本发明是一种多电极引渡放电的金属管气体激光器及其配电系统，适用于各种气体激发的激光器。 中小功率气体激光器如He-Ne、CO、CO2、Ar+及Kr+等激光器通常由一对密封于玻璃管壳中的电极构成放电管，只有空心阴极型金属离子激光器才使用多电极结构[EP0178810（Prio.：12.10.84.JP212667/84）]。这种在玻璃管壳中密封一个空心阴极并对多个阳极进行放电的结构只能用于金属离子激光器，对气体原子、分子型激光器如He-Ne或CO2的放电激发是不利的。也有用在绝缘管壳中分段设置金属圆柱的激光装置，如专利EP241191（Prio.：09.04.86 GB8608610）。它用控制电极的重复放电以蒸发和离解金属并提供泵浦功率达到有激光输出的目的。这种结构同样不适用于CO2、CO及He-Ne等气体激光器。概括地说上述已有技术有如下缺点：1.采用玻璃管壳结构强度差、容易损坏，不利于生产、安装和运输;2.玻璃管材料的热导率低，对气体介质的冷却效果差，尤其对于象CO2激光器、CO激光器这种分子激光器因散热性能不好影响更为严重;3.上述电极配置的结构特别不利于为了提高激光输出功率而增长放电管长度的情况，因为激光器长度的增加，稳定性下降。若采用多管折叠的结构，虽能提高激光器的稳定性，但供电又很难获得稳定的各段同时均匀地放电，而且放电均匀需要采取相当繁杂的电路结构，为此激光器成本将大大增加;4.上述结构的激光器放电管很难简单地串联、并联或串并联混合使用，因为这会给同时均匀放电带来许多困难。因此折叠器件难以紧凑小型化;5.上述多电极结构的激光器放电正柱区很短，对低E/P值气体分子激发不利，激发效率低。
本发明的目的为克服上述已有技术地缺点采用多电极引渡放电的金属管做为激光放电管可使激光放电管的着火电压大大降低，有利于降低对电源及绝缘强度要求，提高整体电光效率。采用金属管壳，不仅可以提高机械强度，而且能大大提高激光工作气体的散热能力，简化放电管结构，几只放电管可随意串联、并联或串并混联，各只放电管之间不会产生影响，这将特别有利于激光放大，提高激光功率，压缩激光器件的空间体积。可以组成阵列式激光器或折叠式激光器。
附图说明：
图1是本发明的多电极引渡放电金属管气体激光器的结构示意图。
图2是本发明的多电极引渡放电金属管经配电系统和电源之间的接线图。
图3是置于同一放电金属管1内有两支内管6的2路激光输出的多电极引渡放电的金属管气体激光器示意图。
图4是两路折叠式多电极引渡放电的金属管气体激光器示意图。
图5是引渡电极7非对称分布的多电极引渡放电的金属管气体激光器示意图。
图6是内管6置于放电金属管1一侧，两者不同轴的多电极引渡放电的金属管气体激光器示意图。
本发明多电极引渡放电的金属管气体激光器的结构，如图1所示，含有多电极引渡放电金属管激光器的外壳，兼作放电的公用阴极，以下简称放电金属管1，它是由机械强度较好，热导率高，电导率优良，气密性好的金属材料如铜、铝、不锈钢、柯伐合金等做成的。放电金属管1两端面是由和放电金属管1相同材料做成的端面密封盖板2，密封盖板2一块兼作全反射镜4的基座，另一块兼作输出耦合反射镜5的基座。密封盖板2和放电金属管1之间气密密封，可以铅焊、胶封或法兰密封。放电金属管1内由支撑架3支撑的有内管6，支撑架3可用真空金属材料或非金属材料做成。内管6可由石英、玻璃（包括有冷却套的管子）、氧化铝、氧化铍等陶瓷材料做成，内管6用以限定放电通道及固定N（N＝2，3，…，n）个成对置放的引渡电极7、8，及主放电电极9。引渡电极7、8和主放电电极9通过放电金属管1上的侧孔10伸到放电金属管1外，引渡电极7、8和主放电电极9与放电金属管1之间的间隙是电绝缘的并且保持真空密封。引渡电极7、8及主放电电极9由钨、钼、铝、银、金、铜等导电材料做成，其形状可以是针状、片状、环状等。引渡电极7、8及主放电电极9在内管6上的相对位置可如下确定：第一对引度电极7三等分内管6的长度L，对称置放，即引渡电极7的极间距为d1d2＝L/3，第二对引渡电极8三等分第一对引渡电极7之间的间距d1d2，即第二对引渡电极8的极间距为d3d4＝d1d2/3，其他的依次类推，即第n对引渡电极的极间距为dn-1dn＝dn-3dn-2/3，当第三对为主放电电极9时，它三等分第二对引渡电极8的间距d3d4，即主放电电极9的极间距离为D1D2＝d3d4/3，当有n对引渡电极时，主放电电极的极间距离为D1D2＝dn-1dn/3。引渡电极和主放电电极的极间距离的中心点均与内管6总长度L的中心点相同，也就是说引渡电极和主放电电极均以二分之一内管6的长度L的中心点为中心成对的对称地置放而最中间的一对为主放电电极9。增加引渡电极对数，是为了缩小放电“死区”，选择引渡电极的数量，应视内管的长度L而定。内管6的内径可根据特定激光波长、模式及输出功率等参数要求确定。
多电极引渡放电的金属管气体激光器和电源之间的接线如图2所示，配电系统12含有连接到每一对引渡电极7、8之间和引渡电极8与主放电电极9之间的附助放电电阻13和每一级的限流器14、15、16，还有隔直或引发的附助放电电容17，以及串接在每对引渡电极7、8和引渡电极8与主放电电极9之间的断流器18，配电系统12的输入端与可调压恒压电源11的输出端相连。具体地叙述如下：可调压恒压（或稳压）电源11。输出端连接到多电极引渡放电的配电系统12，配电系统12中有附助放电电阻13连接到每一对引渡电极和引渡电极与主放电电极之间，第一级限流器14与第一对引渡电极7相接。第二级限流器15与第二对引渡电极8相接。第三级限流器16和主放电电极9相接。限流器可以是电阻、电感线圈、电位器以及它们的组合件。还有作为隔直流电容或作为引发电容的附助放电电容17和断流器18，断流器18可以是电器开关、断电器、变阻器。断流器18分别串接在第一对引渡电极7与第二对引渡电极8以及第二对引渡电极8与主放电电极9之间。
上面所述的放电金属管1和内管6均具有双层管壁，两层管壁之间为水冷层。
上面所述的置于放电金属管1的内管6与放电金属管1是同轴的，如图1所示，或者是不同轴的，如图6所示。置于放电金属管1内的内管6可以是一支，如图1、2、5、6所示;或者是两支，如图3、4所示。图4中是在同一放电金属管1中置有两支内管6，中间用两块45°全反射镜19将光路串起来。或者在放电金属管内置于多于两支的内管6。
上面所说的由内管6固定的引渡电极7、8，和主放电电极9是相对内管6长度L的中心对称置放的，或者是不以内管6长度L的中心点作为对称点置放的，如图5所示。
现在以图2为例说明多电极引渡放电的金属管气体激光器及其配电系统的工作情况。放电金属管1通常情况下接地，为的是安全。并放电金属管1与可调压恒压电源11的负极相连接，可调压恒压电源11的高压输出与第三级限流器16相接。断流器18处于常通状态。给可高压恒压电源11供电，令其输出电压渐渐增加，当输出电压E大于放电金属管1与引渡电极7之间着火电压Vi1时，放电金属管1和引渡电极7之间发生辉光放电，它们之间的电压随之降到工作电压V01。电压差（E-V01）降在第一级限流器14上，如果使（E-V01）大于引渡电极7、8之间的着火电压Vi2，那么引渡电极8和7之间发生放电。此时断开引渡电极7与8之间的断流器18，放电就只在引渡电极8和放电金属管1之间进行。其工作电压为V02。在第二级限流器15上就有电压降（E-V02），使（E-V02）大于引渡电极8和主放电电极9之间的着火电压Vi3，则主放电电极9和放电金属管1之间发生放电……依次放电渐渐引渡，向中间的主放电电极逼近。当然这种多电极引渡放电的过程是很快进行的，尤其在一开始就施加足够高的恒定电压时。附助放电电容17和附助放电电阻13起着稳定着火电压Vi及降低外场干扰的作用。
本发明充分利用气体放电的帕邢曲线中着火电压Vi随电极间距d而变化的性质;在恒定气压中随着电极间距的减小，着火电压也减小，因此有Vi1＞Vi2＞Vi3＞…＞Vin。主放电电极间的放电“死区”的相对长度可以由引渡放电的级n表示即（1/3）n+1，n≥1。
本发明的优点：（1）在于使用多电极引渡放电的金属管作为激光器的放电管大大降低了放电激发的使用电压（包括着火电压Vi及工作电压V0）。降低限流电阻上功率损耗，提高整体电光转换效率。所以上述配电系统提高了各级放电的均匀性，改善由于内管6电极制造的差引起的放电不均匀性及抗干扰能力。同时降低对供电电源的技术要求。（2）本发明多电极引渡放电的金属管气体激光器，可以用金属材料作放电管的外壳，不仅提高了机械强度而且有利于工作气体通过金属材料（高热导率性）散热，降低气体温度，从而提高激光器的工作效率。（3）本发明多电极引渡放电金属管气体激光器的再一个优点是可以在同一个放电金属管1中实现多路平行放电，达到多路激光同时输出，如图3所示。也可以在同一个放电金属管1中实现多管平行放电激发而激光光路串接以提高激光输出功率和方向性，同时紧凑器件设计尺寸，提高器件工作的稳定性如图4所示。另外用对称多电极引渡放电金属管的激光系统可省去上述已有技术中的回气管，这是极其有利于自然对流，实现气体更换和冷却，有利激光功率提高，并且为进一步发展强迫流动冷却系统提供了便利条件。
实施例：
利用图1和图2所示的多电极引渡放电的金属管气体激光器，说明本发明的实施例。
引渡电极的数目N＝4，放电金属管1是由无氧铜做成的水冷双层圆筒，长1250mm，外径Φ60mm，内径Φ50mm，内外层之间为冷却水层，侧壁开有10个侧孔10，其中两端的两个侧孔为金属放电管自身的冷却水进出口孔，其余8个侧孔10的位置和大小与内管6上的二个冷却水接口及4个引渡电极及二个主放电电极相对应。内管6是由GG17玻璃做成的双层水冷放电管，全长1200mm，两端设置冷却水进出口，距两端各400mm设置第一对引渡电极7，其极间距离d1d2＝400mm，距两端各530mm，设置第二对引渡电极8，其极间距离d3d4＝d1d2/3≈140mm，距两端各575mm处设置主放电电极9，其两主放电电极之间距离D1D2＝50mm。内管6和放电金属管1同轴安装，冷却水嘴和引渡电极及主放电电极均经侧孔10伸出放电金属管1外而并且和放电金属管1真空绝缘密封。两密封盖板2和光轴垂直并和放电金属管1气密铅焊，使全反射镜4和耦合输出反射镜5构成激光器的光学谐振腔。在内管6中充3000帕左右的（CO2∶N2∶He∶Xe）混合气体。如图2接好配电系统12。然后给可调压恒压电源11供电。当可调压恒压电源11的输出电压达到16KV左右，全管的引渡放电结束，在内管6中只有主放电电极9之间有50mm左右的辉光暗区。在此良好的工作条件下可有60～70W激光输出，比同样激光工作条件下的已有技术的激光器，输出功率提高了，并且提高了放电均匀性，减小了放电“死区”，大大减少了已有技术气体激光器放电限流电阻上所消耗的电功率，因此大大提高了激光器的总效率。
当在同一个放电金属管1中设置四根平行放电内管6，内管6的内径为16mm，引渡电极的设置同上例，调整全反射镜4位置和耦合反射镜5使四根放电内管6为光学串联，形成激光谐振腔。通过可调压恒压电源11和配电系统12给四根对称引渡放电内管6供电，使四根内管6同时平行放电，在同上例的工作条件下，可产生200W左右的激光输出。放电金属管1的外径取200mm水冷结构同上例。