1.相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:包括9根放电管,9个分别连接在9根放电管上的电源阳极,用于支撑放电管的放电管第一支架(20)和放电管第二支架(21),及电源阴极(22)、储气室(23)、回气装置接口(24)、输出镜(26)、锁相镜(27)和球面反射镜;
所述的9根放电管关于激光器对称轴(29)呈轴对称放置,其中1根放电管轴线与激光器对称轴(29)重合,另外8根放电管关于这1根放电管呈轴对称分布,9根放电管的轴线与激光器对称轴(29)相交于公共交点(25);各个放电管左端均密封并对称固定在放电管第一支架(20)上,右端对称固定在放电管第二支架(21)上;
所述的9个分别连接在9根放电管上的电源阳极分别密封连接在距各个放电管左端端面5cm处;
所述的球面反射镜能够将来自9根放电管的光束原路反射并聚焦于公共交点(25);
所述输出镜(26)为弯凸镜,放置在激光器对称轴(29)上,且位于公共交点(25)右侧
20cm处,第一反射面的曲率半径为20cm,第二反射面的曲率半径为12cm,折射率为1.5,且输出镜(26)中心是10cm的空腔;会聚镜(28)焦距为10cm,放置在激光器对称轴(29)上,且位于输出镜(26)后40cm处;
所述储气室(23)密封连接在放电管第二支架(21)与输出镜(26)之间,电源阴极(22)与回气装置接口(24)密封连接在储气室(23)上,各个放电管与放电管支架之间均密封连接;
所述锁相镜(27)放置在激光器对称轴(29)上,且位于输出镜(26)后15cm处,第二反射面的反射率为10%,透射率为90%,曲率半径为70cm;或锁相镜(27)放置在激光器对称轴(29)上,且位于输出镜(26)后5cm处,第二反射面的反射率为10%,透射率为90%,曲率半径为50cm;
所述的球面反射镜、轴线与激光器对称轴(29)重合的1根放电管、锁相镜(27)构成第一两镜腔或轴上两镜腔;球面反射镜、另外8根放电管、输出镜(26)分别构成第二两镜腔、第三两镜腔、第四两镜腔、第五两镜腔、第六两镜腔、第七两镜腔、第八两镜腔、第九两镜腔;公共交点(25)位于各个两镜腔内;
在放电管内充入CO2、N2和He的混合气体,且各个两镜腔的反射和透射是针对波长10.6μm的,通过电源激励放电管内的混合气体,并在两镜腔作用下输出呈对称分布的二氧化碳阵列激光束。
2.根据权利要求1所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:所述球面反射镜放置在激光器第一支架(30)上、放电管第一支架(20)放置在激光器第二支架(31)上、放电管第二支架(21)放置在激光器第三支架(32)上、输出镜(26)放置在激光器第四支架(33)上、锁相镜(27)放置在激光器第五支架(34)上、会聚镜(28)放置在激光器第六支架(35)上;激光器第一支架(30)、激光器第二支架(31)、激光器第三支架(32)、激光器第四支架(33)、激光器第五支架(34)、激光器第六支架(35)放置在激光器第七支架(36)上。
3.根据权利要求1所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:所述放电管均为圆形管,由石英材料制成,其内径均为12mm,外径均为14mm。
4.根据权利要求1所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:所述球面反射镜为组合镜(19)或球面镜(51)。
5.根据权利要求4所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:所述组合镜(19)包括在镜面上对称放置的第一凹面全反射镜(37)、第二凹面全反射镜(38)、第三凹面全反射镜(39)、第四凹面全反射镜(40)、第五凹面全反射镜(41)、第六凹面全反射镜(42)、第七凹面全反射镜(43)、第八凹面全反射镜(44)和第九凹面全反射镜(45),其轴线分别与第一放电管(1)、第二放电管(2)、第三放电管(3)、第四放电管(4)、第五放电管(5)、第六放电管(6)、第七放电管(7)、第八放电管(8)和第九放电管(9)的轴线重合;各个凹面全反射镜曲率半径为2m,横向尺寸均为6cm,其镜面中心均位于组合镜球面(46)上。
6.根据权利要求4所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:首先对轴线与激光器对称轴重合的1根放电管放电,并在由组合镜(19)和位于输出镜(26)后
15cm处的锁相镜(27)构成第一两镜腔作用下产生控制光束(47);控制光束(47)被锁相镜(27)的第二反射面部分反射后作为注入光束(48)从公共交点(25)处发散地注入到各个两镜腔内;组合镜(19)镜面上的各个凹面全反射镜与输出镜(26)的参数选择构成非稳腔,激光器的谐振腔长为L=1.5m,从而获得激光输出;注入光束(48)相比控制光束(47)具有较大的激光尺寸和发散角,然后再对各个对称的另外8根放电管进行直流放电;如果注入信号较强,注入光束(48)将在各个两镜腔内建立相应的振荡,并消耗腔内的反转粒子,然后在由组合镜(19)和输出镜(26)的第一反射面组成的两镜腔作用下产生受激辐射光振荡,其振荡形式应该与注入光束(48)一致,即:振荡光束的频率和相位完全被注入光束(48)所控制;该振荡光束在两镜腔内以驻波的形式振荡并沿各自轴线方向传输放大;当各个两镜腔内振荡光束达到输出阈值时,在输出镜表面得到对称的发散的阵列光束,这些光束经输出镜(26)及会聚镜(28)会聚后变成相干性极好的会聚光束(49),并相交于会聚镜(28)的焦点(50)处,从而实现相位锁定。
7.根据权利要求4所述的相位锁定两镜腔共点组合二氧化碳激光器,其特征在于:首先对轴线与激光器对称轴重合的1根放电管放电,并在由曲率半径为1.3m的球面镜(51)和位于输出镜(26)后5cm处的锁相镜(27)构成第一两镜腔作用下产生控制光束(47);控制光束(47)被锁相镜(27)的第二反射面部分反射后作为注入光束(48)从公共交点(25)处以近似点光源的形式发散地注入到各个两镜腔内;球面镜(51)与输出镜(26)的参数选择构成共心腔,激光器的腔长为L=1.5m,从而获得激光输出;注入光束(48)相比控制光束(47)具有较大的激光尺寸和发散角,然后再对各个对称的另外8根放电管进行直流放电;如果注入信号较强,注入光束(48)将在腔内建立相应的振荡,并消耗腔内的反转粒子,然后在由球面镜(51)和输出镜(26)的第一反射面组成的两镜腔作用下产生受激辐射光振荡,其振荡形式应该与注入光束(48)一致,即:振荡光束的频率和相位完全被注入光束(48)所控制;该振荡光束在两镜腔内以驻波的形式振荡并沿各自轴线方向传输放大;当各个两镜腔内振荡光束达到输出阈值时,在输出镜表面得到对称的发散的阵列光束,这些光束经输出镜(26)及会聚镜(28)会聚后变成相干性极好的会聚光束(49),并相交于会聚镜(28)的焦点(50)处,达到相位锁定的目的。