RF供电的CO2气体放电激光器包括放电电极和在该电极之间的激光气体混合物。当将该RF电源用于这些电极时，电离该激光气体混合物，当已经将该RF电源使用了足以在该激光气体混合物中点着放电的持续时间时，启动激光动作。通过周期地将该RF电源用于这些电极达到期间不期望发生放电点着的预定周期来预电离该气体混合物。监视从这些电极反射回路的RF电源。如果在该预定持续时间已经逝去之前该监视的电源落在指示激光动作的即将启动的预定等级之下，终止该RF电源到这些电极的应用以阻止该激光动作发生。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般地，本专利技术涉及ニ氧化碳(CO2)气体放电激光器，包括其中点着气体放电以引起激光器动作的激光气体混合物。特别地，本专利技术涉及预电离该气体混合物以促进可靠地点着该放电的设备和方法。
技术介绍
CO2激光器通常包括在包含该激光其他混合物的外壳内的间隔分开平行的放电电扱。使用其延伸在这些电极之间的纵轴配置激光谐振腔。通过将通常以RF电压脉冲形式的RF电源应用给该放电电极来在该激光气体混合物中击中(点着)气体放电。这使得该激光谐振腔传递在持续时间和频率上对应于该RF电压脉冲的持续时间和频率的激光辐射的脉冲。当正传递脉冲时，在下一个脉冲实际上立即重新点着该放电用于传递下一个脉冲的ー个RF脉冲的应用之后的混合物中保留了充足的电离。 在商业上可获得的脉冲CO2激光器中，通常存在ー些为在该激光气体混合物中保留ー些等级的电离而提供的装置，当未正在传递激光脉冲序列时。普遍地将此称作为预电离。预电离促进气体放电的点着，当期望传递激光器脉冲吋。通常配置预电离装置用来最小化在到这些电极的RF脉冲电源的应用和激光器脉冲的传递之间的任意延迟。也应配置该预电离装置使得无论最小化延迟保留多少，该延迟是可预测和可重复的。早期，例如具有小于100瓦特(W)平均功率输出预电离的低功率激光器已经由独立预电离装置所提供，不与火花塞有差别，并由独立于该放电电极的RF电源的电源来操作。发现该方法不足以用于具有较高功率输出的激光器。为这样的激光器已经研发了称作为预燃放电方法的方法。在该预燃放电方法中，创建预电离是通过将来自该激光器的主要RF电源的RF脉冲应用于具有足够长脉冲持续时间的放电电极以创建自由电子并提供所需的电离，但是长不足以实际点着放电(等离子)和导致激光动作。对于该预燃放电方法研发的挑战是去发现容纳在该预燃放电(预电离)情况和该点着放电(激光)情况之间存在的激光负载阻抗差异的装置。在分配给本申请的代理人，于2009年I月6日申请的，申请号为12/367，174的美国专利中描述了ー个这样的装置，其全部公开内容通过引用在此并入本文。依照该说明书的预燃放电方法可靠地运行在具有平均输出功率达到400W的脉冲CO2激光器中。已经发现，当试图实施将本方法实施在具有平均功率输出达到1000W的脉冲CO2激光器中时，已经将可靠一致的预电离提供在该较低功率激光器中的预电离脉冲持续时间偶尔地引起在该较高功率激光器中的不希望的激光动作。也已经发现，因为统计波动名义上在相同1000W激光器之间，能够提供预电离而没有不希望的激光动作的预电离脉冲持续时间是难于预测的。这需要耗时和每ー个激光器的昂贵的“校准”以确定用于该激光器的特定最佳预电离脉冲持续时间。试图使用足够短的持续时间以避免没有这样校准的激光导致了不可靠的放电点火。已经发现必要的是，进一歩研发该预电离方法以避免在不希望激光动作和不可靠的放电点火之间的冲突。在气体放电中的上述现有技术预燃放电过程的操作的示范性说明在下面參照图IA和IB而被提出，其中每ー个描述了作为时间函数的电压，并一起提供了计时图。图IA描述了预燃脉冲的计时，图IB描述了激光器脉冲的计时。在打开该激光器之前，首先在时间、处打开该预燃放电。预燃脉冲生成电路命令RF电源(RFPS)发出由短RF脉冲组成的RF预燃脉冲序列，在图IA中由脉冲SP1, SP2和SP3示范。这些RF脉冲具有宽度(持续时间)Ws，和峰值电压V。这些脉冲使用其间时间间隔T来重复，即采用脉冲重复频率(PRF)等于1/T。在该方法中，这些RFPS供电该未点着的放电，即，该预燃功能，和该点着放电。该峰值电源V名义上对于该点着和未点着放电情况是相同的。预燃脉冲的持续时间短于激光脉冲的持续时间并太短而不能实际上导致激光放电。通过实施例的方式，预燃脉冲可能具有大约4μ s的持续时间。在激光升温期间该预燃脉冲预处理该激光气体，通过生成充足数量的自由电子在该放电电极之间气体内。该最初升温时期能够与数分钟ー样长。该自由电子确保了当用来发出激光脉冲的用户命令指示该RFPS发出具有足够长以激起激光放电和发出激光脉冲的宽度(持续时间)\的RF脉冲吋，快速点着放电，例如大约50微秒或更长。选择该时期T使得将总是存在充足的自由电子在该期间以促进在需要时的激光放电的点火。在图IB中，任意选择该用户命令脉冲以达到时间t2，临时由持续时间tD分隔，跟随时间h处的预燃脉冲SP3的终止。由于时间tD小于在预燃脉冲之间的时间T，在该放电中存在必要的自由电子用来使用较少的时间抖动(延迟)迅速点着该放电。一旦接收到该激光命令脉冲，禁止该预燃脉冲命令电路。在时间t3处终止该激光脉冲(LP1)。如果在另ー时期T在t3后已经逝去之前未接收到另ー用户命令信号，重新激活该预燃脉冲电路以使得预燃脉冲由该RFPS传递。在图IB中，脉冲SP4表示这样脉冲的第一个。该预燃电路命令该RFPS使用其间时期T以传递预燃脉冲直到接收到另ー用户命令以传递激光脉沖。上述现有技术系统运行非常好，但是总是存在一个问题，关于为任意给定激光设置，预燃脉冲应该是多长。当然该持续时间必须刺激该气体而不导致激光。使用400W CO2条形激光器的大量实验已经指出，作为示范的4μ s脉冲在满足这些条件之上。然而，当将相同预燃脉冲宽度用于Iooowco2条形激光器时，在该预燃脉冲结束之前发生激光动作，少量激光功率由该激光器发出，当其尚未接收到信号去这样做吋。将该预燃脉宽減少到在显现为可接收运行的1000W条形激光器中的3 μ S，至少在该ー个特定激光器中。问题在于，在该相同产品族模型中的激光器之间存在统计波动，因此不能确定，未引起在该家族中ー个単元内的激光的预燃脉冲持续时间将也不引起在该家族中另ー单元内的激光。当通过实验能够相对快速地确定任意特定激光器的合适预燃脉冲持续时间时，该实验性确定为该激光器生产增加了时间和成本。相应地，存在ー种用于传递在该预燃脉冲的传递期间自动避免不希望的激光的预燃脉冲的方法和电路的需求。专利技术概述在本专利技术的第一方面，通过预电离该激光气体混合物的方法来避免以上讨论的冲突，包括到这些电极的RF电源的初始应用和对来自这些电极的RF电源反射的监视。当该监视的反射RF电源落在指示了激光器动作即将发动的预定等级之下时，終止到这些电极的RF电源的应用以阻止该激光器动作发生。 在优选实施方案中，估计了可应用该RF电源而不引起激光器动作的最大时间周期。如果在已经将RF电源应用于该估计的最大时间周期之前该监视的反射功率未落在该预定值之下，在该最大持续时间已经逝去之后終止RF电源的应用。在另ー请客中，如果跟随该RF电源应用的終止，该激光器的用户尚未命令激光器动作发生，重复将该RF电源的终止到这些电极的启动，在该激光气体混合物将仍旧足以被电离以促进放电的点火的期间的时间周期。附图简要说明图IA和IB是作为时间函数的RF电压图，提供了概要地描述了传递预燃脉冲和激光脉冲的现有技术方案的操作的计时图。图2概要地描述了依照本专利技术的激光器设备的优选实施方案，包括激光头，将RF电源传递给该激光头的RF电源，监视将RF电源传递到并反射自该激光头的RF电源的传感 器，从该监视的反射RF信号处提供指示在该反射RF信号中下降的数字信号的电路，复杂可编辑逻辑器件(CP本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·阿利，J·丰塔内拉，
申请(专利权)人：相干公司，
类型：发明
国别省市：
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