阅读说明：本技术 多层电极组合件 (Multilayer electrode assembly ) 是由 迈克尔·W·默里 托马斯·沃洛维克 于 2018-07-12 设计创作，主要内容包括：本发明大体描述了用于多层电极组合件的系统和技术。在一些实例中,一种多层电极组合件可以包括第一介电材料。在一些实例中,所述第一介电材料可以被成形为形成由内表面限定的通道。在各个实例中,所述多层电极组合件可以包括与所述第一介电材料的所述外表面的第一部分相邻设置的第一金属层。在各个另外的实例中,所述多层电极组合件可以包括与所述第一介电材料的所述外表面的第二部分相邻设置的第二金属层。在一些实例中,所述第一金属层可以与所述第二金属层以第一间隔关系设置。在各个实例中,当向所述多层电极组合件施加电压时,可以在所述第一介电材料的所述通道中生成基本上均匀的电场。(Systems and techniques for a multi-layer electrode assembly are generally described. In some examples, a multilayer electrode assembly may include a first dielectric material. In some examples, the first dielectric material may be shaped to form a channel defined by an inner surface. In various examples, the multilayer electrode assembly can include a first metal layer disposed adjacent a first portion of the outer surface of the first dielectric material. In various further examples, the multilayer electrode assembly can include a second metal layer disposed adjacent to a second portion of the outer surface of the first dielectric material. In some examples, the first metal layer may be disposed in a first spaced relationship with the second metal layer. In various examples, a substantially uniform electric field may be generated in the channels of the first dielectric material when a voltage is applied to the multilayer electrode assembly.)

多层电极组合件

技术领域

本申请一般涉及电极组合件，更具体地，涉及用于生成均匀电场(例如，在分子气体激光器中)的电极组合件。

背景技术

在分子气体激光器(例如，CO₂和CO激光器)的情况下，***体的均匀激发特别重要，在分子气体激光器的情况下的过度泵送会导致气体中光学增益的局部衰降。另外，电泵送气体激光器通常可能遭受在高脉冲能量条件下形成的不稳定性。放电不稳定性可能导致强烈的电弧放电，这可能会损坏激光器电极，或者至少使气体放电增益介质的光学质量无法用于产生高模式质量激光束。高初始气体放电均匀性可以用于脉冲高能气体激光器中，以在不可避免地出现气体放电不稳定性之前增加可能沉积到气体中的能量的量。

传统上，气体激光器在低气体压力(约10到100托)下以连续波(cw)模式操作，或者在高气体压力(约300到760托)下作为脉冲激光器操作。在低气体压力下，气体激光器通常具有较小的横向气体放电尺寸(约1到4mm)，以依靠激光等离子体中的高双极性扩散速率来产生一定程度的放电均匀性。另外，将额外的氦加入低压气体激光器的气体混合物中，以通过进一步增强双极性扩散来改善放电均匀性。在高气体压力下，气体激光器的横向放电尺寸通常太大，以至于无法进行双极性扩散。传统上，高压气体激光器使用特殊成形电极来实现产生气体放电的非常好的均匀电场条件。

成形电极通常利用具有扁平、平行电极几何形状的中心区域以及所选的成形电极区域来逐渐降低中心区域两侧的电场强度，同时在中心区域中仅引入最小量的电场畸变。成形电极组合件中的气体放电通常被限制在中心区域，并且将具有正方形或矩形横截面。不幸的是，激光器的最低阶光学模式将最可能具有圆形或椭圆形横截面，并且与成形电极组合件的放电横横截面并非很好地匹配。沉积到成形电极组合件的气体放电中的能量的约20％将不在激光器的光学腔中，并且将被浪费。

除了浪费能量的扁平电极，还可以围绕圆柱形横截面使用弧形电极。所得的电场将填满光学模式横截面，但不幸的是，其将是不均匀的。在高气体压力下，流过弧形电极组合件的***体的RF电流将集中在光学模式横截面的两侧，并且大部分将绕过电极组合件的中心的气体。场的不均匀性还会降低激光器组合件的效率。

发明内容

提供了用于多层电极组合件的系统和方法。

根据本公开的实施例，一般描述了多层电极组合件。在各个实例中，多层电极组合件可以包括具有外表面和内表面的第一介电材料。第一介电材料可以被成形为形成由内表面限定的通道。在各个另外的实例中，多层电极组合件可以包括与第一介电材料的外表面的第一部分相邻设置的第一金属层。在一些另外的实例中，多层电极组合件可以包括与第一介电材料的外表面的第二部分相邻设置的第二金属层。在一些实例中，第一金属层可以与第二金属层以第一间隔关系设置。在各个另外的实例中，当通过驱动电极向多层电极组合件施加电压时，可以在第一介电材料的通道中生成均匀电场。如本文使用，“基本上”均匀的电场是指至少85％均匀的电场。

通过下面的详细描述，本公开的其它实施例对于本领域技术人员将变得显而易见，其中通过说明预期用于执行本文所述的各种技术的最佳模式来描述实施例。如将认识，各个实施例可以能够具有其它和不同的实施方案，并且本文所述的各种细节可以在各个方面进行修改，所有这些都不脱离本公开的精神和范围。因此，附图和详细描述本质上应被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

图1描绘了根据本公开的各个方面的多层电极组合件的横截面视图。

图2描绘了根据本公开的各个实施例的包括一或多个多层电极组合件的激光器系统的透视图。

图3描绘了根据本公开的各个方面的包括不均匀间隔的金属层的多层电极组合件的一个实例。

图4A-4B描绘了根据本公开的各个方面的多层电极组合件(其中电极沿θ坐标均匀地间隔开)中的金属电极层之间的电容分布的示范性模拟。

图5A-5B描绘了根据本公开的各个方面的多层电极组合件(其中电极沿y坐标均匀地间隔开)中的金属电极层之间的电容分布的示范性模拟。

具体实施方式

在以下描述中，参考了示出本公开的几个实施例的附图。应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以利用其它实施例，并且可以进行系统或过程的改变。下面的详细描述不应被理解为限制性的，并且本公开的实施例的范围仅由所授权的专利的权利要求限定。应当理解，附图不一定按比例绘制。

本公开的各个实施例提供了用于多层电极组合件的通道中的均匀电场的改善系统和方法。这些实施例可以在高质量气体激光器系统的光学模式体积中或在需要和/或受益于均匀电场的其它系统中提供均匀电场。另外，本文描述的各种技术克服了***体通道被形成为圆柱形、管状和/或非矩形/非平行六面体形状和/或几何形状时呈现的各种技术挑战。均匀电场可以是指在电场内的任意两个点处具有相同电场强度(幅值和方向两方面)的电场。电场可以具有不同程度的均匀性，例如，95％均匀的电场可以在电场所存在的空间的95％体积中具有相同的电场强度。

电场均匀性可以如本文所述进行测量。在各个实例中，可以根据以下技术使用能够模拟静电场的任何有限元分析(FEA)软件。例如，可以使用COMSOL Multiphysics来确定目标区域(ROI)内部的静电场的均匀性。在各个实例中，挑选一个可以精确考虑边界过渡和边缘效应的元素大小非常重要。另外，对于以下方法，假设电极的长度足够长，以至于可以认为增益介质内部的大多数电场沿孔轴(例如，在***体通道内部)保持不变。可以在FEA模拟软件中创建电极组合件和***体通道(例如，陶瓷管)的二维模型。可以在FEA模拟软件中针对组合件的不同区域输入适当的介电性质，如下面进一步详细描述。在模拟中的适当位置处施加电压电位。然后，FEA模拟软件可以计算***体放电孔内部(例如，陶瓷管或其它***体通道内部)的电场。

针对每个数据点计算电场在X和Y轴(其中Z轴沿***体通道)上的幅值。确定来自本数据集的电场的幅值的最大值。用数据集除以最大值(例如，将数据集归一化)。归一化数据集的最小值是均匀性。例如，如果最小值为最大值的50％，则可以认为放电区域中的电场的均匀性为50％。放电发生在最高点处。***体放电区域中幅值差异较大会导致不均匀放电。因此，有益的是，使***体放电区域内(例如，通道3内)的电场的均匀性最大化。

图1描绘了根据本公开的各个实施例的多层电极组合件10的横截面视图。在各个实例中，多层电极组合件10可以在由介电材料6形成的通道3的整个体积中或在整个通道3的大部分体积中实现高度的电场均匀性。在各个实例中，在通道3的内部中生成的电场的均匀性可以大于80％、大于90％、大于95％等。在一些实例中，在通道3的内部中生成的电场的均匀性可以取决于各种参数，例如所使用的层的数量，各个组件的几何形状(例如，层的边缘，通道横截面的形状和介电材料6横截面)、层的相对厚度、与介电材料6相邻设置的层的边缘的形状等。

在一些实例中，多层电极组合件10可以用于为气体激光器的最低阶光学模式在整个通道3中生成高度的电场均匀性，同时极大地增强热量从位于通道3中的气体的流出。电极组合件10可以通过引入多层导热金属和介电材料以包围介电材料6和通道3来实现增强的热量流动。例如，多层电极组合件10可以有效地转移来自激光器的光学模式体积中的气体的热量。交替层的金属和介电材料施加了边界条件，所述边界条件可以产生激光器的光学模式体积中的均匀电场的紧密近似。图1描绘了多层电极组合件10，其示出了与十个介电层8交错的九个金属层7的使用。尽管出于说明性目的在图1中描绘了九个金属层7和十个介电层8，但是应当理解，根据本公开的各个方面和实施例，可以使用多种不同数量和配置的金属层7和介电层8。另外，在至少一些实例中，金属层7和/或介电层8中的一或多个可以彼此不平行。例如，在至少一些实施例中，金属层7可以径向地布置在介电材料6的外表面上。金属层7可以被定位成与介电材料6的外部紧密热接触，以便将热量传导出介电材料6。介电层8的材料用于使金属层7彼此电绝缘。如图1中所描绘，在一些实例中，介电材料6可以形成具有椭圆或圆形横截面的管状结构。在介电材料6形成为圆柱形、圆形或管状形状的各个实例中，由于介电材料6的弧形几何形状，金属层7的远端(例如，位于介电材料6的远侧的金属层7的末端)可以相对于彼此从通道3的中心点延伸不同的距离。

图2描绘了根据本公开的各个实施例的激光器系统200的透视图。激光器系统200利用共享介电管226的两个多层电极组合件。出于说明的目的，图2仅描绘了两个多层电极组合件，但是应当理解，可以使用任何数量的多层电极组合件。

激光器系统200的多层电极组合件可以包含金属电极224，其位于交替的介电层和金属层的堆叠225的相对侧上。在各个实例中，可以用电容器和/或用空白空间代替堆叠225的介电层。介电管226可以被认为是多层电极组合件的一部分。在各个实例中，介电管226可以包括陶瓷和/或其它介电材料。在各个其它实施例中，并且如下面进一步详细描述，代替堆叠225，多层电极组合件可以包括围绕介电管226径向地定位的不均匀间隔的金属板。此外，在各个其它实施例中，代替介电管226，可以使用不同几何形状的介电材料。例如，可以使用限定内部通道的平行六面体结构。

在一些实例中，多层电极组合件的金属电极224可以是扁平的。在一些实例中，金属电极224可以比堆叠225更短。交替的介电层和金属层的堆叠225在介电电极组合件的每一末端上通常可以比金属电极224长介电管226的直径的至少一半的尺寸。通过将堆叠225延伸超过金属电极224的末端，可以最小化介电电极组合件的末端处的电场畸变，并且可以延伸金属电极224之间的电击穿路径。堆叠225还可以比金属电极224更宽，以在介电电极组合件的每一侧上也延伸金属电极224之间的电击穿路径。

在介电管226的大部分放电体积中可以产生高度的电场均匀性(例如，大于或等于90％均匀性)。为了最小化电场的不均匀性，堆叠225的介电层可以延伸超过金属电极224的末端。在一些实例中，堆叠225可以被制造为多层印刷电路板(PCB)，其中堆叠225的金属层的边缘嵌入介电材料中。在多层PCB结构的末端上，介电材料用于逐渐减小电场。另外，PCB结构的介电材料可以横向地(例如，在垂直于介电管226的长轴的方向上)延伸超过金属层的边缘。PCB结构的介电材料的横向延伸用作罐封(potting)，以防止金属电极224的横向边缘之间的电击穿。

多层电极组合件可以由电源210供电，所述电源210的性质可以随时间变化。例如，电源210可以是射频(RF)正弦波源，或者由具有快速上升和/或下降沿的方形脉冲组成。

在一些实例中，包含一或多个本文描述的多层电极组合件的激光器装置可以用于在硬组织应用中使用的牙科激光器中。在此些实例中，为了安全起见，由电源210提供的平均功率可以小于约1瓦。在此些应用中，电源210的峰值功率可以在约500瓦到约2000瓦的范围中变化。在各个其它实例中，包含一或多个本文描述的多层电极组合件的激光器装置可以用于其它医学应用中，例如骨骼的切割和/或钻孔。在此些实例中，电源210可以提供更高的平均功率和峰值功率。例如，电源210可以提供大约10-50瓦的平均功率和高于约5千瓦的峰值功率。

在一些另外的实例中，包含一或多个本文描述的多层电极组合件的激光器装置可以用于软组织应用中(例如，用于软组织CO₂医用激光器中)。当并入软组织医用激光器中时，本文所述的多层电极组合件可以允许足够高的峰值功率下的较短光脉冲，以对软组织产生与手术刀等效的切割性能(例如，导致相对较短的愈合时间，约一天)。另外，本文未描述的各种其它医学应用也是可能的。可以根据期望的应用来配置并入本文描述的多层电极组合件的各种医用激光器的平均功率和峰值功率。另外，在各个其它实例中，本文所述的金属电极组合件可以用于生成高度均匀电场是有益的其它非医用激光器装置和/或其它非激光器装置。

对于多层电极组合件中的一个或两个，与激光器组合件200的框架213相邻的一个金属电极224可以电连接到激光器组合件200的框架213。作为另一个实例，金属电极224可以与激光器组合件200的框架213电隔离。因为可能需要独立地操作电源210，所以可以将金属隔板214位于介电电极组合件之间以用作电屏蔽。金属隔板214可以具有恰好大到足以允许介电管226通过金属隔板214并同时保持来自多层电极组合件之间的耦合的最小电能的小孔。介电管226的末端通过气密密封连接到激光镜安装件211。激光镜安装件211在介电管226的末端和激光镜212之间提供了畅通的光路。为清楚起见，仅示出了一个激光镜212。尽管在图2中所描绘的图中仅可见一个激光镜212，但是应当理解，多个激光镜212垂直于介电管226的轴线安装在激光镜安装件211的表面上。激光镜安装件211安装在激光器组合件200的框架213上，以将激光镜212相对于彼此牢固地保持在固定位置。

代替本文中描绘和描述的多层电极组合件，其它电极组合件可以将成形电极用于高压气体激光器(例如，放电区域内的气体压力为约100托到约300托和/或约300托到约760托的激光器)。在其它实例中，电极组合件可以将成形电极用于放电区域内的气体压力为约10托到约300托的气体激光器。在各个实施例中，本文中术语“约”的使用可以是指相对于所述值或值范围的约+/-1％、5％或10％的公差。成形电极通常利用具有扁平、平行电极几何形状的中心扁平区域以及扁平中心区域的侧面的成形电极边缘区域。通常选择本电极形状来逐渐降低中心区域(即，电极的扁平部分之间的区域)两侧的电场强度，同时在中心区域中仅引入最小量的电场畸变。成形电极组合件中的气体放电通常被限制在电极的扁平部分之间的中心区域，并且因此将具有正方形或矩形横截面。不幸的是，激光器的最低阶光学模式将最可能具有圆形或椭圆形横截面，并且因此与成形电极组合件的放电横横截面并非很好地匹配。因此，如果成形电极组合件与具有圆形或椭圆形横截面的激光器一起使用，则沉积到成形电极组合件的气体放电中的能量的约20％将不在激光器的光学腔中，并且将被浪费。

可替代地，代替本文中描绘和描述的多层电极组合件，电极可以被成形为符合介电通道(例如，陶瓷管或其它***体通道)的外表面。因此，在一个实例中，上电极和下电极可以围绕介电管的上外表面和下外表面呈弧形。如果在以连续波模式操作的低压气体激光器中使用此电极几何形状并通过向外部金属电极施加的射频(RF)电压对其进行激发，则所得的电场将填满电极之间的介电管的内部，但将是不均匀的。如果在高气体压力下使用此电极几何形状，则流过电极组合件的***体的RF电流将趋于集中在介电管的内部的两侧，并且大部分将绕过介电管中心的气体。而且，制造这些精确成形的电极的过程可能是复杂且昂贵的。

产生横截面与激光器的最低阶模式的横截面相匹配的均匀气体放电的电极组合件的另一个实例可以包括一对扁平平行金属电极，其由嵌入介电管的介电材料分开。如果为电极组合件选择了相对介电常数的具体值，则在激光器的介电管的横截面的光学模式体积中将存在均匀电场。电极组合件的介电常数的具体值取决于介电管的介电常数以及介电管的内径和外径。

再次参考图1，与先前描述的电极组合件(其中选择具有特定介电特性的介电材料以在***体通道中产生均匀电场)不同，多层电极组合件10的介电层8的材料在介电材料6的整个通道3中实现高度电场均匀性的同时，其相对介电常数可以是任何期望值。此外，除了金属层7的导热率之外，介电层8的材料也可以不论相对介电常数如何而被选择为具有尽可能高的热导率，从而进一步改善多层电极组合件10的导热率。然而，在多层电极组合件10的设计中，当金属层7在y维度(例如，垂直于电极4的平面延伸的维度)上均匀地间隔开时，跨每一介电层8提供了均匀的电压降。因此，当金属层7在y维度上均匀地间隔开时，任何一对相邻的金属层7之间的电容是恒定值。另外，任何一对相邻的金属层7之间的电容可以等于任何其它相邻的一对金属层7之间的电容，公差为+/-0.1％+/-1％、+/-2％、+/-3％10％或一些其它合适的公差。因此，绘制了图1中的多层电极组合件10，使得每个金属层7的宽度(在x方向上)相等，以确保每对金属层7之间的电容相等。因此，多层电极组合件10的每一侧都具有与管状介电材料6的外部轮廓形状大致相同的圆形轮廓。在一些其它实例中，介电材料6可以以形成不同几何形状(例如，椭圆形、矩形、正方形、多边形等)的通道的方式而形成。

描绘了多层电极组合件10的电极4具有圆形边缘，以在电极4之间施加非常高的电压时抑制电晕放电。在一些实例中，可以向电极4提供电压以在通道3中生成均匀电场。在此情况下，电极4可以被称为“驱动电极”。在一些其它实例中，可以将电极4设计成具有除图1中所示的形状以外的其它形状。例如，如果电晕放电不是问题，则可以将电极4设计成具有尖角，而不会引起介电材料6内部的任何电场扰动。如前所述，应当注意，在本公开的多层金属电极组合件的构造中使用的金属和介电层的数量的选择可以变化。使用大量的层可以具有使介电材料6的通道3中的电压分布更均匀以及提供更好的导热率的优点。然而，就成本和易于制造方面而言，使用太多层可能是不实际的。幸运的是，可以使介电材料6的壁厚足够大，使得将仅在介电材料6的通道3内部存在高电场的区域。因此，电场在介电材料6的通道3内含有的气体中将是均匀的(例如，可以具有大于或等于90％的均匀性)。

本公开的多层金属电极组合件的设计中的另一个可变方面是金属层7相对于介电层8的相对厚度的选择。为了增强冷却，可能期望使金属层7尽可能厚。然而，介电层8应至少足够厚，以使电场强度保持在介电层8的材料的电压击穿极限以下。

尽管图1描绘了在y维度上均匀间隔的金属和介电层，但是其它不均匀间隔的实施例也是可能的。图3描绘了包括不均匀间隔的金属层37的多层电极组合件300的一个实例。在图3中所描绘的实例中，金属层37是径向板，其围绕介电材料36以角度θ均匀间隔开但在y维度上不均匀地间隔开。金属层37之间的角度间隔为Δθ。沿正向y维度，金属层37与介电材料36的外部的部分的标称接触位置由以下等式给出：

y_n＝R₂sin(nΔθ) 等式1

其中R₂是介电管36的外半径。注意，当第一金属层在x-z平面中时，金属层37的标称接触位置从n＝0开始编号。然而，当xz平面对应于介电层时，则金属层接触位置从n＝1开始编号。与图1的多层金属电极组合件不同，对于图3中所示的实施例，相邻金属电极层37之间的电容的值不能相等，并且不能在由介电材料36形成的通道内产生均匀电场。金属电极层37之间的电容可以形成电容性电抗X_n的串联电路组合。X1是x-z平面中的金属层(n＝0)和下一金属层(n＝1)之间的电容性电抗。可以使用以下递归公式计算所有其余的电容性电抗：

电容的等效公式给出为：

在多层电极组合件300中，介电层已经被电容器装置所代替，其中值根据等式3进行计算并选择。

当多层金属电极组合件以RF频率f₀操作时，金属层之间的电容值由以下等式给出：

图4A-4B描绘了根据本公开的各个方面的多层电极组合件(其中电极沿θ坐标均匀地间隔开)中的金属电极层之间的电容分布的示范性模拟。多层电极组合件的气体放电区域的几何形状在图4A-4B中所描绘的模拟中由函数f(x)指定。f(x)的值确定了具有坐标(x,y)的特定电极层的末端的y坐标。由于四边形对称，仅指定了一个象限。在图4A-4B中所描绘的实例中，f(x)指定了半径为R的圆形气体放电孔(其中R是介电管的外半径)。电极组合件由沿θ坐标均匀分布的N+1个层组成，类似于图3中所描绘的示范性实施例。注意，指数n从x＝R处的y＝0开始，直至n＝N。x轴是多层电极组合件的左右对称轴，因此x＝R处的电极处于虚拟接地电位。x＝0处的电极是多层电极组合件的驱动电极中的一个。

在本文中示出和描述的实例中，半径R是介电管的外半径。然而，在一些其它实例中，介电管的内半径可以用于在本文中示出和描述的各个实施例。通常，介电管的放电孔中的电场的均匀性可以随着使管的内半径相对于介电管的外径变小而改善。此外，介电管的壁厚通常应不小于电极组合件中相邻金属层之间的间隔，以便改善介电管的放电孔中的电场均匀性。

多层电极组合件可以包括在组合件的相对侧上的一对电极(例如，图1中所描绘的电极4)。电极4可以以至少两种方式被驱动。在第一实例中，可以驱动一个电极4，并且可以将相对的电极接地。在第一实例中，电极组合件可以被称为“不平衡负载”。在第二实例中，两个电极4可以相对于彼此180度异相驱动，并且电极组合件可以被称为“平衡负载”。

为了计算多层电极组合件中的各板之间的电容C_n，选择第一电容C₁的值。电容C₁是(x₁,y₁)处的电极和(x₀,y₀)处的电极之间的电容。在图4A-4B中所描绘的示范性模拟中，C₁已被选择为20pF。使用上述等式3来计算C_n的其余值，这将在电极组合件的气体放电区域(例如，***体通道的内部)中产生最大均匀的电场。如图4B中所示，由于电极在y维度上不均匀地间隔开(例如，图4A-4B中所描绘的模拟中的电极沿θ坐标均匀地间隔开)，因此针对径向间隔电极计算出不均匀电容。

图5A-5B描绘了根据本公开的各个方面的多层电极组合件(其中电极沿y坐标均匀地间隔开)中的金属电极层之间的电容分布的示范性模拟。多层电极组合件的气体放电区域的几何形状在图5A-5B中所描绘的模拟中由函数f(y)指定。f(y)的值确定了具有坐标(x,y)的特定电极层的末端的x坐标。由于四边形对称，仅需要指定一个象限。在图5A-5B中所描绘的实例中，f(y)指定了半径为R的圆形气体放电孔(其中R是介电管的外半径)。电极组合件由沿y坐标均匀分布的N+1个层组成。注意，指数n从x＝R处的y＝0开始，直至n＝N。x轴是多层电极组合件的左右对称轴，因此x＝R处的电极处于虚拟接地电位。x＝0处的电极是多层电极组合件的驱动电极中的一个。

为了计算多层电极组合件中的各板之间的电容C_n，选择第一电容C₁的值。电容C₁是(x₁,y₁)处的电极和(x₀,y₀)处的电极之间的电容。在图5A-5B中所描绘的示范性模拟中，C₁已被选择为20pF。使用上述等式3来计算C_n的其余值，这将在电极组合件的气体放电区域(例如，***体通道的内部)中产生最大均匀的电场。如图5B中所示，由于电极在y维度上均匀地间隔开(例如，图5A-5B中所描绘的模拟中的电极沿y坐标均匀地间隔开)，因此使用等式3计算出的电容也是均匀的。

尽管已经根据特定实例和说明性附图描述了各个实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，本公开不限于所描述的实施例或附图。例如，在上述各个实施例中，只要多层电极组件的每个金属层之间的电容满足所述等式3，就可以多层电极组件的特定层的厚度(例如，电介质层和/或金属层的厚度)进行选择，以便其与多层电极组件的任何其它层均匀或不均匀。另外，如上所述，根据本公开的各个方面，可以在多层电极组合件中使用任何数量的层和各种类型的材料。在至少一些实例中，可以调节金属层的数量和/或厚度，以便实现期望的导热率和/或期望程度的电场均匀性。类似地，可以选择介电材料层和介电材料层的厚度以实现期望的导热率和/或期望程度的电场均匀性。在各个层在y维度上不均匀地间隔开的至少一些实例中，电容器装置可以用作介电层以赋予由等式3确定的金属层之间的电容，以便在***体通道(例如，图1的通道3)内生成均匀电场。另外，可以使用少至单个电极来驱动根据本公开设计的各种多层电极组合件，以便生成均匀电场。不需要使用多个不同的驱动信号来驱动多个不同的电极。

在各个实例中，高质量气体激光器系统的光学模式体积可以受益于本文所述的多层电极组合件所生成的高度电场均匀性。在一些实例中，包括本文所述的多层电极组合件的高质量气体激光器系统可以应用于牙科以及光检测和测距(LIDAR)中。另外，本文所述的多层电极组合件通常可以改善气体激光器的效率和功能。在一些实例中，本文所述的多层电极组合件的非激光器应用可以包含在例如化学过程和/或其它制造中对流体进行均匀的工业加热。

本文所示的特定内容是示范性的，仅仅用于说明性地讨论本公开中描述的实施例，并且是出于提供被认为是对本公开的各个实施例的原理和概念方面最有用和最容易理解的描述的原因而呈现的。就这一点而言，相较于对各个实施例的基本理解、结合附图进行的描述和/或向本领域技术人员展示了如何可以在实践中实现本公开的几种形式的实例所必需，并未尝试更详细地示出本公开的细节。

如本文使用，除非另有说明，否则术语“一个(a/an)”应被理解为是指“一个”、“至少一个”或“一或多个”。除非上下文另外要求，否则本文使用的单数术语应包含复数，并且复数术语应包含单数。

除非上下文清楚地另外要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise/comprising)”等应被理解为包含性含义，而不是排他性或穷举性含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。使用单数或复数的词语也分别包含复数和单数。另外，当在本申请中使用时，词语“本文”、“上述”和“下述”以及类似含义的词语应是指作为整体的本申请而并非是指本申请的任何特定部分。

对本公开的实施例的描述并非旨在穷举本公开或将本公开限制为所公开的精确形式。尽管本文出于说明性目的描述了本公开的具体实施例和实例，但是如本领域技术人员将认识到，在本公开的范围内可以进行各种等效修改。此些修改可以包含但不限于公开的实施例中所示的尺寸和/或材料的改变。

任何实施例的具体元件可以组合或替代其它实施例中的元件。此外，尽管已经在这些实施例的上下文中描述了与本公开的某些实施例相关联的优点，但是其它实施例也可以表现出此些优点，并且并非所有实施例都必须表现出此些优点以落入本公开的范围内。

因此，应当理解，可以通过在所附权利要求的精神和范围内的修改和变更来实践本公开的各个实施例。所述描述并非旨在穷举本公开或将本公开限制为所公开的精确形式。应当理解，可以通过修改和变更来实践各个实施例，并且本公开仅由权利要求及其等同物限制。