CN115347439A - 气体激光器和输出脉冲激光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及放电激励气体激光技术领域，提供一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，该气体激光器包括：循环管道(2)，为首尾相接的管道结构；风机(3)，设置在所述循环管道(2)内，带动循环管道(2)内的气体定向循环流动；***室(1)，设置在该循环管道(2)上，产生激光的气体流经***室(1)，所述***室(1)内设有放电激励装置，用于向***室(1)内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。本方案能够长时间稳定地输出脉冲激光。
Description
技术领域
本发明涉及放电激励气体激光技术领域，尤其涉及一种气体激光器和输出脉冲激光的方法。
背景技术
随着应用需求的不断拓展，中红外激光已成为近年来激光技术领域研究热点。特别是3μm波段的中红外激光，因其处于大气吸收的剧烈变化区，通过波长的精细调控，可用于遥感和环境监测等领域；同时由于水分子和有机物在此波段有强烈的吸收性，因此在生物成像、牙科和心血管手术等生物医学方面也有广泛的应用前景。此外，该类激光还可作为波长转换的驱动光源，实现中红外超连续谱和红外多波段激光输出，在光谱学等领域都有广泛的应用。
目前获得中红外激光的手段很多，其中一种技术手段是基于放电引发的脉冲氟化氢激光技术，但是受材料和能量转换效率的限制，氟化氢激光工作过程中不可逆的化学反应使工作介质不断减少，以及激光跃迁后生成的基态HF分子对产生激光的激发态HF具有很强的弛豫作用，导致后续激光脉冲能量显著降低，无法长时间稳定地输出激光。
因此，亟需研究一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，能够长时间、稳定地输出脉冲激光。
发明内容
本发明的技术目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，能够长时间、稳定地输出脉冲激光。
作为本发明的第一个方面，本发明提供一种气体激光器，包括：
循环管道，为首尾相接的管道结构；
风机，设置在所述循环管道内，带动循环管道内的气体定向循环流动；
***室，设置在该循环管道上，产生激光的气体流经***室，所述***室内设有放电激励装置，用于向***室内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。
所述气体激光器为放电引发的氟化氢脉冲激光器。
所述气体包括六氟化硫和CnH2n+2(n≥2)类型碳氢化合物，优选六氟化硫和乙烷。
进一步的，所述循环管道为竖直的回形的管道结构，包括两个竖直部分和两个水平部分，四个部分首尾相接。所述***室设置在一竖直部分的中部。所述风机设置在下部的水平部分。
进一步的，风机远离所述***室设置。
进一步的，沿着产生激光的气体的流动方向，从风机到***室的循环管道包括依次连接的过渡段管道、静流段管道和收缩段管道，三个管道均包括入口和出口；
所述过渡段管道的入口连接风机，过渡段管道的出口与静流段管道的入口连接，用于使风机的出口的气流均匀过渡至静流段管道；
所述静流段管道的入口与出口的截面形状和大小相同，用于使气体均匀流动；
所述收缩段管道竖直设置，收缩段管道的入口与静流段管道的出口连接，收缩段管道的出口与所述***室连接，收缩段管道的入口的截面的面积大于收缩段管道的出口的截面的面积，使得沿着产生激光的气体的流动方向，收缩段管道的截面的面积逐渐减小，所述收缩段管道的截面与气体流动方向垂直。
进一步的，所述风机与过渡段管道的接口为圆形，所述过渡段管道与静流段管道的接口、静流段管道与收缩段管道的接口、收缩段管道与***室的接口均为矩形，所述风机与过渡段管道的接口的面积和所述收缩段管道与***室的接口的面积比为(1.5-2.5)：1。
进一步的，所述收缩段管道的入口和收缩段管道的出口的长度相等，收缩段管道的入口的宽度大于收缩段管道的出口的宽度；所述收缩段管道从入口到出口的截面的宽度按比例逐渐减小、或先缓慢减小再急剧减小。
进一步的，所述收缩段管道从入口到出口的截面的宽度满足以下公式：
z＝a×h/2；或z＝(a×h3+b×h2+c×h+d)/2；
其中，z表示收缩段管道的一截面的宽度，单位是mm；h表示沿着气体流动方向从收缩段管道的入口到该收缩段管道的一截面的距离，单位是mm；a≠0； a、b、c、d均为常数。
进一步的，所述气体激光器还包括气体吸附装置，设置在所述静流段管道内；
所述气体吸附装置包括吸附剂格栅、电加热丝和液氮冷却***；
所述吸附剂格栅包括外壳和填充在外壳内部的分子筛颗粒，所述外壳为格栅结构并且外壳上设有多个网孔供气体进入外壳内部；
所述电加热丝伸入分子筛颗粒间对分子筛颗粒加热活化；
所述液氮冷却***分布在分子筛颗粒的周围用以对分子筛颗粒的冷却以提高吸附能力。
进一步的，所述气体激光器还包括充气装置，与所述静流段管道连接；所述充气装置向循环管道补充气体。
进一步的，所述放电激励装置包括相对设置的正电极和负电极，气体从正电极和负电极之间经过，气体流动方向与正电极向负电极放电的方向垂直。
进一步的，所述正电极在与负电极相对的一侧为弧形，所述负电极在与正电极相对的一侧为锯齿形。
根据本发明的第二个方面，提供一种输出脉冲激光的方法，采用所述的气体激光器；
向循环管道内充入气体，开启风机，使气体在循环管道内循环流动；
开启***室的放电激励装置，使气体在***室内不断反应输出脉冲激光。
进一步的，所述***室内产生的脉冲激光输出频率为1-100HZ，在100 秒以内的时间段内脉冲激光能量下降不到20％。
本发明的有益效果是：
本发明设置了气体循环装置，使得气体能够源源不断地向***室提供气体，同时通过吸附装置去除掉不稳定状态的气体，防止气体发生不必要的反应。循环气体的过渡段管道、静流段管道和收缩段管道的设置，使得气体流动更均匀稳定，使脉冲激光的输出更稳定。
附图说明
图1给出了第一个实施方式气体激光器的结构示意图。
图2给出了放电激励装置的结构示意图。
图3给出了从风机到***室的循环管道各部件连接的结构示意图。
图4给出了过渡段管道的入口直径为100mm时放电激励装置内的流速分布图。
图5给出了过渡段管道的入口直径为200mm时放电激励装置内的流速分布图。
图6给出了过渡段管道的入口直径为300mm时放电激励装置内的流速分布图。
图7给出了过渡段管道的入口直径为400mm时放电激励装置内的流速分布图。
图8给出了收缩段管道为双三次曲线收缩线型的结构图及管道内流速图。
图9给出了收缩段管道为直线型收缩线型的结构图及管道内流速图。
图10给出了两种结构的收缩段管道在放电激励装置内的流速分布图。
图11给出了第二个实施方式气体激光器的结构示意图。
其中，1—***室，11—放电激励装置，111—正电极，112—负电极，2 —循环管道，21—过渡段管道，22—静流段管道，23—收缩段管道，231—收缩段管道的入口，232—收缩段管道的出口，233—收缩段管道的截面，3—风机， z—收缩段管道的截面的宽度，h—收缩段管道的入口至其他截面的距离。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
根据本发明的第一个实施方式，提供了一种气体激光器，该气体激光器为放电引发的氟化氢脉冲激光器，但不限于此，也可以为其他通过放电引发的脉冲激光器，例如DF激光器。氟化氢激光器通过对六氟化硫和乙烷两种气体进行放电从而产生脉冲激光，因此循环管道2内产生激光的气体为六氟化硫和乙烷。如图1所示，该气体激光器包括：***室1、循环管道2、风机3、气体吸附装置和充气装置。
循环管道2为首尾相接的管道结构，产生激光的气体能够在循环管道2内定向循环流动。具体地，循环管道2为竖直的回形的管道结构，包括两个竖直部分和上下两个水平部分，四个部分首尾相接。
***室1设置在一竖直部分的中部。风机3设置在下部的水平部分。风机3远离***室1设置，防止风机3的运行影响***室1产生稳定的脉冲激光。为了更好地理解风机3的位置，图1中将位于下部的风机3指示出来。
***室1设置在循环管道2上，产生激光的气体流经***室1，产生激光的气体可以自上而下流经***室1，也可以自下而上流经***室1，图 1的方案为自上而下的方式。
如图2所示，***室1内设有放电激励装置11，用于向***室1内的气体放电从而产生脉冲激光。放电激励装置11包括相对设置的正电极111和负电极112，气体从正电极111和负电极112之间经过，气体自上向下流动，流动方向与正电极111向负电极112放电的方向垂直。正电极111在与负电极112 相对的一侧为向外(向负电极112方向)凸出的弧形，负电极112在与正电极 11相对的一侧为锯齿形。在负电极112上设置锯齿形，尖锐部分形成多个电场增强点，以提高局部电场强度，以此降低放电击穿的难度。气体自上而下地流经放电激励装置11，有利于带走放电过程中产生的固体颗粒物，并且固体颗粒物也不易附着于正电极111和负电极112表面，有利于放电的长时间进行。正电极111和负电极112之间的间隙为2.5cm，沿着正电极111向负电极112放电的方向截取的纵截面为矩形，长70cm，宽3.6cm。
风机3设置在循环管道2内，带动循环管道2内的气体循环流动并使气体由上至下经过***室1。风机3为气体循环提供动力，是实现气体流动、置换效率的主要保证。风机3可采用离心风机或轴流风机。离心风机因其叶轮旋转的运动方向与气体一致，能够提供更升压比，适宜于在阻力较大情况下使用。轴流风机叶轮旋转的运动方向与气体流向垂直，升压比较小，但由于叶轮尺寸较大，在低气阻环境下能够提供较大体积流量。在进一步的研究中发现，轴流风机处于循环管道2内部，由于压头较小、且气体流动直接带走产生的热量，因此使用过程中发热并不明显，能够长时间稳定运行。风机3距离***室1 较远，并设置在回形管道结构的下部，可以进行良好固定，防止风机3的振动影响气体流动的均匀性和***室内脉冲激光产生的稳定性。
在实现整个循环***流动置换效率的同时，保证放电激励装置11的气体流场的均匀性对实现稳定放电至关重要。气体流场的均匀性可以避免在局部出现涡旋，导致实际流动置换率的下降；另一方面在高速流动情况下，还可以保证气体介质密度的均匀性。气体密度的不均匀性要控制在1％以内才能保证放电的稳定性，而气体密度的不均匀性要控制在0.1％-0.01％才能保证产生的激光脉冲能够有良好的远场光束质量。对放电激励装置11内的正电极111和负电极112 之间的气体流场的均匀性影响起主要作用的是沿着产生激光的气体的流动方向 (图3中的V方向)，从风机3到***室1的循环管道2。从风机3到***室1的循环管道2包括依次连接的过渡段管道21、静流段管道22和收缩段管道23，三个管道均包括入口和出口。尤其是过渡段管道21和收缩段管道23 对电流的流动均匀性影响最大，如图3所示，过渡段管道21主要对正电极111 和负电极112纵截面的长度方向(图3中的x方向)的流场分布进行优化，收缩段管道23主要对正电极111和负电极112之间的间隙方向(图3中的y方向) 的流场分布进行优化。
过渡段管道21用于使风机3出来的气流均匀过渡至静流段管道22，因此过渡段管道21的入口连接风机3。由于风机3的出口的形状为圆形，过渡段管道21的入口设置为适应风机3的出口的大小的圆形，因此过渡段管道21与风机3的接口为圆形。过渡段管道21的出口与静流段管道22的入口连接，由于放电激励装置11内的正电极111和负电极112之间的区域为矩形，为使气体均匀地流经放电激励装置11，相应地静流段管道22的入口和出口、收缩段管道 23的入口和出口、以及***室1的入口和出口均为矩形，过渡段管道22的出口设置为适应静流段管道22的出口的矩形。利用流场模拟软件分析过渡段管道21不同的直径d对正电极111和负电极112之间流速影响情况。设定过渡段管道21出口的矩形大小为700×25mm2，与***室1内放电激励装置11的正电极111和负电极112之间横截面尺寸一致。过渡段管道21的长度为550mm；边界条件选择入口为均匀流速，出口为恒定气压，过渡段管道21的管道界面为光滑壁面，入口的初始流速按照140L/s的体积流量计算给出。
图4为当过渡段管道21的入口的直径d为100mm时，正电极111和负电极112之间横截面的流速分布图，横截面长度为0.7m。最左侧为等流速线 (velocity contour)，可以看到中间为对应等流速线的正电极111和负电极112 之间横截面的流速分布，最右侧为流速的曲线图，x为0表示正电极111和负电极112之间横截面的中心位置，位于横截面中间部分的流速为16m/s，越往两端流速越低，两端的流速为3m/s。
图5为当过渡段管道21的入口的直径d为200mm时，正电极111和负电极112之间横截面的流速分布图，横截面长度为0.7m。最左侧为等流速线 (velocity contour)，可以看到中间为对应等流速线的正电极111和负电极112 之间横截面的流速分布，最右侧为流速的曲线图，x为0表示正电极111和负电极112之间横截面的中心位置，这种情况流速均匀，在8-9m/s的范围内。
图6为当过渡段管道21的入口的直径d为300mm时，正电极111和负电极112之间横截面的流速分布图，横截面长度为0.7m。最左侧为等流速线 (velocity contour)，可以看到中间为对应等流速线的正电极111和负电极112 之间横截面的流速分布，最右侧为流速的曲线图，x为0表示正电极111和负电极112之间横截面的中心位置，位于横截面中间部分的流速为8m/s，越往两端流速越高，两端的流速为9m/s。
图7为当过渡段管道21的入口的直径d为400mm时，正电极111和负电极112之间横截面的流速分布图，横截面长度为0.7m。最左侧为等流速线 (velocity contour)，可以看到中间为对应等流速线的正电极111和负电极112 之间横截面的流速分布，最右侧为流速的曲线图，x为0表示正电极111和负电极112之间横截面的中心位置，位于横截面中间部分的流速为8m/s，越往两端流速越高，两端的流速为10m/s。
从模拟结果可以看出，当过渡段管道21入口的管道直径d为200mm时，可以在正电极111和负电极112之间获得较为理想的均匀流速分布，此时的面积收缩比(过渡段管道21的入口的面积：收缩段管道的出口的面积)约为2:1。当管道直径d减小时，正电极111和负电极112之间两端的流速明显低于中心流速，而当管道直径d增大时，两端流速又明显高于中心流速。因此风机3与过渡段管道21接口的面积和收缩段管道23与***室1的接口的面积为 (1.5-2.5)：1较为合适，优选2:1。
静流段管道22使气体均匀流动，因此静流段管道22入口和出口大小一致，从静流段管道22的入口至出口的截面大小均相等，使得气体在静流段管道22 内均匀流动。静流段管道22内的气流流速相对较缓，截面积较大，是循环管道中体积最大的组成部分，为了避免在气流方向变化出现涡旋，所有的弯管都设计成圆滑过渡。
收缩段管道23竖直设置，收缩段管道23的入口与静流段管道22的出口连接，收缩段管道23的出口与***室1连接，收缩段管道22的入口的面积大于收缩段管道22的出口的面积，使得沿着产生激光的气体的流动方向，收缩段管道23的截面的面积逐渐减小。气体从上向下流动，收缩段管道23的截面与气体流动方向垂直。收缩段管道23的入口和收缩段管道23的出口的长度相等且，收缩段管道23的入口的截面的宽度大于收缩段管道23的出口的宽度。收缩段管道23可以采用两种结构，分别是双三次曲线收缩线型和直线型收缩线型。
收缩段管道23的入口位于出口的上方，如图8所示，收缩段管道23的结构为双三次曲线收缩线型，图8为沿着收缩段管道23的宽度方向(气体流动的方向)截取的纵向的截面，收缩段管道23从入口231到出口232的横向的截面的宽度先缓慢减小再急剧减小，满足双三次曲线的规律。
从入口231到出口232之间的横向的截面233的宽度z满足以下公式：
z＝(a×h3+b×h2+c×h+d)/2；
其中，z表示收缩段管道23的一横向的截面233的宽度，单位是mm；h 表示沿着气体流动方向从收缩段管道的入口231到该收缩段管道的横向的截面 233的距离，单位是mm；a≠0；a、b、c、d均为常数。
入口231截面尺寸为700×125mm2，出口232截面尺寸为700×25mm2，入口231和出口232的收缩比为5，入口流速按照140L/s体积流量设定为1.6m/s。图8中收缩管道23内的不同颜色表示不同的流速，左侧为等流速线，越接近出口232，流速越快。
收缩段管道23的入口位于出口的上方，如图9所示，收缩段管道23的结构为直线型收缩线型，图9为沿着收缩管道23的宽度方向(气体流动的方向) 截取的纵向的截面，收缩管道23从入口231到出口232的横向的截面的宽度按比例逐渐减小，满足直线一次方程的规律。
从入口231到出口232之间的横向的截面233的宽度z满足以下公式：
z＝a×h/2；
其中，z表示收缩段管道23的一横向的截面233的宽度，单位是mm；h 表示沿着气体流动方向从收缩段管道的入口231到该收缩段管道的横向的截面 233的距离，单位是mm；a≠0；a为常数。
入口231截面尺寸为700×125mm2，出口232截面尺寸为700×25mm2，入口231和出口232的收缩比为5，入口流速按照140L/s体积流量设定为1.6m/s。图9中收缩管道23内的不同颜色表示不同的流速，左侧为等流速线，越接近出口232，流速越快。
对上述两种结构进行比较，如图10所示，曲线1表示双三次曲线收缩线型的流速分布，曲线2表示直线型收缩线型的流速分布，图10中的y表示正电极 111到负电极112的间隙，y为0表示间隙中间点的位置。两种结构都能够在正电极111和负电极112的间隙方向获得均匀流场，其中，采用双三次曲线收缩线型获得的流场相对均匀，这对实现放电区气体介质的有效置换、抑制放电电极表面的温度升高更为理想。
气体吸附装置设置在静流段管道22内，用于吸附影响反应的气体和进行热交换，气体吸附和热交换都需要比较的大气体接触面积和相对较慢的气体流速，因此将气体吸附装置设置在静流段管道22内，静流段管道22的截面积比收缩段管道23的大。气体吸附装置包括吸附剂格栅、电加热丝和液氮冷却***。吸附剂格栅包括外壳和填充在外壳内部的分子筛颗粒。外壳为格栅结构并且外壳上设有多个网孔供气体进入外壳内部。分子筛颗粒为球形。电加热丝伸入分子筛颗粒间对分子筛颗粒加热活化。液氮冷却***分布在分子筛颗粒的周围用以对分子筛颗粒的冷却以提高吸附能力。
充气装置与静流段管道22连接，向循环管道2补充气体。
产生激光的气体进入***室1反应产生脉冲激光，未发生反应的产生激光的气体、反应后生成的气体从***室1的下部流出后进入风机3，从风机3 流出后，反应后生成的气体被气体吸附装置吸附，不足的产生激光的气体通过充气装置得以补充，然后进入***室1，以此实现气体循环地经过***室1 的放电激励装置11，使得放电激励装置11不断地在更新的气体的环境下实现长时间的、稳定的脉冲激光的输出。
采用本实施方式的气体激光器，能够不断地补给气体，吸附影响脉冲激光反应的气体，最重要的是，由于循环管道2和***室1的设置，使得进入***室1的气体的流场稳定，使得脉冲激光能够长时间、稳定地输出。
根据本发明的第二个实施方式，提供了一种气体激光器，如图11所示，该气体激光器与第一个实施方式的基本相同，不同的地方在于，风机3为两个，能够实现更高效的气体换气。
根据本发明的第三个实施方式，提供一种输出脉冲激光的方法，采用第一个或第二个实施方式的气体激光器。本实施方式输出的脉冲激光为氟化氢激光。
向气体激光器充入的气体包括六氟化硫和CnH2n+2(n≥2)类型碳氢化合物，优选六氟化硫和乙烷。本方案以六氟化硫和乙烷为例。
向循环管道2内充入六氟化硫和乙烷气体，开启风机3，使气体在循环管道3内循环流动。
开启***室1的放电激励装置11，使六氟化硫和乙烷气体在***室1 的放电激励装置11的正电极111和负电极112之间不断反应输出脉冲激光。
在放电的过程中发生的动力学过程如下：
SF6+e→SF5+F+e 公式1；
F+C2H6→HF(v)+C2H5+Q(v＝1,2,3) 公式2；
HF(v)→HF(v-1)+hv 公式3；
HF(v)+M→HF(v-1)+M 公式4。
公式1表示实现脉冲HF激光输出的放电引发过程。放电引发过程提供了化学反应所需的F原子，也直接决定了辐射跃迁过程的光子数产额，因此F原子的有效产出是实现激光输出的前提。放电引发过程是通过在混合气工作介质间施加脉冲高压电场实现气体快速击穿获得大量自由电子，这些电子在电场加速下与气体分子不断碰撞传递能量，通过复杂相互作用从SF6气体分子中获得游离态F原子。
公式2表示化学反应放热激励过程。Q为反应放能，v为振动和/或转动激发能级。
公式3表示辐射跃迁过程。当较高能级HF(v)转为较低能级HF(v-1)时，振动和/或转动激发能级间跃迁形成激光辐射hν。
公式4表示无辐射驰豫过程。弛豫作用是指从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程。从非平衡态逐渐恢复到平衡态的时间为弛豫时间。在射频脉冲停止以后,核子释放所吸收的能量返回到热平衡状态，该过程称为弛豫过程。M是第一气体和第二气体的混合气体中起驰豫作用的组分，每种气体分子对激发态HF都会起一定的驰豫作用，其中基态HF的驰豫作用最强。激发态HF即为被能量激发到高能态的HF分子，基态HF即为能量最低的HF分子。产生驰豫作用会降低产生激光的效率，驰豫作用就要基态与激发态的分子间发生碰撞，激发态的分子在碰撞过程中与基态分子进行能量交换使其能量逐渐回到基态，不再通过辐射跃迁回到基态，形成辐射输出激发态分子少了，输出激光的效率就低了。因此，并不是第一气体和第二气体的量越多越好，第一气体和第二气体保持在预定的浓度范围内能够防止驰豫作用的扩大。
为了提高形成激光辐射hν的效率，开启气体吸附装置，将产生的HF(V) 吸附。为了保证六氟化硫和乙烷气体的量充足，开启充气装置适当充入六氟化硫和乙烷气体。
***室1内产生的脉冲激光输出频率为1-100Hz，气体置换率2-3，循环管道2的体积流量达到126-189L/s。***室1产生激光的同时，不断吸附反应后的产物，并补充产生激光的气体，在100秒以内的时间段内脉冲激光能量下降不到20％，保证了脉冲激光长时间、稳定的输出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气体激光器，其特征在于，包括：
循环管道(2)，为首尾相接的管道结构；
风机(3)，设置在所述循环管道(2)内，带动循环管道(2)内的气体定向循环流动；
***室(1)，设置在该循环管道(2)上，产生激光的气体流经***室(1)，所述***室(1)内设有放电激励装置(11)，用于向***室(1)内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。
2.根据权利要求1所述的气体激光器，其特征在于，所述风机(3)远离所述***室(1)设置。
3.根据权利要求2所述的气体激光器，其特征在于，沿着产生激光的气体的流动方向，从风机(3)到***室(1)的循环管道(2)包括依次连接的过渡段管道(21)、静流段管道(22)和收缩段管道(23)，三个管道均包括入口和出口；
所述过渡段管道(21)的入口连接风机，过渡段管道(21)的出口与所述静流段管道(22)的入口连接，；
所述静流段管道(22)的入口与出口的截面的形状和大小相同；
所述收缩段管道(23)竖直设置，收缩段管道(23)的入口与静流段管道(22)的出口连接，收缩段管道(23)的出口与所述***室(1)连接，收缩段管道(23)的入口的截面的面积大于收缩段管道(23)的出口的截面的面积，使得沿着产生激光的气体的流动方向，收缩段管道(23)的截面的面积逐渐减小，所述收缩段管道(23)的截面与气体流动方向垂直。
4.根据权利要求3所述的气体激光器，其特征在于，所述风机(3)与过渡段管道(21)的接口为圆形，所述过渡段管道(21)与静流段管道的(22)接口、静流段管道(22)与收缩段管道(23)的接口、收缩段管道(23)与***室(1)的接口均为矩形，所述风机(3)与过渡段管道(21)的接口的面积和所述收缩段管道(23)与***室(1)的接口的面积比为(1.5-2.5):1。
5.根据权利要求3所述的气体激光器，其特征在于，所述收缩段管道的入口(231)和收缩段管道的出口(232)的长度相等，收缩段管道的入口(231)的宽度大于收缩段管道的出口(232)的宽度；所述收缩段管道(23)从入口(231)到出口(232)截面的宽度按比例逐渐减小、或先缓慢减小再急剧减小。
6.根据权利要求5所述的气体激光器，其特征在于，所述收缩段管道(23)从入口(231)到出口(231)的截面的宽度满足以下公式：
z＝a×h/2；或z＝(a×h3+b×h2+c×h+d)/2；
其中，z表示收缩段管道(23)的一截面的宽度，单位是mm；h表示沿着气体流动方向从收缩段管道的入口(231)到该收缩段管道(23)的一截面的距离，单位是mm；a≠0；a、b、c、d均为常数。
7.根据权利要求3所述的气体激光器，其特征在于，还包括气体吸附装置，设置在所述静流段管道(22)内；
所述气体吸附装置包括吸附剂格栅、电加热丝和液氮冷却***；
所述吸附剂格栅包括外壳和填充在外壳内部的分子筛颗粒，所述外壳为格栅结构并且外壳上设有多个网孔供气体进入外壳内部；
所述电加热丝伸入分子筛颗粒间；
所述液氮冷却***分布在分子筛颗粒的周围。
8.根据权利要求1所述的气体激光器，其特征在于，所述放电激励装置包括相对设置的正电极(111)和负电极(112)，气体从正电极(111)和负电极(112)之间经过，气体流动方向与正电极(111)向负电极(112)放电的方向垂直。
9.根据权利要求8所述的气体激光器，其特征在于，所述正电极(111)在与负电极(112)相对的一侧为弧形，所述负电极(112)在与正电极(111)相对的一侧为锯齿形。
10.一种输出脉冲激光的方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的气体激光器；
向循环管道(2)内充入气体，开启风机(3)，使气体在循环管道(2)内循环流动；
开启***室(1)的放电激励装置(11)，使气体在***室(1)内不断反应输出脉冲激光。
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2022
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