具有分布电感的激光器的制作方法

专利名称：具有分布电感的激光器的制作方法
技术领域：
说明书涉及激光器，并且更特别是涉及具有分布电感的激光器。
背景技术：
机器积分器(Machine integrators)和原设备制造厂已经延伸到由低到中等功率 的、密封的CO2气体激光器驱动的应用范围和种类。可以在激光加工领域中使用高功率的 气体激光器来用于金属或者非金属的标记、划线和钻孔，并且用于材料(例如，金属)的切 割和焊接。对于任何工业激光器的设计的选择是以最大功率水平、可靠性和投资与操作成本 为基础的。对于二氧化碳激光器，最大功率和效率是两个重要因素，并且由气体激光器从激 光增益介质中排出不希望有的余热的能力来确定。可以通过扩散到冷却了的壁上或者通过 使加热过的激光气体从放电区流出来进行排热。

发明内容
在一个一般方面，射频激励的激光器组件包括一对对置的电极和至少一个感应 器。该对对置的电极限定出了中间电极间隙，所述中间电极间隙为激光器在气体介质内部 的传播提供了放电体积。该对对置的电极在中间电极间隙中的无激光区内部限定出了一个 或多个无放电区。至少一个感应器被电连接到两个电极上，并且至少一个感应器的至少一 部分在电极之间在中间电极间隙内部并且在无激光区内部的一个或多个无放电区的内部 延伸。实施例可以包括一个或多个以下特征。例如，无激光区可以是激光不会在其中传 播的区域。无放电区可以是在中间电极间隙中气体介质未被激励的区域。电极可以是环形的和同轴的，从而一个电极为内部电极并且另一个电极为外部电 极，并且中间电极间隙是限定在所述内部电极和外部电极之间的环形间隙。内部电极可以 是中空的。电极在无放电区处的邻近表面可以通过一足够大的距离分开，以防止在无放电区 内部的外部电极和内部电极之间的等离子体放电。所述电极可以通过一足够大的距离分 开，以在所述放电体积内部提供激光束的自由空间传播。所述电极可以通过一距离来分开， 所述距离在放电体积内部提供了激光束的波导传播。激光器组件可以以大约27兆赫的频率工作，并且至少一个感应器可以限定出大 约0.5米的感应器间隔。激光器组件可以包括电连接到两个电极上以在中间电极间隙的放电体积内部产 生放电的射频激励源，并且至少一个感应器限定出了小于大约为射频激励源工作波长的 1/10的感应器间隔。放电体积可以容纳二氧化碳。在无放电区内部的电极 之间的间隙可以比在放电体积内部的电极之间的间隙大，以便防止在无放电区中发生放电。激光器组件可以包括电连接到两个电极上的激励源，以在中间电极间隙的放电体 积内产生放电。激光器组件可以包括安装在中间电极间隙的端部处的共振器反射镜，以限定出用 于在放电体积内部引导激光的共振器。共振器可以是非稳定共振器。该对电极中的每个电极可以是平面的。在另一个一般方面，射频激励的激光器组件包括圆筒形的内部电极、圆筒形的外 部电极和至少一个感应器，所述圆筒形的外部电极与圆筒形的内部电极是同轴的，以在内 部电极和外部电极之间限定出环形的中间电极间隙，该中间电极间隙限定出放电体积。至 少一个感应器被电连接到内部电极和外部电极两者上并且在内部电极和外部电极之间延 伸，从而至少一个感应器的至少一部分延伸通过该中间电极间隙。实施例可以包括一个或多个以下特征。例如，内部电极可以是中空的。至少一个 感应器可以在内部电极和外部电极之间在中间电极间隙的无放电区内部延伸。在无放电区内部的中间电极间隙可以比在放电体积内部的中间电极间隙大，从而 防止在无放电区中发生放电。所述电极可以通过一足够大的距离分开，以在所述放电体积内部提供激光的自由 空间传播。所述电极可以通过一距离来分开，所述距离在放电体积内部提供了激光的波导传播。激光器组件可以以大约27兆赫的频率工作，并且至少一个感应器可以限定出大 约0.5米的感应器间隔。激光器组件可以按由射频激励源所确定的波长来工作。射频激励源可以被电连接 到两个电极上，以在中间电极间隙的放电体积内发生放电。至少一个感应器限定出了小于 大约为射频激励源工作波长的1/10的感应器间隔。放电体积可以容纳二氧化碳。激光器组件可以包括电连接到两个电极上的激励源，以在中间电极间隙的放电体 积内产生激光放电。激光器组件可以包括安装在中间电极间隙的端部处的共振器反射镜，以限定出用 于在放电体积内部引导激光的共振器。共振器可以是非稳定共振器。至少一个感应器可以是未绝缘的，或者至少一个感应器在中间电极间隙内部的至 少那部分可以是未绝缘的。在另一个一般方面，产生激光放电的方法包括提供一对电极，该对电极限定出了 为激光在气体介质内部的传播提供放电体积的中间电极间隙。该对对置的电极在中间电极 间隙中的无激光区内部限定出了一个或多个无放电区。另外，提供至少一个感应器，其电连 接到两个电极上并且在电极之间在中间电极间隙内部以及在无激光区内部的一个或多个 无放电区的内部延伸。在所述放电体积内部产生激光放电，从而至少一个感应器未接触该 放电。在又一个一般方面，产生 激光放电的方法包括提供一对圆筒形的同轴电极，所述 电极限定出了为激光在气体介质内部的传播提供放电体积的环形的中间电极间隙，提供至 少一个感应器，该感应器电连接到两个电极上并且在电极之间在所述中间电极间隙内部延伸，并且在所述放电体积内部产生激光放电。
实施例可以包括一个或多个以下特征。例如，至少一个感应器可以是未绝缘的。在另一个一般方面，射频激励的激光器组件包括一对对置的电极和电极馈通装置 (feedthroughs)，该对电极限定出了为激光在气体介质内部的传播提供放电体积的中间电 极间隙。该对对置的电极在中间电极间隙中的无激光区内部限定出了 一个或多个无放电 区。电极馈通装置各从一个电极延伸到另一个电极上并且通过所述中间电极间隙。每个电 极馈通装置被配置成适合于在第一模式下运行并且被配置成适合于在第二模式下运行，在 所述第一模式中，感应器通过电极馈通装置电连接到两个电极上以在电极之间在中间电极 间隙内部延伸，在所述第二模式中，射频功率源通过电极馈通装置电连接到两个电极上。实施例可以包括一个或多个以下特征。例如，第一电极馈通装置可以按第一模式 来工作，并且第二电极馈通装置可以按第二模式来工作。在另一个一般方面，射频激励的激光器包括一对对置的电极、激励源、共振器反射 镜和至少一个电连接到所述两个电极上的感应器，该对电极限定出了为激光在气体介质内 部的传播提供放电体积的中间电极间隙，所述激励源电连接到两个电极上以在所述中间电 极间隙的放电体积内部发生激光放电，所述共振器反射镜安装在中间电极间隙的端部处以 限定出用于在放电体积内部引导激光的共振器。该对对置的电极在所述中间电极间隙中的 无激光区内部限定出了一个或多个无放电区，和至少一个在电极之间在所述中间电极间隙 内部并且在无激光区内部的一个或多个无放电区内部延伸的感应器。无放电区是在中间电极间隙内部气体介质未被激励的区域。所述无激光区是其中 未传播激光束的区域。激光在由所述中间电极间隙所限定出的放电体积内部传播。射频激励的激光器设计有沿电极的长度分布的一个或多个感应器，感应器的数量 取决于来自射频源的射频信号输出的波长。感应器有效地缩短了传输线的有效长度并且沿 电极减小了电场中的纵向变化。因此，射频激励的激光器以沿电极长度的更均勻地分布的 电压分布来工作，以能够增加电极的长度或者尺寸并且增加输出功率。因为感应器和感应器布置延伸通过所述中间电极间隙，所以感应器还可以在电极 之间并且沿电极的长度提供机械加强，以减小中间电极间隙内部的下垂或者翘曲。除非另外限定，本文中所使用的技术和科学术语与本发明所属技术领域的普通技 术人员的通常理解具有相同的意思。虽然在本发明的实践或者试验中可以使用与本文中所 描述的相似或等同的方法和材料，但是下面描述了合适的方法和材料。此处以参考的方式 加入所提到的全部文献、专利申请、专利及其他参考书目的全部内容。在矛盾的情况中，将 参照本说明书，包括定义。另外，所述材料、方法和实例仅是例证性的并非用来限制。本发明的其他特征和优点从以下的详细说明和权利要求将显而易见。


图IA是沿纵向方向截取的射频激励的激光器的截面透视图；图IB是沿纵向方向截取的图IA的射频激励的激光器的截面视图；图2是图IA的射频激励的激光器的略图；图3A是从图IA的剖面300截取的截面放大图；图3B是从图IB的剖面301截取的截面放大图4是沿图IA的4-4截取的截面的轴向视图；图5是沿图4的剖面500截取的截面的轴向视图； 图6是图IA的射频激励的激光器的一个实施例的一部分的侧面横截面视图的略 图；图7是可用于图IA的激光器中的感应器布置的横截面透视图；图8A和8B是沿图IB的剖面8_8截取的两个不同实施例的横截面的轴向视图；图9A和9B是可用于图IA和IB的激光器中的内部电极的两个不同实施例的轴向 透视图；图10是可用于图IA和IB的激光器中的外部电极的透视图；图11是沿图IA和IB的激光器和其他激光器的电极的电场分布与长度之比的曲 线图；图12A和12B是显示沿激光器的电极的亮度关系的曲线图；图13是可用于图IA和IB的激光器中的外部电极的另一个实施例的透视图；图14是图IA和IB的激光器的另一个实施例的示意性的纵向横截面视图；以及图15是图IA和IB的激光器的平面实施例的横截面视图。在不同附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施例方式参见图1A、1B和2，射频(RF)激励的激光器100包括一对限定出中间电极间隙115 的对置的电极105、110，该中间电极间隙115提供了用于激励气体介质的放电体积，以电充 能(electrically pump)激光器。如图1_2所示，激光器100具有环形的几何形状。在环 形的几何形状中，电极105是外部圆筒形电极105，并且电极110是内部圆筒形电极110，该 内部圆筒形电极110沿所述外部电极105的内部开口同轴地延伸以限定出所述环形的中间 电极间隙115。可以通过使用水冷系统冷却电极105、110中的一个或多个(例如，外部电极105) 来扩散地冷却激光器100。激光器100可以利用给内部电极110和外部电极105提供功率 的射频(RF)激励源120来工作。激光器100的光学共振器是由前反射镜125与后反射镜 130和两个电极105、110形成的。因此，在电极之间的放电体积(或者射频场)中发生激光 气体的激励。共振器的设计产生了方位偏振波束。在一个具体的实施例中，激光器100是二氧化碳(CO2)气体激光器，其是以包含二 氧化碳(CO2)、氦(He)、氮(N2)和可能的一些氢(H2)、水蒸气和/或氙(Xe)的增益介质为基 础的激光器。利用射频源120来工作的CO2气体激光器100可以发射从大约9到11 μ m之 间并且特别是大约10. 59 μ m的波长。沿纵轴线135延伸的电极105、110可以具有大约1. 3 米的纵向长度并且直径的数量级为几百毫米，并且可以在(例如)大约70-90毫巴的压力 下限定出大约6毫米的中间电极间隙。间隙115的尺寸与该源的频率和间隙115内的压力 有关；因此，如果需要特定大小的间隙115，从而于是可以调节该源频率和该间隙115内的 压力。例如，如果间隙的尺寸减小了，则增加频率和间隙压力。激光器100包括一个或多个带有感应器145的感应器布置140，所述感应器145被 横跨电极105、110的连接系统(如下描述和显示的)电连接。如以下所描述的，连接系统和感应器145从中间电极间隙115延伸到外部电极105的外面(在大气压下)，该中间电极间隙关于大气密封并且处于真空下。感应器145是产生感应损耗的任何设备，但是其具有 低电容性和电阻性损失。此外，参见图3A-7，感应器145包括导电棒或者馈通装置315，其接触在真空内的 内部电极Iio的外表面并且延伸通过外部电极105的密封的真空开口 310。感应器145还 包括引线360，利用(例如)螺钉362可拆卸地将引线360连接到馈通装置315上。感应器 145由引线360电连接到外部电极105上，这形成了与外部电极105的外表面的合适的电接 触。例如，引线360可以利用螺钉365被附接到外部电极105的外表面上，所述螺钉365被 拧入到形成在外部电极105的外表面中的开口 367中。通过除去螺钉362和365，可以调整 引线360相对于外部电极105的外表面的位置，并且因此可以将从馈通装置315到外部电 极105的当前长度调整为调整由感应器145产生电感的值。因此，可以在不必打开真空密 封或者除去馈通装置315的情况下轻易地调节感应器145的电感。导电棒315在一端处终止于挠性的导电接头320，该导电接头320接触内部电极 110的外表面325。中心的导电棒315可以由适合于在真空内工作并且能经得起间隙115内 的强电流和高温的材料制成的。此外，导电棒315是非磁性的，例如，棒315可以由铜、铝或 者黄铜制成。类似地，导电接头320可以是铍铜合金的弹簧夹。导电棒315在间隙115内 未被绝缘；也就是说，其没被一外部绝缘体覆盖物覆盖。连接系统305将感应器145连接到两个电极105、110上并且提供了模块化系统以 便在开口 310处能有三种不同的工作模式。在一种模式中，将馈通装置315插入通过开口 310并且附接连接系统305和引线360以提供感应器布置140。在另一种模式中，在螺钉 362处从连接系统305上拆下引线360，并且连接系统305提供了用于利用馈通装置315来 作为功率源位置的装置。在又一种模式中，除去引线360和馈通装置315，并且在连接系统 305处附接罩盖(具有窗口)。开口 310被连接系统305和外部电极105之间的密封系统真空密封。连接系统 305包括密封适配器330，所述密封适配器330通过(例如)钎焊或者焊接被附接到外部电 极105的外表面上。在全部三种工作模式期间，密封适配器330保持附接到外部电极105的 外表面上，因此起到了用于各种设备的适配器的作用，该各种设备可以在不同模式中连接 到其上。密封适配器330是由可以被焊接或者钎焊到外部电极105上的任何材料制成的， 例如，如铝的金属。连接系统305还包括盖子340，所述盖子340被真空密封到密封适配器 330上，该密封适配器330具有中间垫圈335和由0形环345、350提供的0形环密封件。盖 子340可以由如塑料和陶瓷的任何不导电的或者介电的材料制成。垫圈335可以由任何不 导电的材料制成，该不导电的材料可以在真空内工作，例如，陶瓷。当按除去馈通装置315和引线360并且将罩盖放置在密封适配器330上的模式中 工作时，可以除去垫圈335和盖子340两者。此外，当在除去了引线360但是馈通装置315 为功率源提供了馈通装置的模式中工作时，垫圈和盖子340保持附接。特别是参见图8A和8B，导电棒315可以在中间电极间隙115的无放电区800的内 部延伸，其中，无放电区800在中间电极间隙115的无激光区内。无放电区800是中间电极 间隙115内的区域，其中气体介质未被激励。中间电极间隙115的无激光区可以(例如)由两个稳定器(例如，在美国专利No. 6，285，703中显示并使用的稳定器5，在此以引用的方式加入其全部内容)来形成。所 述稳定器按方位角彼此相反地设置在内部和外部电极之间。稳定器是由如陶瓷材料的绝缘 材料构成的，并且它们可以用来在反射镜中的一个的侧面处相对于外部电极105来保持内 部电极110。一个稳定器可以定位成紧邻出射窗。此外，因为无放电区800在无激光区内，所以激光不会在无放电区800内传播，并 且激光不会被存在的无放电区800中断(因为，激光不会在无放电区800内传播)。导电棒315被放置在无放电区800内，以防止导电棒315发热并且防止在共振器 内产生电弧。此外，在无激光区内设置无放电区800，以使导电棒315能够延伸通过共振器 而不干扰激光传播。无放电区800是通过改变中间电极间隙115的尺寸来形成的。在图8A和8B和10 中所示的一个实施例中，在无放电区800中和/或其附近的外部电极105的内表面925和 内部电极110的外表面325之间的距离805是足够大的，以防止或者抑制无放电区800内 部的外部电极105和内部电极110之间的等离子体放电(因此，等离子体不会在无放电区 800内部点燃)。另一方面，在无放电区800外部的电极105、110的邻近表面之间的距离 810足够小，以促进在激光器100的放电体积802 (无放电区800外部的体积)内部的外部 电极105和内部电极110之间的等离子体放电。换句话说，无放电区800内部的电极105、 110之间的间隙115比放电体积(在无放电区800的外面)内部的电极105、110之间的间 隙115更大，以便防止在无放电区800中出现放电。从无放电区800中消除放电对于激光 器100的工作来说是不必要的；而是，在激光器100的设计中通过避免过热和形成电弧来改 进感应器145的性能，所述过热和形成电弧是由感应器145与放电的交互作用所引起的。此外，电极105、110的邻近表面之间的距离810可以足够大，以提供激光在放电体 积内的自由空间传播(以便电极105、110不会起波导的作用)。通过将间隙115制造得足 够宽以能够自由空间传播，可以在27兆赫的频率下激励放电，这不需要任何有损耗的传输 线的专门管理或者将另外的射频供给大约1米长的电极105、110。无论如何，在放电体积内 而不是无放电区800内促进了激光的传播。反射镜125、130被安装在中间电极间隙115的端部处，以限定出用于在放电体 积内部引导激光的共振器。可以按这样的方式来制造和加工反射镜125、130，即可以被 认为是平面的非共焦的混合稳定-非稳定的共振器的环形等价物。例如，在美国专利 No. 6，285，703中可以得到反射镜125,130和电极105,110的详细设计。例如，第一反射镜 可以具有大致环形的凹形反射面，并且第二反射镜可以具有大致圆锥形的反射面，以用于 使激光辐射偏转到第一反射镜的反射面的方位角相反的区域中，并且反射镜中的一个可以 在其反射面的方位角区域内具有光束出射窗，反射镜的反射面中的一个可以包括用于影响 方位角倾斜度的方位角偏转影响装置，以当激光辐射在反射镜125、130之间来回反射直到 其到达出射窗时逐渐地转移所述激光辐射。此外，参见图9A和9B，内部电极110的外表面325可以形成有局部的凹陷905 (如 图8A和9A所示)，或者内部电极110的外表面325可以形成有凹槽或狭缝910 (如图8B和 9B所示)。凹陷905和狭缝910可以形成在内部电极110的外表面325内，以增加无放电区 800中和/或其附近的外部电极105的内表面925和内部电极110的外表面325 (也就是， 电极105、110的邻近表面)之间的距离805，以防止或者抑制无放电区800内的外部电极105和内部电极110之间的等离子体放电。凹陷905和狭缝910可以具有任何合适的形状 和尺寸。例如，凹陷905可以是多边形(例如，正方形或者矩形)或者圆形或者椭圆形。凹 陷905和狭缝910通常可以具有大约10-20毫米的宽度(或者与间隙115的尺寸成比例)， 并且例如可以以180°周向地间隔开。凹陷905和狭缝910的尺寸决定了无放电区800的 尺寸；因此，如果凹陷905和狭缝910的尺寸比无激光区的尺寸大则是有益的。
激光器100包括沿电极105、110的长度的足够多的感应器布置140，以减小或者 最小化沿电极105、110的长度的电压分布中的纵向变化，因为电压分布中的变化能引起间 隙115内的气体温度、激光器100的电子能量、放电亮度和增益的变化。此外，电压分布变 化的减小能使激光器100以更高的电光效率来工作并且按比例地为更大电极提供功率。对 于在大约27兆赫的频率下工作的射频激励的激光器，激光器100可以每隔0. 5米包括大约 一个感应器145。作为另一个实例，对于在大约80-100兆赫的频率下工作的射频激励的激 光器，激光器可以沿纵向长度每隔5-10厘米包括大约一个感应器145。因此，通常，感应器 之间的间距可以小于射频激励源工作波长的大约1/10。例如，参见图11，在激光器100的纵向长度L上显示出了没有感应器布置140并具 有终端馈给的射频激励的激光器的电场分布状态E (线1100)、没有感应器布置140并且没 有终端馈给的射频激励的激光器的电场分布状态E (线1105)和具有感应器布置140的射 频激励的激光器100的电场分布状态E(线1110)。激光器100的电场分布状态在激光器的 端部相对于中间未显示出显著的变化。在图12A和12B中也图解了该现象，其中图12A显示 了在沿没有感应器布置140的射频激励的激光器的放电体积的不同长度1205、1210、1215、 1220,1225处放电的亮度分布1200，并且图12B显示了具有感应器布置140的射频激励的 激光器100的放电体积的不同长度1255、1260、1265、1270、1275处的放电的亮度分布1250。内部电极110可以具有如图4和5中所示的中空的圆筒形形状。作为替代，内部 电极110可以具有如图8A和8B所示的实心的圆柱形形状，或者具有如图9A和9B所示的 大致实心的圆柱形形状(其中，沿侧平面可以形成如凹槽的其他构造)。另外，参见图4和 5的设计，在具有中空的中心的同时，内部电极110可以仍然在外表面和中空的中心之间具 有如开口的构造。如图10所示，外部电极105设计成有两个同心圆筒体，该两个同心圆筒体被焊接 在一起以形成环形间隙，在该环形间隙中，沿从电极105的一端到另一端的螺旋路径来缠 绕冷却水管，以为冷却电极105的冷却水提供路径。如图13所示，在另一个实施例中，外部 电极105可以设计成具有冷却水管1300的单个圆筒，所述冷却水管1300沿电极105的外 表面1305沿螺旋路径缠绕。其他实施例已经描述了很多实施例。然而，很清楚，可以进行各种改进。因此，其他实施例在 权利要求的范围内。射频激励的激光器100可以是气体激光器，该气体激光器使用能对例如Xe、CO、 CO2, Rb或者Cs的射频源起反应的任何增益介质。例如，在其他实施例中，可以将光束整形望远镜(telescope)集成到激光出射口 上，以产生高质量的圆形的对称光束。激光共振器可以是不稳定的共振器。
参见图14，在另一个实施例中，在需要或者使用许多馈给而不是单个馈给的情况中(例如，图2中所示)，感应器布置140中的一个或多个可被用作射频馈通装置的端口。 这样的设计可与固态(也就是说，基于晶体管的)射频发生器/模块结合使用，每个模块 1400馈给一感应器布置140。 在其他实施例中，感应器145可以完全在真空内，以便它们不会延伸通过真空密 封。为了按该方式来安置感应器145，将感应器145连接到外部电极105的内表面上。在该 实施例中，连接系统还可以被配置成接触外部电极105的内表面，并且可以在外部电极105 的内表面和连接系统之间设置密封件。在其他实施例中，电极105、110的邻近表面之间的距离810可以足够小，以在放电 体积内部提供激光器的波导传播(从而电极105、110起波导的作用)。此外，参见图15，在另一个实施例中，具有平面结构的射频激励的激光器1500包 括如以上所述的感应器布置140的感应器布置1505。在该情况中，激光器1500具有平面电 极1510、1515，该平面电极1510,1515限定出平面的中间电极间隙1520。作为另一个实例，引线360可以靠着外部电极105的外表面被接合地偏置。作为 另一个实例，引线360可以被焊接到外部电极105的外表面上。
权利要求
一种射频激励的激光器组件，包括一对限定出中间电极间隙的对置的电极，该中间电极间隙为激光在气体介质内部的传播提供放电体积，其中，该对对置的电极在该中间电极间隙中的无激光区内部限定出了一个或多个无放电区；以及至少一个感应器，其电连接到两个电极上，并且在该电极之间在该中间电极间隙内并在该无激光区内的一个或多个无放电区的内部延伸。
2.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该无激光区是激光不会在其中传播的区域。
3.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该无放电区是该中间电极间隙内部气体介 质没有被激励的区域。
4.如权利要求1所述的激光器组件，其中该电极是环形的和同轴的，从而一个电极为 内部电极并且另一个电极为外部电极，并且该中间电极间隙是在该内部和外部电极之间所 限定出的环形间隙。
5.如权利要求4所述的激光器组件，其中，该内部电极是中空的。
6.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该电极在无放电区处的邻近面被足够大的 距离分开，以防止该无放电区内部的外部电极和内部电极之间的等离子体放电。
7.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该电极被足够大的距离分开，以在该放电体 积内提供激光束的自由空间传播。
8.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该电极被一距离分开，该距离在该放电体积 内提供激光束的波导传播。
9.如权利要求1所述的激光器组件，该激光器组件以大约27兆赫的频率工作，其中，至 少一个感应器限定出了大约0. 5米的感应器间隔。
10.如权利要求1所述的激光器组件，还包括射频激励源，该射频激励源电连接到两个 电极上以在该中间电极间隙的放电体积内产生放电，其中，该至少一个感应器限定出了小 于该射频激励源工作波长的大约1/10的感应器间隔。
11.如权利要求1所述的激光器组件，其中该放电体积容纳有二氧化碳。
12.如权利要求1所述的激光器组件，其中，在该无放电区内的该电极之间的间隙比在 该放电体积内的该电极之间的间隙大，以便防止在该无放电区中发生放电。
13.如权利要求1所述的激光器组件，还包括激励源，该激励源电连接到两个电极上以 在该中间电极间隙的放电体积内产生放电。
14.如权利要求1所述的激光器组件，还包括共振器反射镜，该共振器反射镜安装在该 中间电极间隙的端部处以限定出用于在该放电体积内引导激光的共振器。
15.如权利要求13所述的激光器组件，其中，该共振器是不稳定共振器。
16.如权利要求1所述的激光器组件，其中，该对电极的每个电极是平面的。
17.一种射频激励的激光器组件，包括圆筒形的内部电极；圆筒形的外部电极，其与该圆筒形内部电极是同轴的以在该内部和外部电极之间限定 出环形的中间电极间隙，该环形的中间电极间隙限定出放电体积；以及至少一个感应器，其电连接到该内部电极和外部电极两者上并且在该内部电极和该外 部电极之间延伸，从而该至少一个感应器延伸通过该中间电极间隙。
18.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该内部电极是中空的。
19.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该至少一个感应器在该中间电极间隙的 无放电区内部的该内部电极和该外部电极之间延伸。
20.如权利要求19所述的激光器组件，其中，在该无放电区内的该中间电极间隙比在 该放电体积内的该中间电极间隙大，以便防止在该无放电区中发生放电。
21.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该电极被足够大的距离分开，以在该放电 体积内提供激光的自由空间传播。
22.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该电极被一距离分开，该距离在该放电体 积内提供激光的波导传播。
23.如权利要求17所述的激光器组件，该激光器组件以大约27兆赫的频率工作，其中， 至少一个感应器限定出了大约0. 5米的感应器间隔。
24.如权利要求17所述的激光器组件，还包括射频激励源，该射频激励源电连接到两 个电极上以在该中间电极间隙的放电体积内产生放电，其中，该至少一个感应器限定出了 小于该射频激励源工作波长的大约1/10的感应器间隔。
25.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该放电体积容纳有二氧化碳。
26.如权利要求17所述的激光器组件，还包括激励源，该激励源电连接到两个电极上 以在该中间电极间隙的放电体积内产生激光放电。
27.如权利要求17所述的激光器组件，还包括共振器反射镜，该共振器反射镜安装在 该中间电极间隙的端部处以限定出用于在该放电体积内引导激光的共振器。
28.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该共振器是不稳定共振器。
29.如权利要求17所述的激光器组件，其中，该至少一个感应器是未绝缘的。
30.一种产生激光放电的方法，该方法包括提供一对限定出中间电极间隙的对置的电极，该中间电极间隙为激光在气体介质内部 的传播提供放电体积，其中，该对对置的电极在该中间电极间隙中的无激光区内部限定出 了一个或多个无放电区；提供至少一个感应器，其电连接到两个电极上，并且在该电极之间在该中间电极间隙 内并在该无激光区内的一个或多个无放电区的内部延伸；以及在该放电体积内产生激光放电，以使该至少一个感应器不会接触该放电。
31.一种产生激光放电的方法，该方法包括提供一对圆筒形的同轴电极，该对电极限定出了环形的中间电极间隙，该环形的中间 电极间隙为激光在气体介质内的传播提供了放电体积；提供至少一个感应器，其电连接到两个电极上并且在该电极之间在该中间电极间隙内 延伸；以及在该放电体积内产生激光放电。
32.如权利要求31所述的方法，其中，该至少一个感应器是未绝缘的。
33.一种射频激励的激光器组件，包括一对限定出中间电极间隙的对置的电极，该中间电极间隙为激光在气体介质内部的传 播提供放电体积，其中，该对对置的电极在该中间电极间隙中的无激光区内部限定出了一 个或多个无放电区；以及电极馈通装置，每个电极馈通装置从一个电极延伸到另一个电极并且通过该中间电极 间隙，其中，每个电极馈通装置被配置成适合于在第一模式中和第二模式中工作，在该第一 模式中，感应器通过该电极馈通装置电连接到两个电极上以在该电极之间在该中间电极间 隙内延伸，在该第二模式中，射频功率源通过该电极馈通装置电连接到两个电极上。
34.所述射频激励的激光器组件，其中该电极馈通装置中的至少一个在第一模式中工 作并且该电极馈通装置中的至少一个在第二模式中工作。
35.一种射频激励的激光器，包括一对限定出中间电极间隙的对置的电极，该中间电极间隙为激光在气体介质内部的传 播提供放电体积，其中，该对对置的电极在该中间电极间隙中的无激光区内部限定出了一 个或多个无放电区；激励源，其电连接到两个电极上以在该中间电极间隙的放电体积内产生激光放电；共振器反射镜，其安装在该中间电极间隙的端部处以限定出用于在该放电体积内引导 激光的共振器；以及至少一个感应器，其电连接到两个电极上并且在该电极之间在该中间电极间隙内并在 该无激光区内的一个或多个无放电区的内部延伸。
全文摘要
本发明涉及一种射频激励的激光器组件，包括一对对置的电极和至少一个感应器。该对对置的电极限定出了中间电极间隙，所述中间电极间隙为激光在气体介质内部的传播提供了放电体积；该对对置的电极在所述中间电极间隙中的无激光区内部限定出了一个或多个无放电区。至少一个感应器电连接到两个电极上并且在所述电极之间在所述中间电极间隙内部并在无激光区内部的一个或多个无放电区之内延伸。
文档编号H01S3/223GK101849331SQ200880114131
公开日2010年9月29日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年11月2日
发明者F·J·维拉里尔绍塞多, J·戴勒, P·丹尼尔, S·苏姆雷恩, V·格朗松 申请人:通快公司;通快激光与系统工程有限公司