CN202523969U - 气体激光器 - Google Patents

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Abstract

一种气体激光器，它包括两只伸长电极，两个电极间形成放电间隙，还包括扩散器、散热器、装有叶轮的通风器、补充管，入口位于通风器加压侧，补充管为收缩管，补充管设有输出孔，输出孔朝向通风器吸气方向的散热叶轮。我们提供的实施例可以制造TE型高频跟踪脉冲气体激光器。

Description

气体激光器
技术领域
本实用新型涉及量子电子学，其中包括高频跟踪脉冲气体激光器，具体为准分子激光器、氮激光器和CO2激光器。
背景技术
已知专利RU2334325中描述的气体激光器使用补充气体管来提高跟踪脉冲频率，但是，这不能提高放电间隙的气流速度，无法从根本上提高激光发生跟踪脉冲的频率。
已知专利RU2132104中描述的气体激光器使用高频跟踪脉冲。在这个激光器中，直径较小通风器的电极间隔具有补充管道，其入口位于通风器的输出连接管中。一部分气流通过该连接管，可以帮助提高跟踪脉冲的频率。但是该解决方案的效率不高。
发明内容
本发明的目的是制造具有高频率跟踪脉冲的紧凑型气体激光器。
TE型气体激光器具有可以充气的放电间隙构造，带有两只伸长电极，扩散器，热交换器，径向散热叶轮和补充管，其入口位于通风器加压侧，电极间距离为叶轮外径的0.05至0.25倍，补充管为收缩管，补充管设有输出孔，输出孔朝向通风器吸气方向的散热叶轮。气流的高速度和放电间隙的均一性可保证激光器发生跟踪脉冲的高频率。
提高叶轮旋转频率或者提高其直径就可以在放电间隙提高气体速度。但是提高叶轮旋转频率却造成声波和振动的负面作用增加，影响充气放电性能及激光发射。电极距离轮直径的明显增加使通风器脱离最佳工作状态，无法使气流速度增加（《量子电子学》30卷，№9（2000），第783-786页，《5千赫兹重复脉冲频率大功率KrF激光器的研制》）。
朝向散热叶轮的补充收缩管可以提高通风器的工作效率，提高气流速度，甚至对于电极间距离为叶轮外径的0.05至0.25倍的很小电极距离也有效。补充管为收缩管，朝向通风器吸入侧的散热叶轮，因此通风器增压侧的气流进入高速度和小压力损耗的通风器增压接近方向。形成的能量部分通过再循环气流补充管传递给主要气流，通过放电间隙帮助提高主要气流的速度。此外，形成的最佳补充收缩管排出粒子，粒子以一定的角度快速射向主气流，该角度与补充管的输入方向一致。粒子参与主气流的形成，快速射向放电间隙，并提高放电间隙的气流均一性。使用补充收缩管形成的气流粒子能量提高气流速度，借助于放电间隙的气流均一性可以提高跟踪脉冲的频率，提高系统运行的稳定性和效率。采用朝向散热叶轮的补充收缩管可以提高通过主要放电间隙的气流速度，而无需提高散热叶轮的直径。这样可以提高跟踪脉冲频率而不需要增加气体激光器的尺寸。
补充收缩管收缩高度的电极间距离为叶轮外径的0.1至0.4倍。
根据作者援引的实验表明，通风器轮直径间的最佳比例，放电间隙高度和收缩补充管的最小宽度为上述阐述的内容。在此比例下可以达到给定放电间隙气流的最大速度。
补充收缩管需要进行冷却。任意径向通风器运行时叶轮区域形成的涡流，可以与主要气流进行较低的热交换，这是造成气流通过放电间隙时温度增减的原因。在高频跟踪脉冲下，紧挨涡流的气流线路区电极加热到最高温度，因此可以造成腐蚀。采用补充管及补充管的冷却可以促进气流通过放电间隙的温度保持均衡，提高放射质量，降低电极腐蚀速度。这可以对激光器的稳定运行带来正面作用。在构造上可以进行补充冷却，例如：可以在补充收缩管壁进行冷却。
对连接放电间隙的气体出口和补充收缩管的出口的气体管道进行清洁。放电间隙气体输出区域和补充收缩管的狭窄部分通过放电产物阻滞区域清洁管连接。为形成均一性的放电使用最佳的电极，但是气流的环流形式却不佳。放电间隙的气体出口可能形成阻滞区。为了从阻滞区排出放电产物，采用连接该区域和朝向散热叶轮方向收缩管收缩区域的管道。 补充收缩管收缩区域的气流速度得到实质性提高，借助于喷射作用在阻滞区域排出气体放电的污染产物。这样可以提高放电间隙发出气体的电强度，促进跟踪脉冲频率的提高，对激光器的稳定运行带来正面作用。
该实施例的成果是TE型紧凑气体激光器，该激光器具有补充激光气体的效率高，运行稳定，跟踪脉冲频率高等特点。 
附图说明
图1提供依据实施例生产的激光器腔的横截面。
具体实施方式
 下面通过实施例，并结合附图，对实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
 实施例：
图1中激光器的密封充气腔1内安装主要电极2，3，形成主要放电间隙4。充气腔内还设有扩散器5，散热器6，通风器输入连接管7，散热叶轮8，通风器9。元件10，11之间形成补充收缩管12，补充收缩管12应当弯曲为：补充收缩管的输入口位于通风器9的增压侧，补充收缩管的气体输入区域的输出口对向通风器的散热叶轮8。元件10，11中装有冷却管13。放电间隙4气体输出区域和补充收缩管12的狭窄部分通过放电产物阻滞区域清洁管14相连接。清洁管14环绕预先电离的工作表面15。气流回转位置安装有导向管16。为进行放射输出，安装了小窗（未显示）。主要放电电极2，3与电源连接（未显示）。
在结构中使用了以下几何比例。电极a和叶轮8直径D之间的距离比例为a=（0.05÷0.25）D。补充收缩管的收缩高度b电极与叶轮直径D之间的距离比例为（a+b）=（0.1÷0.4）D。
向主要电极2，3提供高压强电流脉冲。放电间隙4产生充气体积放电，引发激光脉冲。频率运行状态下脉冲间的放电产物从放电间隙中以工作气流的方式排出，该工作气流在充气结构的散热叶轮8中产生。
散热叶轮8旋转，产生的气流通过放电间隙4。主要电极2，3间的距离为散热叶轮8外径D的0.05至0.25倍。
对于通风器的高压，充气结构具有明显的直通截面差。补充管为弯曲收缩管，因此部分气流经过少量损失后，以很高的能量返回到叶轮中，直接接触的过程中提高了主要气流的速度，相应的也提高了放电间隙的气流速度。
补充收缩管的收缩高度b，电极a与叶轮直径D之间的距离比例为（a+b）=（0.1÷0.4）D。该规格范围内达到实施例的最高效率。例如：在激光器模型中，电极间距离a=14毫米，收缩管的收缩高度b=6.5毫米，叶轮直径为110毫米，放电间隙的气流速度比叶轮外径的圆周速度提高了2.9倍。在此条件下，未使用补充收缩管时的放电间隙气流速度比叶轮外径的圆周速度提高了2.2倍。
冷却管13保证同一温度的放电间隙气流的均一性，促进了激光器的稳定工作，对发射质量和电极资源产生正面作用。
电极2和预先电离15区域的放电缓释产物由清洁管14排出，这样可以排除高压空转击穿的可能。
本发明可以用于制造高频重复脉冲气体激光器，包括准分子激光器。高频重复脉冲气体激光器可以用于各种工艺流程。

Claims (4)

1.一种TE型气体激光器，它包括两只伸长电极，两个电极间形成放电间隙，还包括扩散器、散热器、装有叶轮的通风器、补充管，入口位于通风器加压侧，其特征在于，电极间的距离为叶轮外径的0.05至0.25倍，补充管为收缩管，补充管设有输出孔，输出孔朝向通风器吸气方向的散热叶轮。
2.根据权利要求1所述的气体激光器，其特征在于：补充管的收缩高度的电极间距离为叶轮外径的0.1~0.4倍。
3.根据权利要求2所述的气体激光器，其特征在于：补充管的类型为冷却型。
4.根据权利要求1或2或3所述的气体激光器，其特征在于：放电间隙气体输出区域和补充收缩管的狭窄部分通过放电产物阻滞区域清洁管连接。
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