本發明涉及水質分析監測領域，具體為一種高功率co2氣體激光器諧振腔及其工作方法。
背景技術：
1、傳統的高功率激光器設計中，電磁波在諧振腔內的工作介質中反復振蕩以實現激光放大，這一過程對諧振腔的結構穩定性和光路的精確性提出了極高要求。
2、現有技術中，激光器的結構設計和材料選擇往往難以同時滿足以下幾個關鍵需求：一是維持諧振腔的高穩定性，確保電磁波能夠高效且穩定地振蕩，這需要諧振腔具有極小的變形量和精確的光軸定位；二是保證工作介質（如氣體）在諧振腔內的均勻循環，這對于激光輸出功率的均勻性和穩定性至關重要；三是抵抗因溫度變化、機械應力等因素引起的結構變形，以保持出光口位置的相對固定和光軸方向的穩定；四是解決諧振腔內因高壓放電、高溫等極端條件導致的材料老化、腐蝕問題，確保腔體的絕緣性能和耐熱性能；五是消除因加工過程中可能引入的缺陷對激光品質的影響。
3、然而，現有技術通常在這些方面存在不足，例如，傳統的或不規則形狀的激光器架構難以同時保證結構的穩定性和氣體循環的均勻性；常用材料在承受高功率放電產生的高溫和機械應力時，容易發生變形，影響激光器的性能和壽命；諧振腔內部的絕緣和耐熱材料在長期工作中可能因老化或腐蝕導致性能下降；以及光路中可能存在的微小缺陷會干擾激光束的純凈度和方向性。
技術實現思路
1、基于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種高功率co2氣體激光器諧振腔及其工作方法，以解決上述技術問題。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高功率co2氣體激光器諧振腔，包括：
3、耦合模塊，其上安裝有輸出鏡和尾鏡，輸出鏡上設有輸出鏡光闌，尾鏡上設有尾鏡光闌，輸出鏡和尾鏡通過鏡座和密封o圈與耦合模塊固定；
4、三個轉角模塊，每個轉角模塊上安裝有轉角鏡，轉角鏡通過鏡座和密封o圈與轉角模塊固定，三個轉角模塊與一個耦合模塊共同形成一個矩形的四角結構；
5、放電管，用于連接轉角模塊，形成氣體放電的通道；
6、陰極，通過陰極安裝片安裝在放電管上；
7、陽極套，安裝在放電管上與陰極相對的位置，陽極針安裝在陽極套上；
8、高硼硅玻璃t型管，其兩端連接兩個陰極之間，第三端連接至高硼硅玻璃十字管，用于分配和連接放電氣體；
9、高硼硅玻璃十字管，通過高硼硅玻璃十字管法蘭安裝在激光器安裝架上，與高硼硅玻璃t型管共同構成放電氣體的循環路徑；
10、第一密封組件，用于高硼硅玻璃t型管與放電管連接處的密封；
11、第二密封組件，用于高硼硅玻璃t型管與高硼硅玻璃十字管連接處的密封；
12、雙層因瓦合金桿，連接耦合模塊和轉角模塊，以及兩個轉角模塊之間，形成矩形結構框架，用于確保諧振腔整體結構的變形量最小；其中，因瓦合金桿內圈通過因瓦合金桿雙向夾塊連接，外圈通過因瓦合金桿單向夾塊連接；
13、硬化半球，設置在耦合模塊和轉角模塊上，硬化半球底部配置的墊塊包括米字墊塊、一字墊塊和平面墊塊，分別設置于耦合模塊相鄰的一個轉角模塊以及其余兩個轉角模塊的底部；
14、陰極墊塊，設在陰極的底部，并固定在激光器安裝架上；
15、激光器安裝架，設置在諧振腔底部，通過dof模塊與諧振腔連接，用于消除機械或熱膨脹引起的形變，保證出光口的位置固定不動，光軸的方向不改變；
16、光闌，包括輸出鏡光闌和尾鏡光闌，用于消除諧振腔內的加工缺陷，提高激光束的質量；
17、所有組件通過緊固件固定，用于確保結構的穩定性和密封性。
18、本發明進一步設置為，所述陽極套由氧化鋁陶瓷制成，用于避免因長期高壓放電導致的老化或腐蝕。
19、本發明進一步設置為，所述dof模塊用于將諧振腔與激光器安裝架連接，所述dof模塊用于吸收機械或熱膨脹引起的形變，從而保證出光口的位置固定和光軸方向穩定。
20、本發明進一步設置為，所述諧振腔采用因瓦合金材料構造框架，所述因瓦合金材料具有低熱膨脹系數，用于在0-100°c范圍內保持尺寸穩定性，確保諧振腔的光路精確性。
21、本發明進一步設置為，所述高硼硅玻璃十字管與高硼硅玻璃t型管之間形成激光工作氣體的循環通道，通過渦輪泵的高效氣體循環，用于在150°c以下保持諧振腔的低溫運行環境，提升激光器的輸出穩定性。
22、本發明進一步設置為，所述dof模塊通過硬化半球與激光器安裝架相連，所述硬化半球底部設有米字墊塊、一字墊塊和平面墊塊，用于分散負載并維持諧振腔的平衡性。
23、本發明進一步設置為，所述諧振腔整體框架的矩形結構設計用于實現氣體循環的均勻性，對稱分布的轉角鏡用于優化激光光路，提升激光輸出質量。
24、本發明還提供一種高功率co2氣體激光器工作方法，作用于上述的一種高功率co2氣體激光器諧振腔，包括：
25、s1：激光器通電，開啟循環冷卻水；
26、s2：開真空泵，將諧振腔內的壓力抽至10mbar，以確保腔體內沒有雜質污染；
27、s3：將混合氣體lasal42充入諧振腔內至壓力為180mbar。
28、s4：啟動渦輪泵，同時動態監測渦輪泵兩端軸承的溫度，渦輪泵轉速逐步加速到30000rpm，在此轉速下保證混合氣體的循環達到6000m3/h，用于充分冷卻諧振腔內的溫度，確保在150度以下，在運轉過程中，控制渦輪泵出氣口端和進氣口端的壓力比維持在1.6-1.7范圍內；
29、s5：待渦輪泵轉速正常，啟動激光器高壓開關電源，動態監測高壓電源的電壓維持在18kv以上，同時，逐步增加高壓電源的電流，直至200ma以上，用功率計動態監測激光器出光口的功率；
30、s6：激光器運轉過程中，動態監控高壓電源紋波的變化情況，確保紋波維持在安全范圍內，用于防止出現放電不均勻現象，影響激光的輸出功率；
31、s7：當激光器停止工作時，斷開高壓電源，停止渦輪的運轉，回填n2或混合氣體至一個大氣壓。
32、本發明進一步設置為，混合氣體lasal42包括n2、co2和he，所述n2、co2和he的含量分別為19.3%、3.7%、77%。
33、本發明提供一種高功率co2氣體激光器諧振腔及其工作方法，所述諧振腔包括耦合模塊，其上安裝有輸出鏡和尾鏡，輸出鏡上設有輸出鏡光闌，尾鏡上設有尾鏡光闌，輸出鏡和尾鏡通過鏡座和密封o圈與耦合模塊固定；三個轉角模塊，每個轉角模塊上安裝有轉角鏡，轉角鏡通過鏡座和密封o圈與轉角模塊固定，三個轉角模塊與一個耦合模塊共同形成一個矩形的四角結構；放電管，用于連接轉角模塊，形成氣體放電的通道；陰極，通過陰極安裝片安裝在放電管上；陽極套，安裝在放電管上與陰極相對的位置，陽極針安裝在陽極套上；高硼硅玻璃t型管，其兩端連接兩個陰極之間，第三端連接至高硼硅玻璃十字管，用于分配和連接放電氣體；高硼硅玻璃十字管，通過高硼硅玻璃十字管法蘭安裝在激光器安裝架上，與高硼硅玻璃t型管共同構成放電氣體的循環路徑；第一密封組件，用于高硼硅玻璃t型管與放電管連接處的密封；第二密封組件，用于高硼硅玻璃t型管與高硼硅玻璃十字管連接處的密封；雙層因瓦合金桿，連接耦合模塊和轉角模塊，以及兩個轉角模塊之間，形成矩形結構框架，用于確保諧振腔整體結構的變形量最小；其中，因瓦合金桿內圈通過因瓦合金桿雙向夾塊連接，外圈通過因瓦合金桿單向夾塊連接；硬化半球，設置在耦合模塊和轉角模塊上，硬化半球底部配置的墊塊包括米字墊塊、一字墊塊和平面墊塊，分別設置于耦合模塊相鄰的一個轉角模塊以及其余兩個轉角模塊的底部；陰極墊塊，設在陰極的底部，并固定在激光器安裝架上；激光器安裝架，設置在諧振腔底部，通過dof模塊與諧振腔連接，用于消除機械或熱膨脹引起的形變，保證出光口的位置固定不動，光軸的方向不改變；光闌，包括輸出鏡光闌和尾鏡光闌，用于消除諧振腔內的加工缺陷，提高激光束的質量；所有組件通過緊固件固定，用于確保結構的穩定性和密封性，產生的有益效果包括：
34、1、本發明的諧振腔設計能夠產生8kw以上的co2高功率激光，顯著提升了激光器的輸出功率，滿足了工業加工、科研實驗等領域對高能量密度激光源的需求。
35、2、諧振腔的外觀相對緊湊，結構對稱平衡，優化了空間利用，氣體循環分配更加均勻，提高了激光器的效率和穩定性，對稱平衡的結構也有助于減小腔體在工作時的振動，進一步提升了激光束的質量。
36、3、因瓦合金具有極低的熱膨脹系數，使用因瓦合金作為諧振腔的主要結構材料，可以顯著減小受環境熱膨脹變形的影響，使得諧振腔的尺寸相對固定。
37、4、采用dof模塊，本發明確保了出光口和光軸的位置固定不變，即使在工作過程中受到各種外部因素的影響，也能保持激光傳播方向的穩定。
38、綜上所述，本發明的諧振腔設計在提升激光器輸出功率的同時，還優化了結構、減小了熱膨脹變形、固定了出光口和光軸位置，從而全面提升了激光器的整體性能，包括穩定性、準確性、耐用性等，為工業加工、科研實驗等領域提供了更加高效、可靠的激光解決方案。
39、上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術的具體實施方式。