专利名称：多重折叠式激光系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光共振器，更具体地说，本发明涉及的气体激光系统，其中的激光辐射光程，是用一多重折叠式共振器来延长的。
市售的气体激光器只能提供有限的单位长度的功率输出容量。就典型的数值而论，CO2激光器的上限约为0.6瓦/厘米。因此，当将CO2激光器用在需要高输出功率(约30瓦)的应用场合时，共振器的长度约长50厘米。所制得的系统结构，机械结构复杂，但不坚固或不可靠，而且携带时受到限制。而在波导激光器与镗孔的瓷性材料一起使用时，长的共振器长度意味着制造过程相当困难，因为这要求严密的机械加工公差，故产量低，生产成本高。
Chenausky等人在4，429，398和4，438，514号美国专利中采用反射镜折叠光程来解决长度问题，从而以适当增加宽度为代价，在总的共振长度上取得某种缩短。在4，429，398号专利中，两个平行的波导是由一对在共用块体里的折叠反射镜作光耦合的。这种结构导致有限量的衍射损耗，通过将自由空间里的传播距离减至最小，可将这种损耗降低但不能消除。4，438，514号专利展示逐步的改进，它用一个第三对角波导以头尾地连接两个平行波导。由于这些波导是串接的，激光共振腔会有一系列的平行波导、一Z字形折叠的波导或一环形装置。
DeMaria在第3，361，987号美国专利中，应用总的内反射，使采用固体或液体放大媒质的共振器，以连续折叠的光程增加多边折叠式激光光程的有效增益长度。Nakagome等人在第2，033，648A的英国专利申请中，采用类似结构，以在半导体光放大器中取得长的光程。DeMaria和Nakagome应用总的内反射，要求选择激光媒质和匹配媒质的折射率以取得适当的反射角。反射媒质可以环绕光媒质，或者也可以被沉积在固态媒质的端面上。DeMaria建议使用浸入液态氧中的红宝石激光元件。所需的折射率匹配显著地增加了制造和操作激光器的困难。在折射率与一仅差百万分之几的气体激光器中，总的内反射不能用作光程折叠工艺方法。
可以使共振器模截面按比例增大以保持激光媒质的容积不变而缩短共振器的长度。然而，在激光共振腔的横截面不能大过一上限尺寸，例如氦氖激光器的毛细孔径，或者波导CO2激光的小通道时，缩短长度的标准工艺方法一直以来都要将激光共振器分成较小的分段，并使这些分段与反射镜或棱镜相连接。
以激光器为基体的系统(laser-basedsystem)的成功实现，可以从激光共振器尺寸的急剧缩小而得到极大的好处，特别是激光共振腔总长度可以认为是极限参数。事实上，所有需要便于携带和结构紧固的用途都由于总共振腔长度的缩短而得到增加。
本发明的主要目的是创造一种小巧而紧固的气体激光共振器，该共振器通过多重折叠而使其总尺寸惊人的减小。
本发明的另一个目的是要消除在多重折叠式激光媒质中对总内反射的要求。还有一个目的是要使多重折叠式激光光程的校整问题减到最小。
这些目的由于采用在激光共振器扩展区中产生多重折叠式的激光光程的技术而得到了满足，从而各光程分段可以用一组沿共振器周边放置的前表面反射元件而彼此连接起来。激光共振器可以用在气体激光振荡器或放大器中，而且既可以用在脉冲模式也可以用在连续波模式。此外，这种共振器涉及叠层系统，它能使包含折叠式光程的小块片(单位块片)(minims(unitliles))组装成较大的畴。反射镜最好环绕小块片并配置成基本上是矩形的结构。不需相应增加折叠元件的数目，只要延长折叠元件的长度就可以取得格外长的激光光程。所得的畴以均匀隔开而又相交光程的格栅而完全复盖该平面。
最好将这些原理引入一个具有一陶瓷块和一相交波导多重折叠光程的波导气体激光系统中。激光共振器的反射镜可以集中附装在陶瓷块上，以增加激光共振器的使用年限和缩小其尺寸。使用一闭合环路的光程，其中在该光程相对端处的输出耦合器和反射镜是在单个光学件的相邻区域上，可以进一步将校整问题减到最少。
关于多重折叠式激光共振器和延长光程的方法以及它们的另外目的和优点，这些被认为是本发明的特征的新颖特点，将从随后的叙述连同附图，在以实例来说明本发明目前的最佳实施例中得到更好的理解。然而，很快就会知道，附图的目的只不过是为了说明和叙述，而不是作为确定本发明的范围。
图1A是一个呈等进三角形形状的闭环小块片。
图1B是一个呈矩形形状的闭环小块片。
图2是一个配置成等边三角度的叠层式闭环配置形式。
图3A是一个叠层式矩形闭环结构。
图3B是叠层式矩形闭环结构的另一个实施例。
图4是一个叠层式矩形开环结构。
图5是叠层式矩形开环结构的另一个实施例。
图6是一个三维的矩形开环结构。
图7是一个矩形二维激光共振器的分段透视图。
图8是沿图7中线8-8截取的激光共振器结构的剖面视图。
图9是密封式激光头的剖视图。
图10是图9中所示的密封式激光头透视图。
图1A是一个呈等边三角形形状的最小表面面积的简单表面元件(小块片)21。小块片21通过三面反射镜23传播光程，而结点17位于光程19和反射面23的交界处。如结点17之间的间隔为“a”，则总的光程长度为“3a”，而小块片21的周边长“6a”。
图2是一个呈等边三角形的叠层小块片27组件，它具有总反射镜31和位于同一结点的部分反射镜33，形成一个闭环光程。通过以这种方法式层叠小块片，光程19与图1的单一小块片构造相比是加长了，而且等于叠层小块片27的周长。叠层三角形的总光程长度受叠层小块片27周长的限制。尽管可能使用三角形小块片来产生平面中的折叠光程，但在二维区域中要得到格外长的光程只有一种方法，即增加该组件的总尺寸。
图1B是一个呈矩形形状的单一小块片25。小块片25通过四面反射镜23传播光程19，其结点17位于光程19与反射镜23的交界处。
参考图3A，组件26是通过将六个正方形的小块片29层叠成三列二行得到的。内反射18是光程自身的交点。所得的多重折叠式光程相交格栅可以用四个操作参数来唯一地确定。这四个参数是“i”是沿组件一个边缘(图3A示出沿X轴的三条边缘)的结点数;“j”是沿组件正交的一个边缘(图3A示出沿Y轴的两条边缘)的结点数;“a”是沿“i”边缘结点之间的间隔;而“b”是沿“j”边缘的结点间隔。所得组件以规定的“i”和“j”来分类，其尺寸可从挑选格栅参数“a”和“b”加以换算。因此，选定图3A中的结构为M(3，2)，式中指数i＝3和指数j＝2。
在例如图3A所示的叠层式闭环结构中，总反射镜31和部分反射镜33位于同一结点处。最有效的层叠是一种闭环“准方”结构，如图3B所示，图中的结构切除了一个顶角，以提供光程19的入射口与出射口。从功能的观点来看，最好选用“准方”结构，即一种组件，其指数相差正一或负一，例如M(3，4)或M(5，4)。当光程多重折叠成“准方”时，一给定的光程长度具有最小的结点数。当组件26用作激光共振器时，它可以有任一种多边形状，但使用矩形折叠型将允许在一给定面积中有一最密集的光程填充。已经发现，最好的折叠反射镜的“准方”布置是45度的反射(a＝b的正方形小块片)。
如图3B所示，一块光学基底35可以“中分镀膜”，以合并总反射镜31和部分反射镜33，该光学基底装入一个万向支架中以作适当调整，调向波导格栅。基底35安放在垂直光程19的入射分段的位置上。使用单一的光学基底35，因为只需要一个支架，故可以得到成本较低的光学装置。因为部分反射镜33和总反射镜不需要独立调整，故调整工作比较容易。建议采用平-平结构的波导激光器，因为在这种解决方案中优选了平面反射元件。
在部分反射镜33和总反射镜31放在不同的结点上的开环配置，在图4中选定为M(15，2.5)，在图5中选定为(2.5，2)。当部分反射镜33放置在一顶角上，而总反射镜31放置在相对的顶角上(见图4)时，一光轴保持在入射通道和出射通道之间，并具有由通道间隔所确定的补偿。由于输出光束与输入光束平行，故这是一种用作单通放大器的最佳结构。当在共振器中使用而需要引进特殊的光学元件时，例如波长控制用的棱镜或光栅，共振腔控制用的压电元件，或腔内电光或声光元件，或有限曲率半径的总反射镜或部分反射镜，最好选用允许这些元件独立安装的开环结构。
合格的成套闭环结构是用层叠小块片制成的，得到的组件是通过挑选两个没有共同的最小公分母的指数“i”和“j”的整数值来确定的。因此，举例说，M(4，5)可以接受，但M(4，6)不可接受，因为整数4和6都可以被2整除。
令“i”、“j”之一或两者都等于半整体，例如M(1.5，2)或M(1.5，2.5)，可以为开环配置产生相似的型式。
组件参数“a”、“b”、“i”和“j”可以用来确定二维格栅的下列激光参数激光器参数符号表达式激光器尺度X，Yia，jb总光程长度 L 2ija2+ b2]]>开环结点反射数R2(i+j-1)内交义数C(2i-1)×(2j-1)/2闭环结点反射数R2(i+j)内交叉数Ci(j-1)+j(i-1)在这些公式中没有考虑闭环结构中切去的顶角。
通过选择这些参数的数值和解出上述表达式，就可以设计出共振器。例如，可以选择光程长度(L)＝50厘米以将结点总数减至最少。这一点对于具有低的本征增益的系统的应用场合是重要的，因为每一个结点都会导致由于低于最佳的镜面反射率所引起的损耗。选择闭环“准方”结构时，i＝2，j＝3。如果使用正方形小块片(a＝b)，则结点间隔“a”算得为2.95厘米，在X＝5.89厘米和Y＝8.84厘米时，A＝52平方厘米。
相反，对于有高的本征增益的激光器而言，如果要使一定表面积中的光程长度尽量大，则不论结点数是多少，可使用不同的解决方法。这些选用的参数是A＝52平方厘米(与前例相同)，i＝4，j＝5(还是一个闭环“准方”的图形)，而且又再使用正方形小块片(a＝b)，因此，结点间隔“a”算得为1.61厘米，X＝6.45厘米，Y＝8.06厘米，从而产生一个91厘米的光程长度(L)。
图6说明如何使本发明的原理应用到三维结构。图示一简化的开环图形有四面反时镜37。总反射镜31和输出耦合器33相对于光程19和折叠反射镜37配置，通过激光共振腔里的各个连续反射，使得能提高光程。
图7和图8描绘出波导波导气体激光系统里的激光共振器47的最佳实施例，该共振器包括多边形陶瓷块体49，在块体49中形成的交叉波导57，反射镜59，带有总反射镜63和在单块光学基底62上“中分镀膜”的输出耦合器61。
各波导中装有气体激光增益媒质。任何一种能起激光作用的气体混合物都适用于这种多重折叠式波导气体激光结构中作为增益媒质。用于气体激光器的典型气体包括二氧化碳，氩气和氦氖气体。最好选用波导CO2激光器，其中的混合物是氙、二氧化碳、氮和氦，它们间的典型比例为5-10-20-65%。
当使用矩形光程型式时，陶瓷块体49相对的垂直外表面55是互相平行的。反射镜59平行安装在块体49的垂直外表面55的邻近。在第二折叠反射镜上的入射角最好互补于第一折叠式反射镜上的入射角，以产生规则而均匀间隔的光程。在以层叠正方形小块片而得到的组件的情况下，波导57相对反射镜59成45度和135度角而安置，而在每次对反射镜的入射时，都有九十度的反射光线。
在只用一个输出耦合器61和一个反射镜63的情况下，通过将一个以上激光共振器47串联连接，或者用一个串联连接到一个或更多个放大级的激光共振器47，可以产生较高的功率输出。这些放大级可以是标准的放大器，或者可以利用本发明的多重折叠式设计。利用放大用的本设计需要用有防反射镀膜的窗口代替输出耦合器61和反射镜63。
陶瓷块体49是由例如氧化铝或氧化一类的固态陶瓷组成的。块体49有基本上平行于第二水平表面53的第一水平表面51，以及四个垂直的外表面55。块体49包括一系列的相交波导57。这些波导可以切入块体的第一水平表面51，也可以钻入块体中(未示出)。不是图7和图8中所描绘的扁平波导槽沟57，而可以采用钻入块体49的具有圆形横截面的波导。具有圆形横截面的波导较易调整，并可造成一种更稳定的激光辐射型结构。然而，圆形槽沟较难机械加工，因为这些槽沟是和外表面55成锐角而钻得的。
有较长光程长度的激光器(因而有较高的功率)不仅可由机械加工较大的块体，也可由层叠较小的块体得到。在这些波导相交的点，引入的内腔衍射损耗是可以忽略的。波导的横截面最好约为2.5毫米，而相交点之间的距离至少是波导横截面的2.5倍。
反射镜59和基底62与垂直外表面55相邻。如图8所示，反射镜59和基底62可以整体的附装在块体49上。另一种做法是将反射镜可以离开块体一段小距离而固定安装，给气流(如图9所示)留下一个小缝隙(0.2至5毫米)。可将垫片插在块体49的基底62之间以保证在这些元件之间有一均一的距离。
一般说来，反射镜59基本上平行于垂直外表面55。但其它反射装置，例如衍射光栅或棱镜也可以使用。通常光栅或棱镜是和顶端外表面不相平行的，因而增加了激光共振器47的尺寸。然而，使用光栅或棱镜可以使激光输出辐射得以调谐。
因为多重折叠式共振腔导致许多在反射镜59上的入射线，而每一条线入射会引起某些反射损耗，因此，严格要求使用高品质的光学部件，反射损耗可以用高质量的表面，例如增强的银或增强的金表面(99.8%的反射率)，减至最小。较低反射率的表面，例如金刚石车削铜(diamondtruredcopper)(99%的反射率)，随着在反射镜上的入射数目增加而变得较不适用。输出耦合器61使共振器47中的一部分光辐射能够逸出(典型值为5.25%)，而且反射其余的光辐射以满足在增益媒质中的振荡条件。
折叠反射镜的目的是要以最小的损耗而光学连接相邻的波导通道。在10.6微米(CO2)波长下的标准现代化反射器包括有增强的和保护性的银或金镀膜的硅基底，其测得的反射率(以45度入射角)就S偏振(平行于反射镜的前表面)而言是99.8%，而对P偏振(垂直于反射镜的前表面)为99.5%。在没有任何其他的偏振测定元件时，这种差别支配着在带有十个或更多结点的波导组件的固定偏振中的激光操作，固定偏振激光器一般优于有随机或变化偏振平面的激光器。一种典型的折叠反射镜长5至10厘米，高6毫米，厚6毫米。
多重反射增加了调整激光共振器的困难。虽然可以使用安装在一系列平面上各结点处的各反射镜(未示出)，但这种反射镜的多重性引起调整问题。把调整问题减到最少的做法是用最少的反射镜59，使反射镜59和基底62固定安装在块体49附近或整体地附装在块体49上，而且将不止一个结点定位在各反射镜59上。从而将波导57和这些光学部件之间的距离减到最小。这种共振器的设计有几个主要的优点。首先，在波导通道之外的光程是可以忽略的，从而降低衍射损耗。其次，总的非增益光程减至最小。再者。固定安装的反射镜59和基底62增强了共振器的稳定性，紧固性和轻便性。
输出耦合器61可以是锗或硒化锌(ZnSe)基底。在波导CO2激光器中，内腔功率密度可能超过2千瓦/平方厘米，这时最好使用ZnSe，因为锗有热击穿的缺点。基底在远离陶瓷波导的表面上镀有防反射膜，并在面向陶瓷波导的表面上镀以适当反射率的膜。反射率的数值视共振器长度、共振器损耗和充气压力而定，但一般在75%至95%的范围内。在典型的情况下，输出耦合器61和反射镜63大约有相同的尺寸，其直径约6-9毫米，厚度约3毫米。反射镜63、输出耦合器61和折叠反射镜59在市面上可从激光光学装置公司(LaserOpticsInc.)买到。
图9和图10是密封式激光头73的剖面侧视图和透视图。包括反射镜59和陶瓷块体49在内的激光共振器47位于第一电极75和第二电极77之间。图9中所示的电极是外电极，它们位于块体49的第一水平表面51和第二水平表面53的上方和下方。另一种做法可将电极做成混合式即一个电极位于激光共振器里面而另一电极在激光共振器外面，或者两个电极都在共振器里面。最好用外电极配置，因为它将金属电极移离有效放电区，从而延长共振器的寿命。电极间的放电使增益媒质激发而产生总体转化。虽然也可使用其它的放电源，但电极最好从射频发生器接收功率。激光共振器47和第一电极75被装进由第二电极77、壁81和法兰83所界定的密封容积79里。只有激光共振器47才需要处于密封容积里。密封容积79里的气体混合物可以通过反射镜59和陶瓷块体49(如图9所示)之间的缝隙流入和流出波导57。此外，不使用较大的密封容积，也可以将气体混合物完全密封在激光共振器47里。
绝缘的RF(射频)功率馈入装置90被连接到第一电极75。密封容积79由法兰83、垫圈85和密封盖87封闭起来，密封盖87则用密封螺栓89紧靠法兰83而加以密封。密封螺栓89可以通到激光共振器47以便更换和调整。
器壁81、电极75和77、法兰83以及密封盖87最好由不锈钢制成。垫圈85是由例如铜的延展性材料制成。图10展示一圆柱形激光头73，它用不锈钢管材做器壁81。第二电极77在一端部密封容积79，而法兰83、垫圈85和密封盖87在圆柱形的相对端部封闭容积79。
可将一扁平陶瓷板45插在块体49和第一电极75之间以提供全陶瓷的波导激通道。这将使金属电极移离有效放电区，从而延长电极的寿命。陶瓷板也对RF放电起适当的容性镇流的作用。
光输出口91和充气口93连接在器壁81上。光输出口91和输出耦合器63(见图7)经调整以尽量减少功耗。另一种做法是，可将块体49装在密封式激光头73里，使得输出耦合器63位于光输出口91中。充气口93可以是箍断式的，或者也可以是供重复使用的旋塞式的，因为这时需要经常交换气态的激光增益媒质。
功率从电极的RF放电转移到陶瓷块体49会引起块材发热。这种热量会引起不稳定性和使激光的功率输出变低。使用具有高的热传导能力的陶瓷材料，例如BeO，增强了块体49的热传导的耗散。
在图9中，块体49与第二电极77相接触而放置，这样可起冷却板的作用。在约10%的典型激光效率下，加到激光气体混合物的大部分RF功率都转变为热量。成功的激光操作要求将这热量通过适当的冷却系统经陶瓷块体49移离气体混合物。从块材49转移到第二电极79的热量是用流体冷却系统来耗散的，这种冷却系统包括连接到冷却流体入口95和冷却流体出口97的管道99，使得冷却流体的可以流过第二电极77中的腔体。借助直接通过块体49的流体循环，块体49也可以通过在其中形成的腔体来冷却。
陶瓷块体49完成双重任务，即绝缘RF顶电极75和RF接地底板之间的隔离层，也冷却热激光等离子体和冷却底板之间的界面。即使粉状的氧化是有毒的，但由于它有高的导热率，故氧化是优选的陶瓷。氧化很容易得到，而且也容易制成波导格栅。高纯(98.5%或更高)氧化铝在热负载减少的情况下可以在低功率场合中应用。
一直以来都使用98.5%氧化陶瓷块来制造有相交波导的原型激光共振器，并加工成一种M(3.5，4)的开环结构。该结构有13个结点(R)，21个交叉(C)，“a”和“b”各都等于0.75英寸(正方形小块片)，光程长度(L)为29.7英寸。其中三个折叠反射镜长1.75英寸，高0.25英寸，厚0.25英寸。第四个反射镜长2.75英寸，且有相同的高度和厚度。所有四个反射镜离开块体的垂直外表面0.010英寸准确地定位在块材的周边附近。镜的反射率对S偏振而言是每一反射达99.7%。氧化板用作顶盖。陶瓷块体和折叠反射镜组件靠在起接地电极和冷却板作用的铝板上，铝板并载着一条蛇形冷却水管道。激光共振腔充有CO2、氮、氦(1∶1∶3.8)的有5%附加氙气的混合物。在充气压强为70乇、输出耦合器的反射率为80%和RF功率输入为300瓦的情况下，可得输出功率为22瓦的连续波。
虽然在本文中只讨论了包含三和四面反射镜的几何形状，但本发明的原理显然可以应用到有更复杂的多边形的结，包括二维或三维的布置。同样地，虽然本公开大部分涉及波导激光器，但本发明的原理可以用到非波导气体激光系统，例如自由空间型激光器。
因此，提供了按照本发明的多重折叠式气体激光共振器，它完全满足上面提出的全部目的。当然，本文所用的全部条件是叙述性的而不是约束性的。尽管已经结合具体的实施例来叙述本发明，但对于本领域的技术人员可以根据本文公开的内容，显然可以有许多别的方法、改进和变化。因此，本发明希望包括所有这些在所附权利要求的精神实质和范围内的方法、改进和变化。
权利要求
1.一种延长激光共振腔中激光辐射光程的激光共振器，其特征在于，该共振器包括一种在激光共振腔里能支持激光作用的气体媒质；向激光共振腔提供功率的装置；将热量移离激光共振腔的装置；一个该共振腔中的多边形块体，该块体具有至少三个外表面，并具有在块体中形成的相交波导通道的格栅；以及由多个反射镜组成的反射装置，每一反射镜沿一外表面安放，这些反射镜和该格栅一起用以界定激光共振腔里的折叠式光程。
2.根据权利要求1的激光共振器，其特征在于，它还包括一个覆盖该块体的平板，该平板结合该块体将折叠式光程包围在该激光共振腔里。
3.根据权利要求1的激光共振器，其特征在于，其中的反射镜镀上膜以向前反射光辐射。
4.根据权利要求1的激光共振器，其特征在于，向电极提供功率的装置包括一射频电源。
5.根据权利要求1的激光共振器，其特征在于，它还包括一个在反射装置附近放置的总反射器;以及一个在反射装置附近放置的输出耦合器，通过该输出耦合器激光辐射可逸出激光共振腔。
6.根据权利要求5的激光共振器，其特征在于，其中的输出耦合器和总反射器是在一单块光学基底的附近区域形成的。
7.根据权利要求1的激光共振器，其特征在于，它还包括两个防反射的镀膜窗口，每个窗口都安置在反射装置的附近。
8.一种延长激光共振腔中激光辐射光程的激光共振器，其特征在于，它包括一种在激光共振腔里能支持激光作用的气体媒质;向激光共振器提供功率的装置;将热量移离激光共振腔的装置;多面安放在该共振腔里的反射镜，包括一面第一反射镜、一面第二反射镜和至少其它两面反射镜，各反射镜形成一基本上是矩形的区域，每一面反射镜要镀上膜以向前反射激光辐射，以及将激光共振腔里的激光辐射导入各个反射镜的装置，第一角度是在激光辐射和第一反射镜之间形成的，第二角度是在从第一反射镜反射进入第二反射镜的激光辐射与第二反射镜之间形成的，折叠式光程是以矩形区域形成的。
9.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，它还包括一块安放在矩形区域里的块体，该块体具有相交波导通道的格栅，该格栅与各反射镜一起界定折叠式光程。
10.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，其中的第一角度与第二角度互补。
11.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，其中的折叠式光程形成一闭环。
12.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，它还包括一个安放在多个反射镜附近的总放射器;以及一个安放在多个反射镜附近的输出耦合器，通过该输出耦合器激光辐射可从该激光共振腔逸出。
13.根据权利要求12的激光共振器，其特征在于，其中的输出耦合器和总反射器是在一单块光学基底的毗邻区域上形成的。
14.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，它还包括两个防反射的镀膜窗口，各个反射镜要安置在多个反射镜的附近。
15.根据权利要求8的激光共振器，其特征在于，其中的折叠式光程形成一开环。
16.一种延长激光共振腔中激光辐射光程的激光共振器，其特征在于它包括一种在激光共振腔里能支持激光作用的气体媒质;向激光共振腔提供功率的装置;将热量移离激光共振腔的装置;多个安装在共振腔的反射镜，多个反射镜要镀上膜以向前反射激光辐射;以及将激光共振腔里的激光辐射引入各个反射镜的装置，形成一个三维折叠式光程，光程的仰角是随每一次来自各个反射镜的连续反射而逐步改变的。
17.一种延长激光共振腔里的光程的方法，其特征在于，该方法包括沿一系列平面提供多面安装在共振腔里的反射镜，包括一面第一反射镜、一面第二反射镜和至少其它两面反射镜，各平面形成一实质上是多边的区域，每一面反射镜要镀上膜以向前反射光辐射;调整激光共振腔里的反射镜;当把功率提供给激光共振腔时产生激光辐射;以及沿着该多边形区域里的折叠光程将激光辐射引入各个平面上的至少一面反射镜，一个第一角度是在激光辐射和第一反射镜之间形成的，一个第二角度是在从第一反射镜反射进入第二反射面的激光辐射与第二反射镜之间形成的，折叠式光程是由平面的配置方式来界定的。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，它还包括在多边形区域里配置一多边形块体，该块体具有在其中形成的相交波导通道的格栅，其中的各反射镜和该格栅一起界定折叠式光程。
19.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的功率由电极加到该激光共振腔。
20.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的功率是由一射频功率源加到该激光共振腔的。
21.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的激光共振腔安装在一激光振荡器里。
22.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的激光共振腔安装在一激光放大器里。
23.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的反射镜是安排在实质上是矩形的结构里。
24.根据权利要求17的方法，其特征在于，其中的第一角度互补于第二角度。
全文摘要
一种激光共振器，通过一组前表面反射元件，使它在一扩展区域里具有多重折叠式光程，这种激光共振器可以用于以连续波模式或脉冲模式的气体激光振荡器或放大器。这种光程在激光共振腔的一个多边形区域里被折叠成较大的畴，从而不相应增加折叠元件的数目也能取得格外长的激光光程。所得的畴以均匀间隔和相交的光程的格栅完全覆盖该平面。由于激光媒质是气态的，故折射率不需要匹配。
文档编号H01S3/08GK1039332SQ8810440
公开日1990年1月31日 申请日期1988年7月12日 优先权日1988年7月12日
发明者阿尔曼多·坎托尼 申请人:加利福尼亚实验室有限公司