[其他]氣動(dòng)窗口

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000826
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100826B
• 公開（公告）日: 1986-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳超瑜;程祖海;李再光
• 申請（專利權(quán)）人: 華中工學(xué)院
• 代理公司: 華中工學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 狄唯菁;鄭有德

一種用于大功率氣體激光器的氣動(dòng)窗口，該裝置采用了有抽氣腔和調(diào)壓腔的雙腔式結(jié)構(gòu)，外界氣體可經(jīng)調(diào)壓腔腔壁上的小孔進(jìn)入腔內(nèi)，保證了運(yùn)行時(shí)激光腔內(nèi)工作氣體不受封閉窗口氣流的擾動(dòng)影響，從而避免了激光工作氣體的消耗?？蛇m用于工作氣壓低于大氣壓力的任何大功率氣體激光器。

本發(fā)明屬于氣體激光系統(tǒng)。

隨著氣體激光器的發(fā)展，激光器的輸出功率越來越大。由于激光束功率的增加，當(dāng)光束通過固體材料窗口時(shí)，熱效應(yīng)的影響及其它原因?qū)⑹勾翱诓牧显獾狡茐摹Ｒ蚨鴮τ谶B續(xù)激光器，當(dāng)輸出功率達(dá)萬瓦級時(shí)，一般均需采用氣動(dòng)窗口作為輸出窗口。

目前國外已采用的氣動(dòng)窗口結(jié)構(gòu)，如美國專利US3851273中描述的氣動(dòng)窗口，是在氣體激光器腔壁與外界大氣之間建立兩個(gè)具有通過激光束的同軸孔的隔板，兩隔板間形成一抽氣腔，運(yùn)行時(shí)不斷抽去由外界大氣和激光腔內(nèi)工作氣體進(jìn)入抽氣腔內(nèi)的氣體，達(dá)到封閉外界大氣和激光腔內(nèi)低氣壓的壓差。采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，由于大氣通過光孔進(jìn)入抽氣腔后，在抽氣腔內(nèi)膨脹形成超音速氣流，該氣流對激光腔內(nèi)的工作氣體產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，使工作氣體內(nèi)混入大氣，因此，運(yùn)行中要靠從激光腔內(nèi)不斷抽出工作氣體來防止激光腔內(nèi)氣體受大氣的污染。每小時(shí)需耗費(fèi)的工作氣體達(dá)十幾立方米，對于工作氣壓為0.1大氣壓、工作氣體為He、N₂、CO₂混合氣體的激光器，每小時(shí)消耗的工作氣體費(fèi)用達(dá)二百多元（按國內(nèi)價(jià)格計(jì)算）。

本發(fā)明的目的在于減少氣動(dòng)窗口運(yùn)行中激光工作氣體的消耗，降低激光器的運(yùn)行成本。

本發(fā)明的內(nèi)容包括：

氣動(dòng)窗口的主體為一封閉腔體，封閉腔體可以由圓柱形筒體、前法蘭盤和后法蘭盤組成。封閉腔體的一端有第一個(gè)光孔與激光腔相通，另一端有第二個(gè)光孔與大氣相通。在封閉腔體中有一中間板，將封閉腔體分為抽氣腔和調(diào)壓腔兩部分。在中間板上還開有第三個(gè)光孔，使抽氣腔與調(diào)壓腔相通，上述三個(gè)光孔位于同一光學(xué)直線上，激光腔內(nèi)的激光束，經(jīng)過聚焦后，通過這三個(gè)光孔引出激光腔外。在調(diào)壓腔腔壁上開有至少一個(gè)小孔，將外界氣體引入調(diào)壓腔內(nèi)，抽氣腔內(nèi)的氣體靠抽氣裝置經(jīng)至少一個(gè)抽氣管抽出腔外，使抽氣腔內(nèi)壓力可維持在低于大氣和調(diào)壓腔內(nèi)壓力的狀態(tài)，外界大氣經(jīng)第二光孔、調(diào)壓腔內(nèi)氣體經(jīng)第三個(gè)光孔同時(shí)進(jìn)入抽氣腔內(nèi)，形成兩股相向流動(dòng)的高速氣流。通過調(diào)壓腔腔壁上的孔流入調(diào)壓腔的氣體量，可以采用調(diào)壓閥和壓力微調(diào)閥控制，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)光孔直徑一定時(shí)，調(diào)節(jié)進(jìn)入調(diào)壓腔的氣體量即可改變調(diào)壓腔內(nèi)壓力的大小，使調(diào)壓腔內(nèi)壓力維持一預(yù)定值，使第一個(gè)光孔處調(diào)壓腔內(nèi)的壓力等于或略小于激光腔內(nèi)的壓力，保證第一光孔處無氣體流動(dòng)或者只有少量的激光工作氣體通過第一光孔，進(jìn)入調(diào)壓腔內(nèi)。

抽氣腔內(nèi)裝有至少一個(gè)帶孔擋板，可減小從第二光孔進(jìn)入的氣流對第三光孔處的擾動(dòng)影響，擋板兩邊的空間與抽氣管相通，以保證整個(gè)抽氣腔內(nèi)部的氣體容易抽出。在調(diào)壓腔內(nèi)裝有至少一個(gè)帶孔分流板，可減小經(jīng)調(diào)壓腔腔壁上的小孔進(jìn)入調(diào)壓腔的氣體對第一光孔處的擾動(dòng)影響。分流板上的開孔可呈喇叭狀，向第三光孔方向突出。擋板上的孔中心與分流板上的孔中心與第一、二、三光孔的中心也是在同一光學(xué)直線上，以不影響通過一、二、三光孔的激光束來確定擋板上的孔徑與分流板上的孔徑大小。調(diào)壓腔內(nèi)還裝有至少一個(gè)帶有許多小孔的分流圈，使經(jīng)調(diào)壓腔腔壁上的孔流入調(diào)壓腔內(nèi)的氣體能均勻流向第三光孔。

第一、二、三光孔的直徑可略大于通過該光孔處激光束的直徑，在保證激光束通過的同時(shí)盡量減少通過光孔的氣體流量。三個(gè)光孔周圍可開有環(huán)形冷卻槽，其兩端分別為冷卻液的進(jìn)、出口端，與進(jìn)、出口管道相通。冷卻液循環(huán)流動(dòng)，使光孔受到有效的冷卻。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：