[其他]氣體激光器中雙曲線型放電管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85108503
• 申請日: 1985-11-14
• 公開（公告）號: CN1005513B
• 公開（公告）日: 1989-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王諾
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王明軒;張建申

本發(fā)明提供了一種氣體激光器中的雙曲線型放電管。一般放電管的光束衍射損失大，拉制困難，不易獲得較大的輸出功率和單模激光。雙曲線型放電管衍射損失小，能保證準(zhǔn)直度，能做得較長。本發(fā)明又提供了一種配方簡單的涂料，用于放電管拉制成型過程中的芯棒上。而且芯棒選用金屬材料，加工簡單。本發(fā)明可用作氣體激光器的放電管，也可以用作諸如金屬蒸汽、離子、分子氣體等類激光器中。

本發(fā)明涉及一種用于氣體激光器中的放電管及其成型工藝。

氣體激光器中的放電管，一般是由柱狀玻璃管或石英管熔拉而成。大功率的激光器，放電管要做得較長，因而不易成型，且衍射損失大，又不易獲得單模激光。其次，在拉制過程中芯棒材料用石墨，很難車得既細(xì)又長。

本發(fā)明的目的在于，設(shè)計(jì)一種新型放電管，既能使衍射損失小，又容易成型，且能保證準(zhǔn)直度。另外探索一種新的放電管成型工藝，降低激光器的成本，提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

1.設(shè)計(jì)原理：在由球面鏡組成的穩(wěn)定的光學(xué)諧振腔中，振蕩光束的輪廓，為一旋轉(zhuǎn)雙曲面，光束光斑的大小ω（z）沿軸線z的變化可用下式表示：

（1）

式中ω₀為最小光斑尺寸，λ為腔內(nèi)傳播的光的波長，π為常數(shù)，z為管軸。

設(shè)計(jì)思想：既然光束在腔內(nèi)以（1）式的模式傳播，何不把放電管也做成旋轉(zhuǎn)雙曲面型呢？使放電管的輪廓與光束的輪廓相吻合。這樣既能減少光的衍射損失，又易于加工放電管。

為實(shí)現(xiàn)上述思想，我們來看（1）中的ω₀

（2）

式中R為所用球面鏡的曲率半徑，L為腔長。由（2）式求出ω₀，再依據(jù)d＝（3-4）ω₀來定出雙曲線放電管的最小通光孔徑，再給出z的一系列數(shù)值，由（1）式出發(fā)逐個求出相應(yīng)的ω（z）值。從而確定芯棒的外型尺寸。

2.芯棒材料的選擇與加工成型：對于玻璃管，選用高溫不銹鋼作芯棒材料;對于石英管選用鉬作芯棒材料。對于直徑大于6mm的芯棒，用數(shù)控車床進(jìn)行加工;小于6mm的，用金剛砂加水進(jìn)行研磨，然后在豎直電爐中校直。

3.芯棒涂料：將石墨粉和乙醇調(diào)成糊狀，再滴入乳膠而成。

4.放電管的拉制成型：將研磨好的芯棒浸入涂料中，使得涂料均勻地涂在芯棒上。將烘干的芯棒插入玻璃管中，并垂直放入熔化爐中。（芯棒應(yīng)自由懸掛，以保持其準(zhǔn)直性）。當(dāng)爐溫開至材料軟化溫度時，開啟升降裝置，使融化爐沿垂直方向移動，并依次通過被拉制的管材，然后取出管材，豎直懸掛，在空氣中自然冷卻后，即可抽出芯棒。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于放電管做成與光束傳播輪廓相吻合的旋轉(zhuǎn)雙曲面型，因而比圓柱狀放電管的衍射損失小，所以容易獲得較大的輸出功率和單模激光。由于在拉制過程用金屬材料代替石墨材料做芯棒，且采用一種配方簡單的新型涂料，因而降低了芯棒加工的難度，提高了放電管拉制成型的效率，由于采用了上述工藝，降低了激光器的成本，節(jié)約了原材料。而且放電管可以做得很長，可以達(dá)1.8米，從而為制做大功率的激光器提供了技術(shù)。