镀多层介质膜，使其对10.6μm波长的光波反射率为80％，其背面对该波长镀增透膜。轴上放电管左端的石英基底全反射镜的曲率半径为8m，与旁边的8支放电管使用同一个输出镜。输出镜后的会聚系统由两个ZnSe透镜组成，各透镜之前表面镀减反射膜。后表面镀增透膜。第一个透镜为凹凸透镜，它的第一个面离输出镜的距离为150mm，曲率半径为300mm，经镀减反膜使其反射率为5％，两透镜的其余反射面或透射面之反射率接近0，之透过率接近100％。会聚系统的光轴与系统的轴线为同一轴。很容易获知，轴上单管激光器位于输出镜内表面处的束腰半径为3.28mm，瑞利长度较长，故输出光束在输出镜附近数十厘米内其平行度极高，输出光束在第一透镜的前凹面反射并经输出镜透射进入其内表面中心点光斑半径极小，已近似为一点光源，故此近似点光源的光波的能量能够传输到各轴对称放置的放电管内，而且各折迭腔因全反射镜到输出镜的距离与全反射镜的曲率半径近似相等，故点源的光波在输出镜内表面中心点处和全反射镜所在处的等位相面的曲率半径与折迭腔的很接近，即注入光波与折迭腔的本征模接近，故能对折迭腔的振荡进行较好的控制。同时，折迭腔全反射镜到输出镜的距离又略小于全反射镜的曲率半径，故各折迭腔又是一个原则上的稳定腔，而有利于减小腔的损耗。各放电管内的CO₂、N₂、He的混合气在辉光放电激励下，对10.6μm波长的光波产生增益，位于轴上的放电管因先于旁边的放电管放电，而使轴上谐振腔先产生输出，该输出经输出镜后会聚系统的第一镜的前凹面的反射并经输出镜透射而会聚于输出镜的内表面中心点，并向各折迭腔送入注入光波信号，在旁的8支放电管内的相同混合气在辉光放电下对注入的10.6μm波长光波有增益，由于注入光波与各折迭腔的本征模较接近，故各折迭腔内的光波的振荡受到注入波的较好控制，各折迭腔的输出经输出镜共点输出，且各折迭腔输出因用轴上同一激光器的输出的反射注入进行控制而具有确定位相关系，故输出光束具有良好的相干性，其会聚光束有利于激光加工等。

一种激光装置，由第一全反射镜0、第二全反射镜1、第三全反射镜2、第四全反射镜3、第五全反射镜4、第六全反射镜5、第七全反射镜6、第八全反射镜7、第九全反射镜8、公共放电阴极29、第一放电管9、第二放电管10、第三放电管11、第四放电管12、第五放电管13、第六放电管14、第七放电管15、第八放电管16、第九放电管17、平面输出镜18、第一会聚镜20、第二会聚镜21、第一圆盘支架22、第二圆盘支架23、第三圆盘支架24、中空圆台形输出镜支架25、会聚镜支架26、激光器整体支架27和共用水冷套28组成。放电 

有水冷套。支架24和25用不锈钢材料制成，支架22、23、27和水冷套28用合金铝材料制成，全反射镜0、1、2、3、4、5、6、7、8分别与放电管9、10、11、12、13、14、15、16、17左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过圆盘支架22、23、24上的圆孔，放电管 分别与支架22、23上的对应孔间间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满。放电管水冷套之端口位于圆盘支架23的右侧，水冷套的水经共用水冷套28而排出。放电管与圆盘支架24的对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于支架24上的对应孔的柯阀管密封性连接，支架24的右边与支架25的左端真空密封性连接，支架25的右端与输出镜18连接，会聚镜20和会聚镜21组成位于输出镜后的会聚系统并支撑于会聚镜支架26，会聚镜20的前凹球表面有部分反射作用，由全反射镜0和输出镜18组成系统对称轴上的二镜腔，由全反射镜1、全反射镜3、全反射镜5、全反射镜7经同一输出镜18分别与全反射镜2、全反射镜4、全反射镜6、全反射镜8构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一圆锥面上。各放电管放电激励其内CO₂混合气，经各谐振腔和输出镜后会聚系统作用，获得细小的会聚激光束，其特征在于各折叠谐振腔内的光波振荡是由系统对称轴上的二镜腔输出激光经输出镜后会聚系统第一会聚镜前凹球面表面部分反射光波来控制的，各折迭腔的输出光波间具有确定位相关系，会聚的细小光束是各腔输出光束经会聚镜会聚并相干迭加而成的。在关于本装置的叙述中，第一全反射镜0与全反射镜0为同一物，类似的叙述也采用此含义。

例2，轴上放电管左端全反射镜之曲率半径为1620mm，输出镜厚度取为15mm，输出镜后表面加工为曲率半径为30mm的凸球面并有5％的反射率，输出镜后的会聚系统的第一镜不再安置在光路上，其余与例1相同。轴上的放电管先起辉，轴上谐振腔的输出经输出镜后表面的反射并会聚于输出镜内表面中心点，并以近似的点光源将激光分散地投射到各放电管，由于各放电管端口的全反射镜到输出镜表面中心点的距离近似等于但略小于其曲率半径，故注入的近似于点源的光波可控制各折叠腔的振荡。各折迭腔的输出因从输出镜内表面同一点输出，故被输出镜后表面变换为一束平行光束，此平行光束经输出镜后的透镜会聚成具有相干特性的细小光束。

一种激光装置，由第一全反射镜0、第二全反射镜1、第三全反射镜2、第四全反射镜3、第五全反射镜4、第六全反射镜5、第七全反射镜6、第八全反射镜7、第九全反射镜8、公共放电阴极29、第一放电管9、第二放电管10、第三放电管11、第四放电管12、第五放电管13、第六放电管14、第七放电管15、第八放电管16、第九放电管17、后表面为凸球面的输出镜18、会聚镜21、第一圆盘支架22、第二圆盘支架23、第三圆盘支架24、中空圆台形输出镜支架25、会聚镜支架26、激光器整体支架27和公用水冷套28组成，放电管带有水冷套，全反射镜0、1、2、3、4、5、6、7、8分别与放电管9、10、11、12、13、14、15、16、17左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过圆盘支架22、23、24上的圆孔，放电管分别与支架22、23上的对应孔间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满。放电管水冷套之端口位于圆盘支架23的右侧，水冷套的水经共用水冷套28而排出。放电管与圆盘支架24的对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于支架24对应孔的柯阀管密封性连接，支架24的右边与支架25的左端真空密封性连接，支架25的右端与输出镜18连接，会聚镜21位于输出镜18后并支撑于会聚镜支架26，由全反射镜0和输出镜18组成系统对称轴上二镜腔， 由全反射镜1、全反射镜3、全反射镜5、全反射镜7经同一输出镜18分别与全反射镜2、全反射镜4、全反射镜6、全反射镜8构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一圆锥面上。各放电管放电激励其内CO₂混合气体，经各谐振腔和输出镜18后表面的反射注入光波的作用，激光器输出一小束平行光束，平行光束经输出镜18后会聚镜21的作用而成为细小会聚光束，其特征在于各谐振腔内的光波振荡是受系统对称轴上二镜腔输出光束控制的，这个控制是靠输出镜18的后凸球面表面的部分反射来实现的，各输出光束具有确定的相位关系。在关于本装置的叙述中，第一全反射镜0与全反射镜0为同一物，类似的叙述也采用此含义。

Claims (4)

1.一种二氧化碳激光器的构建方法，是由多根含二氧化碳、氮、氦混合气的放电管，成对轴对称地放置，放电管的轴线分布在有公共顶点的不同锥面上，对称轴上放置一放电管，其轴线与系统对称轴一致，轴对称放置的同一对放电管的轴线位于同一锥面并与系统轴线在同一平面内，各放电管离输出镜远的一端安置全反射镜，一个公用的输出镜的内表面中心点位于锥面顶点，每一对放电管的两个全反射镜和公用的输出镜构成一折迭谐振腔，轴上放电管端头的全反射镜和公用输出镜构成一个二镜谐振腔，输出镜后是一个由两镜构成的会聚系统，当放电激励激光介质时，各折迭腔和轴上二镜腔内产生振荡，由输出镜输出并由会聚系统会聚成细小激光光束，其特征在于轴上谐振腔的输出激光经输出镜后的会聚系统的第一镜的前凹球面表面部分反射并会聚于输出镜内表面中心点，再由该中心点发散进入各折迭腔，各折迭腔内的振荡受此注入光波的控制，从而从输出镜输出的各光波间有确定的相位关系，即得到锁相光波，该光波经会聚系统后成为一细小相干光束。

2.一种二氧化碳激光器的构建方法，是由多根含二氧化碳、氮、氦混合气的放电管，成对轴对称地放置，放电管的轴线分布在有公共顶点的不同锥面上，对称轴上放置一放电管，其轴线与系统对称轴一致，轴对称放置的同一对放电管的轴线位于同一锥面并与系统轴线在同一平面内，各放电管离输出镜远的一端安置全反射镜，一个公用的输出镜的内表面中心点位于锥面公共顶点，每一对放电管的两个全反射镜和公用的输出镜内反射面构成一折迭谐振腔，轴上放电管端头的全反射镜和公用输出镜内反射面构成一个二镜谐振腔，当各放电管放电时，各折迭腔和轴上二镜腔内产生振荡，由输出镜输出激光，其特征在于，轴上谐振腔的输出激光经输出镜后凸球面表面部分反射并会聚于输出镜内表面中心点，再由该中心点发散进入各折迭腔，各折迭腔内的振荡受此注入光波的控制，从而从输出镜输出的各腔的光波间具有确定相位关系，即得到锁相激光输出。

3.一种激光装置，由第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)、公共阴极(29)、第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)、平面输出镜(18)、第一会聚镜(20)、第二会聚镜(21)、第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)、中空圆台形输出镜支架(25)、会聚镜支架(26)、激光器整体支架(27)和共用水冷套(28)组成，放电管均带有水冷套，第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)分别与第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)的左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)上的圆孔，放电管分别与第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)的对应孔间间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满，放电管水冷套之端口位于第二圆盘支架(23)的右侧，水冷套的水经共用水冷套(28)而排出，放电管与第三圆盘支架(24)的对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于第三圆盘支架(24)对应孔的柯阀管密封性连接，第三圆盘支架(24)的右边与中空圆台形输出镜支架(25)的左端真空密封性连接，平面输出镜(18)与中空圆台形输出镜支架(25)右端连接，第一会聚镜(20)和第二会聚镜(21)组成位于平面输出镜(18)之后的会聚系统并支撑于会聚镜支架(26)，第一会聚镜前表面为部分反射的凹球表面，由第一全反射镜(0)和平面输出镜(18)组成系统对称轴上的二镜腔，由第二全反射镜(1)、第四全反射镜(3)、第六全反射镜(5)、第八全反射镜(7)经同一平面输出镜(18)分别与第三全反射镜(2)、第五全反射镜(4)、第七全反射镜(6)、第九全反射镜(8)构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一圆锥面上，各放电管放电激励其内CO₂混合气，经各谐振腔和输出镜后的会聚系统作用，在会聚系统后获得细小的会聚激光束，其特征在于各折迭谐振腔内的光波振荡是由系统对称轴上的二镜腔的输出激光经输出镜后的会聚系统的第一会聚镜的前凹球面表面的部分反射光波来控制的，各腔的输出光波间具有确定位相关系，会聚的细小光束是各腔的输出光束在会聚镜后会聚并相干迭加而成的。

4.一种激光装置，由第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)、公共放电阴极(29)、第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)、后表面为凸球面的输出镜(18)、会聚镜(21)、第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)、中空圆台形输出镜支架(25)、会聚镜支架(26)、激光器整体支架(27)和公用水冷套(28)组成，放电管均带有水冷套，第一全反射镜(0)、第二全反射镜(1)、第三全反射镜(2)、第四全反射镜(3)、第五全反射镜(4)、第六全反射镜(5)、第七全反射镜(6)、第八全反射镜(7)、第九全反射镜(8)分别与第一放电管(9)、第二放电管(10)、第三放电管(11)、第四放电管(12)、第五放电管(13)、 第六放电管(14)、第七放电管(15)、第八放电管(16)、第九放电管(17)的左端口真空密封性连接，放电管一一对应地穿过第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)、第三圆盘支架(24)上的圆孔，放电管分别与第一圆盘支架(22)、第二圆盘支架(23)的对应孔间间隙为0.2mm，间隙采用弹性胶填满，放电管水冷套之端口位于第二圆盘支架(23)的右侧，水冷套的水经共用水冷套(28)而排出，放电管与第三圆盘支架(24)对应孔间间隙为0.2mm，放电管右端口经过渡接头与相接于第三圆盘支架(24)对应孔的柯阀管密封性连接，第三圆盘支架(24)的右边与中空圆台形输出镜支架(25)的左端真空密封性连接，后表面为凸球面的输出镜(18)与中空圆台形输出镜支架(25)的右端连接，会聚镜(21)位于后表面为凸球面的输出镜(18)之后并支撑于会聚镜支架(26)，由第一全反射镜(0)和后表面为凸球面的输出镜(18)组成系统对称轴上的二镜腔，由第二全反射镜(1)、第四全反射镜(3)、第六全反射镜(5)、第八全反射镜(7)经后表面为凸球面的输出镜(18)分别与第三全反射镜(2)、第五全反射镜(4)、第七全反射镜(6)、第九全反射镜(8)构成折迭腔，各折迭腔轴线位于以系统对称轴为轴线的同一锥面上，各放电管放电激励其内CO₂混合气体，经各谐振腔的作用，激光器输出一平行光束，平行光束经后表面为凸球面的输出镜后会聚镜的作用而成为细小会聚光束，其特征在于各谐振腔内的光波振荡是受系统对称轴上的二镜腔的输出光束控制的，这个控制是靠后表面为凸球面的输出镜后凸球面表面的部分反射来实现的，输出光束是各腔输出光束构成的一细小平行光束，各输出光束具有确定的相位关系。

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