專利名稱：一種微波激勵(lì)氣體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光裝置，尤其涉及一種微波激勵(lì)氣體的裝置。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)分子激光在工業(yè)、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域都有較多的應(yīng)用。實(shí)用準(zhǔn)分子器件一般采用放電激勵(lì)，如當(dāng)前銷量較大的美國(guó)Coherent和Cymer等公司的準(zhǔn)分子器件。一些大能量輸出的準(zhǔn)分子激光設(shè)備采用電子束激勵(lì)，如美國(guó)洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室的Aurora裝置、美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室的Nike裝置、英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室的Sprite和Titania裝置、日本電氣技術(shù)研究所的Ashura裝置、我國(guó)的天光一號(hào)裝置和閃光二號(hào)抽運(yùn)的準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)等。這些主流準(zhǔn)分子器件的共同特點(diǎn)是:一、都有體積較大的儲(chǔ)氣筒；二、腔內(nèi)金屬能量注入裝置，容易磨損產(chǎn)生粉塵等物質(zhì)污染工作氣體和光學(xué)元件；二、激勵(lì)源包含高壓裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；三、腔內(nèi)反射次數(shù)很少，輸出光束質(zhì)量較差，特殊應(yīng)用需要處理；四、輸出脈寬較窄，一般在十幾ns到幾十ns。常用準(zhǔn)分子激光器件由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和激勵(lì)特性，不具備某些輸出特征。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種以空芯光子晶體光纖作為放電腔的微波激勵(lì)氣體的裝置。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種微波激勵(lì)氣體的裝置，包括有微波源，所述的微波源通過輸出耦合波導(dǎo)連接有十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔，所述的十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔是通過兩條尺寸相同的波導(dǎo)正交放置組成的諧振腔體，在十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔的兩個(gè)波導(dǎo)交叉處放置有空芯光子晶體光纖，且空芯光子晶體光纖的兩端均穿出十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔，所述的空芯光子晶體光纖的兩端分別密封連接有氣體腔，所述的氣體腔上開有抽真空口和氣體進(jìn)口，所述的抽真空口連接真空泵，在氣體腔內(nèi)空芯光子晶體光纖的端口附近安裝有諧振腔片。所述的氣體腔還分別連接有氣壓檢測(cè)儀，用于檢測(cè)氣體腔內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。其中一個(gè)氣體腔內(nèi)的諧振腔片為輸出諧振腔片，另一個(gè)氣體腔內(nèi)的諧振腔片為全反諧振腔片。本實(shí)用新型的工作原理是:由微波源產(chǎn)生的微波脈沖經(jīng)輸出耦合波導(dǎo)進(jìn)入十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔中形成駐波分布，十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔的場(chǎng)分布最強(qiáng)的交叉區(qū)域放置空芯光子晶體光纖，微波脈沖經(jīng)過空芯光子晶體光纖被注入到兩側(cè)的氣體腔內(nèi)，氣體被注入微波激勵(lì)，當(dāng)微波激勵(lì)功率密度達(dá)到100KW/cm3以上時(shí)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分子運(yùn)轉(zhuǎn)，通過空芯光子晶體光纖的端口附近的諧振腔片實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分子激光振蕩輸出。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:1、沒有大體積的儲(chǔ)氣筒和氣體循環(huán)系統(tǒng)，器件可以變得很小巧；2、沒有放電電極，不會(huì)產(chǎn)生放電粉塵污染工作氣體，工作氣體和光學(xué)元件壽命可以得到延長(zhǎng)；3、微波源工作電壓相對(duì)較低，某些場(chǎng)合應(yīng)用安全系數(shù)相對(duì)較高；4、空芯光子晶體光纖對(duì)光束的優(yōu)化可以提高光束質(zhì)量，滿足對(duì)光束質(zhì)量要求高的應(yīng)用；5、光纖的柔性光路輸出，在醫(yī)療、特殊工業(yè)加工等領(lǐng)域可以很方便的使用；6、微波源輸出脈沖寬，可以達(dá)到數(shù)百ns，可以利用鎖模技術(shù)實(shí)現(xiàn)ps級(jí)短脈沖輸出，加之空芯光子晶體光纖可能具有較高光束質(zhì)量的輸出，這類脈沖可以作為優(yōu)質(zhì)的種子光源，采用MOPA結(jié)構(gòu)放大可以得到高質(zhì)量的激光輸出。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，一種微波激勵(lì)氣體的裝置，包括有微波源1，所述的微波源I通過輸出耦合波導(dǎo)2連接有十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔3，所述的十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔3是通過兩條尺寸相同的波導(dǎo)4正交放置組成的諧振腔體，在十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔3的兩個(gè)波導(dǎo)4交叉處放置有空芯光子晶體光纖5，且空芯光子晶體光纖5的兩端均穿出十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔3，所述的空芯光子晶體光纖5的兩端分別密封連接有氣體腔6，所述的氣體腔6上開有抽真空口7和氣體進(jìn)口 8，所述的抽真空口 7連接真空泵11，在氣體腔6內(nèi)空芯光子晶體光纖5的端口附近安裝有諧振腔片9。所述的氣體腔6還分別連接有氣壓檢測(cè)儀10，用于檢測(cè)氣體腔6內(nèi)的氣體壓強(qiáng)。其中一個(gè)氣體腔6內(nèi)的諧振腔片9為輸出諧振腔片，另一個(gè)氣體腔6內(nèi)的諧振腔片9為全反諧振腔片。空芯光子晶體光纖5結(jié)構(gòu)與一般光波導(dǎo)不同，空芯區(qū)域外是呈二維均勻周期分布的空芯分布，其基于光子帶隙效應(yīng)的波導(dǎo)機(jī)制及傳輸特性，使空芯光子晶體光纖5具有極低的損耗。十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔3為尺寸相同的兩條波導(dǎo)4正交放置組成的，微波在兩腔內(nèi)形成振蕩。在波導(dǎo)的交叉處，兩波導(dǎo)的正交區(qū)域可以得到強(qiáng)度大，均勻度好的駐波極大區(qū)域，此區(qū)域放置氣體激活裝置將獲得較大的能量耦合效率。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的采用空芯光子晶體光纖5作為放電腔，結(jié)合微波源I產(chǎn)生微波的裝置除了應(yīng)用于準(zhǔn)分子類激光，還可以應(yīng)用于諸如氦氖激光、二氧化碳、氮分子等激勵(lì)功率密度要求比準(zhǔn)分子低的氣體激光。
權(quán)利要求1.一種微波激勵(lì)氣體的裝置，其特征在于:包括有微波源，所述的微波源通過輸出耦合波導(dǎo)連接有十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔，所述的十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔是通過兩條尺寸相同的波導(dǎo)正交放置組成的諧振腔體，在十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔的兩個(gè)波導(dǎo)交叉處放置有空芯光子晶體光纖，且空芯光子晶體光纖的兩端均穿出十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔，所述的空芯光子晶體光纖的兩端分別密封連接有氣體腔，所述的氣體腔上開有抽真空口和氣體進(jìn)口，所述的抽真空口連接真空泵，在氣體腔內(nèi)空芯光子晶體光纖的端口附近安裝有諧振腔片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波激勵(lì)氣體的裝置，其特征在于:所述的氣體腔還分別連接有氣壓檢測(cè)儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波激勵(lì)氣體的裝置，其特征在于:其中一個(gè)氣體腔內(nèi)的諧振腔片為輸出諧振腔片，另一個(gè)氣體腔內(nèi)的諧振腔片為全反諧振腔片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微波激勵(lì)氣體的裝置，微波源產(chǎn)生的高功率微波脈沖經(jīng)輸出耦合波導(dǎo)進(jìn)入十字結(jié)構(gòu)微波諧振腔中形成駐波分布，在場(chǎng)分布最強(qiáng)的交叉區(qū)域放置空芯光子晶體光纖；光纖兩頭分別通過密封裝置連接氣體腔；氣體腔內(nèi)在光纖端口附近安裝諧振腔片，開兩口分別作為抽真空口和氣體進(jìn)口。本實(shí)用新型沒有大體積的儲(chǔ)氣筒和氣體循環(huán)系統(tǒng)，器件可以變得很小巧，沒有放電電極，不會(huì)產(chǎn)生放電粉塵污染工作氣體，工作氣體和光學(xué)元件壽命可以得到延長(zhǎng)，微波源工作電壓相對(duì)較低，某些場(chǎng)合應(yīng)用安全系數(shù)相對(duì)較高，空芯光子晶體光纖對(duì)光束的優(yōu)化可以提高光束質(zhì)量，滿足對(duì)光束質(zhì)量要求高的應(yīng)用。
文檔編號(hào)H01S3/03GK203071386SQ20122073324
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者游利兵, 方曉東 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所