[發(fā)明專利]共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器及其輸出方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064541.5
• 申請日: 2008-05-19
• 公開（公告）號: CN101295852A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜宏偉;彭鴻雁;陳玉強;趙立新
• 申請（專利權(quán)）人: 牡丹江師范學(xué)院
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/03;H01S3/08;H01S3/22;H01S3/09
• 代理公司: 牡丹江市丹江專利事務(wù)所
• 代理人: 張雨紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光器及利用其進行激光輸出的方法，具體涉及一種放電引發(fā)的化學(xué)激光器及利用其進行共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光輸出的方法。

背景技術(shù)

化學(xué)氧碘激光器是目前波長最短的大能量化學(xué)激光器，其激光波長為1.315μm，由于其具有高功率，短波長和處于大氣窗口的特點，同時較高的光纖耦合率與較低的光纖傳輸損耗，適合光纖遠距離傳輸，因此在國防和工業(yè)上應(yīng)用有廣闊前景。但由于化學(xué)反應(yīng)的工作方式使其裝置復(fù)雜、工作物質(zhì)具有毒性、成本高，限制了化學(xué)氧碘激光器在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，研制結(jié)構(gòu)簡單緊湊、運行安全的放電引發(fā)的脈沖氧碘激光器，會使氧碘激光器的性能更好的發(fā)揮出來，進入工業(yè)、醫(yī)療及科研應(yīng)用領(lǐng)域，使氧碘激光器從一種“特殊”的激光器變成一種“通用”的激光器，具有更重要的技術(shù)進步作用。

放電氧碘激光器的研究已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但眾多的研究工作是分別集中在如何提高放電引發(fā)的單態(tài)氧的產(chǎn)率和如何有效的解離分子碘上，這樣做的目的是為了改善現(xiàn)有大功率氧碘激光器的性能。而氧碘激光器的市場化應(yīng)用研究工作是不以激光功率為重點的，主要還是在于裝置的緊湊化、小型化、工作介質(zhì)的無毒化、低成本上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器及其輸出方法，使單態(tài)氧和原子碘實現(xiàn)同腔放電引發(fā)、工作物質(zhì)全部為氣態(tài)且可以密閉循環(huán)，并且通過短脈沖放電使有效激勵和快速散熱統(tǒng)一起來，保證了激光器的正常工作。

本發(fā)明的共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器由儲氣腔、風(fēng)機、冷卻器、放電腔、預(yù)電離針、儲能腔、脈沖功率開關(guān)、高壓觸發(fā)器和高壓諧振電源組成，儲氣腔內(nèi)設(shè)有冷卻器和風(fēng)機，儲氣腔的上部連接放電腔，放電腔內(nèi)設(shè)有平行放電電極，呈江氏型面，電極兩側(cè)設(shè)有預(yù)電離針，放電腔的前、后端分別設(shè)有輸出窗和反射鏡，儲能腔設(shè)置在放電腔之上，儲能腔內(nèi)設(shè)有儲能電路，脈沖功率開關(guān)設(shè)置在儲能腔的上部，儲能腔內(nèi)的儲能電路及脈沖功率開關(guān)的電源與高壓諧振電源電連接，脈沖功率開關(guān)的導(dǎo)通由高壓觸發(fā)器觸發(fā)控制。

本發(fā)明的共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光輸出方法為：在激光腔內(nèi)同時充入激光工作介質(zhì)CH₃I、O₂、惰性氣體，控制充氣總壓力為3～100Torr，其中O₂：2～50Torr、CH₃I：0.2～10Torr、惰性氣體：0.5～90Torr，氣體比例控制在O₂∶CH₃I：惰性氣體＝0.2～0.5∶0.01～0.2∶0.79～0.3；氣體密閉循環(huán)，通過高壓脈沖橫向放電激勵，在同一個放電腔內(nèi)同時完成單態(tài)氧的引發(fā)和分子碘的放電解離，一步完成單態(tài)氧和原子碘的產(chǎn)生、單態(tài)氧的能量轉(zhuǎn)移、原子碘的激發(fā)及激光躍遷過程，實現(xiàn)激光輸出。

本發(fā)明的共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器，是在激光腔內(nèi)充入CH₃I、O₂及NO、N₂、He(Ar、Xe)等一定壓力、一定比例氣體，氣體密閉循環(huán)，通過高壓脈沖橫向放電激勵，在同一個放電腔內(nèi)同時完成單態(tài)氧的引發(fā)和分子碘的放電解離，一步完成單態(tài)氧和原子碘的產(chǎn)生、單態(tài)氧的能量轉(zhuǎn)移、原子碘的激發(fā)及激光躍遷過程，從而得到結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、無毒介質(zhì)的中小功率放電引發(fā)脈沖氧碘激光器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式的共腔放電同時引發(fā)密閉循環(huán)脈沖氧碘激光器由儲氣腔1、風(fēng)機2、冷卻器3、放電腔4、預(yù)電離針5、儲能腔6、脈沖功率開關(guān)7、高壓觸發(fā)器8和高壓諧振電源9組成，儲氣腔1內(nèi)設(shè)有兩組冷卻器3和風(fēng)機2，形成激光氣體循環(huán)與熱交換系統(tǒng)；所述風(fēng)機2為離心風(fēng)機或橫流風(fēng)機。儲氣腔1的上部連接放電腔4，放電腔4內(nèi)設(shè)兩個平行放電電極，呈江氏型面，電極兩側(cè)設(shè)有紫外光預(yù)電離針5兩排。放電腔4的前、后端設(shè)有輸出窗、反射鏡，在放電腔4之上安設(shè)有由高壓陶瓷電容、電感器件組成儲能腔6，內(nèi)充有絕緣油，儲能腔6的上部安設(shè)脈沖功率開關(guān)7，儲能腔6內(nèi)的儲能電路及脈沖功率開關(guān)7的電源由高壓諧振電源9(高壓直流電源和L-C諧振電源)供給，脈沖功率開關(guān)7的觸發(fā)脈沖由高壓觸發(fā)器8提供。

儲氣腔1：儲氣腔1設(shè)計成外側(cè)有加強筋內(nèi)有支撐板的框架結(jié)構(gòu)，橢圓形，不銹鋼材料。由于激光器主體組裝后，對密封性能要求很高，而儲氣腔1又是與其他一些器件連接密封的結(jié)合體，所以儲氣腔1的所有密封面均按高真空進行設(shè)計。