双脉冲横向激励二氧化碳激光器.pdf

本发明属于激光技术领域，特别是一种双脉冲横向激励二氧化碳激光器。
    在现有技术中，美国《应用物理文摘》报导了一种《双电极对脉冲激光器》（VOL.37，NO.7，P590～591），该激光器存在以下几点不足之处：（1）电极面型采用儒可夫斯基面型，该面型是在电场内不存在自由电荷的条件下得到的，与实际情况有一定的差异，而且这种面型加工非常困难，要求很高;（2）采用紫外予电离，这种予电离方式使大量CO2气体分解，影响装置的使用寿命，为此，必须加入大量的昂贵氮气以提高寿命;（3）采用平一平腔结构，该结构虽然可以获得较好的激光模式，但输出能量小，调试复杂，精度要求高;（4）双脉冲时间间隔为20μs至1s，未能实现0至20μs的间隔调节。

    本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提出一种双脉冲横向激励二氧化碳激光器，该激光器具有结构简单、制造方便、脉宽窄的特点，是一种适于多种应用的理想的激光器。

    本发明提出的双脉冲横向激励二氧化碳激光器，主要包括壳体、双放电电极对组件、端盖、全反射镜、输出镜、高压电源和双脉冲控制器，其特征在于将两组双放电电极对组件相对地置于同一壳体内，两组双放电电极对组件的放电时间由双脉冲控制器控制，双脉冲控制器由时钟、标准脉宽发生器、可调脉宽发生器、比较器、门电路和高压脉冲发生器组成，由时钟产生的信号分别送至标准脉宽发生器和可调脉宽生器，由标准脉宽发生器和可调脉宽发生器产生的不同宽度的脉冲进入比较器进行宽度比较，以实现双脉冲时间间隔从零开始调节，经比较后地脉冲信号经门电路和高压脉冲发生器，控制双放电电极对组件的放电时间以产生双脉冲激光。由于双脉冲横向激励二氧化碳激光器工作电压均在20KV左右，脉冲放电电流达几百安培，因此，电路在工作时易受到强烈的干扰，破坏两路脉冲的时间关系，并产生误触发，为此加入门电路，在高压充电期间，将门电路关闭，整个双脉冲控制器无信号输出，一旦充电完毕，电路各点电位达到稳定后，门电路开始工作，启动高压脉冲发生器，以控制两组双放电电极对组件的放电时间。

    本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）实现了脉冲时间间隔从零开始调节，脉冲时间间隔为0～150μs;（2）双脉冲控制器具有强抗干扰的能力;（3）结构简单，便于拆装，加工方便，使用寿命长。本发明适用于大气环境监测、双光子效应研究、光化学、生物学以及对爆炸、高温、燃烧等过程进行动态全息的研究。

    本发明的具体结构由以下的附图和实施例给出。

    图1是本发明提出的双脉冲横向激励二氧化碳激光器的示意图。

    图2是本发明提出的双脉冲控制电路原理图。

    下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

    采用透明的有机玻璃制成外径为φ100mm，壁厚为7mm，长为1000mm的壳体1。按现有单脉冲双放电电极对组件的加工方法，制成两组同样的双放电电极对组件，其中阳极2的长度这400mm，宽为54mm，厚度12mm，阳极2的过渡园弧半径为15mm;阴极3长度为350mm，宽为22mm，厚为12mm;在阴极3的表面上刻有5条槽宽为2mm，槽间距为2mm的凹槽，在凹槽内设置外径为φ2mm，内径为φ0.8mm的玻璃管，在玻璃管内插入直径为φ0.8mm的触发丝，构成予电离极4，触发丝通过电容C与阳极2连接;每双放电电极对组件的阳极2和阴极3分别安装在支架5、6上，阳极2和阴极3之间的距离为20mm;将两级双放电电极对组件分别从壳体1的两端插入壳体1内，并保证两组双放电电极对组件之间的距离约70mm（此距离由试验确定），将直径为φ30mm，曲率半径为20m的全反射镜9和直径为φ30mm的输出镜10分别固定在端盖7、8上，端盖7、8和壳体1采用螺栓连接，端盖7、8与壳体1之间加放密封圈11、12，以保证器件的密封性;将两组双放电电极对组件分别与高压电源相接，双放电电极对组件的放电时间由双脉冲控制器控制。双脉冲控制器包括时钟13、标准脉宽发生器14、可调脉宽发生器15、比较器16、门电路17和高压脉冲发生器18组成，连接顺序如图2所示。使用时，先将谐振腔抽成真空，真空度为10-2乇，并充入CO2和N2，两种气体的配比为1∶1，总气压为280乇，然后调试全反射镜9和输出镜10使之光轴与双放电电极对组件的中心线平行或重合，接通电源，并通过时钟13输入信号指令，即可产生双脉冲激光。