一种电泳脉冲金属蒸气激光装置的制作方法

专利名称：一种电泳脉冲金属蒸气激光装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光器，尤其是涉及一种电泳脉冲金属蒸气激光装置。
背景技术：
脉冲金属蒸气激光是激光领域中的一个重要分支，具有谱线丰富(从紫外 到红外)、多种激励机制和较高的输出功率和效率等特点，被广泛应用在医疗、 娱乐、材料处理、精密加工和科研等领域。传统的金属蒸气激光一般采用套管 或隔环结构的放电管，把激光介质(金属或金属化合物)等间隔地放置在放电 管的内壁，通过放电自加热获得产生激光所需的蒸气密度，其缺点是放电时输 入电功率的变化和随机发生的对金属介质的放电而导致金属蒸气密度的变化和 放电不稳，尤其对小口径和活泼性较强的碱土金属蒸气激光，经常发生光路被 部分挡住和激光介质被快速消耗等问题，从而影响了激光器的工作效率、稳定 性和输出特性。为解决上述问题，本实用新型设计了电泳脉冲金属蒸气激光系 统，将激光介质放置在靠近阳极的储料侧管中，通过调节侧管外加热器的温度， 可独立控制产生激光所需的最佳金属蒸气密度，再通过高频脉冲电场的电泳效 应和气体缓慢流动方式，实现金属蒸气密度在放电激活区的均匀分布和激光的
高效稳定运转，该系统己成功应用在电泳He-Sr+(Ca+)激光中，获得了近瓦级功
率的复合激光和自终止激光的长期稳定运转。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电泳脉冲 金属蒸气激光装置，
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
包括激光放电管、脉冲放电电路、温控仪和气体流量控制系统，其中
1) 激光放电管包括两个窗口，两个真空连接管，两个冷凝泡，绕电热丝的 储料侧管，刚玉内管，石英基管和两个放电电极；两个窗口与激光管两端分别 用真空连接管连接，两个放电电极分别烧结在两端口径较大的石英基管上，绕 有电热丝的储料侧管烧结在靠近阳极端的石英基管上，刚玉内管套在石英基管 内，扩散冷凝管位于阴极一端的口径较大的石英基管上。
2) 脉冲放电电路包括直流高压源，充电电感，高频高压硅堆，闸流管，两 个储能电容及旁路电感；直流高压源的一端分别与激光放电管一端的放电电极
3和闸流管与第一储能电容的接地端相连，第二储能电容与激光放电管另一端的 放电电极相连，直流高压源的另一端经充电电感、高频高压硅堆与第一储能电 容、第二储能电容串接点连接，高频高压硅堆的负极接闸流管阳极，旁路电感 并接在两放电电极之间。
3) 温控装置包括保温铝套、绕有电热丝的储料侧管和带热电偶的温控仪； 保温铝套与石英基管同轴放置，两端留有填充保温陶瓷纤维2 3厘米的间隙， 热电偶放在储料侧管下端。
4) 气体流量控制系统包括高纯钢瓶缓冲气体，减压阀，进气针形阀，真空 表，过滤器、抽气针形阀和真空泵；高纯钢瓶缓冲气体经减压阀，进气针形阀 接激光放电管的一侧，进气针形阀上装有真空表；真空泵经抽气针形阀，过滤 器接激光放电管的另一侧。
本实用新型具有的有益的效果是
将激光介质放置在靠近阳极的储料侧管中，通过调节侧管外加热器的温度， 可独立控制产生激光所需的最佳金属蒸气密度，再通过高频脉冲电场的电泳效 应和气体缓慢流动方式，实现金属蒸气密度再放电激活区的均匀分布和激光的 高效稳定运转。本实用新型具有放电稳定、避免挡住光路和放电通道和长期维 持所需最佳金属蒸气密度等优点，已成功应用在电泳He-Sr+(Ca+)激光系统中， 获得了近瓦级功率的复合激光和自终止激光的长期稳定运转。

附图是本实用新型的结构原理示意图。
图中1、窗口， 2、真空连接管，3、冷凝泡，4、保温铝套，5、电热丝， 6、温控仪，7、刚玉内管，8、石英基管，9、扩散冷凝管，10、过滤器，11、 抽气针形阀，12、真空泵，13、进气针形阀，14、减压阀，15、高纯钢瓶缓冲 气体(氦气或氖气)，16、真空表，17、放电电极，18、旁路电感，19、储能电 容，20、储能电容，21、闸流管，22、高频高压硅堆，23、充电电感，24、直 流高压源。
具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图所示，本实用新型包括激光放电管、脉冲放电电路、温控仪和气体 流量控制系统，其中
l)激光放电管包括两个窗口 1，两个真空连接管2，两个冷凝泡3，绕电 热丝的储料侧管5，刚玉内管7，石英基管8和两个放电电极17;两个窗口l与激光管两端分别用真空连接管2连接，两个放电电极17分别烧结在两端口径较 大的石英基管8上，绕有电热丝的储料侧管5烧结在靠近阳极端的石英基管8 上，刚玉内管7套在石英基管8内，扩散冷凝管9位于阴极一端的口径较大的 石英基管8上，起到捕获杂质和防止阴极污染的作用。
2) 脉冲放电电路包括直流高压源24，充电电感23，高频高压硅堆22，闸 流管21，两个储能电容19、 20及旁路电感18;直流高压源24的一端分别与激 光放电管一端的放电电极17和闸流管21与第一储能电容20的接地端相连，第 二储能电容19与激光放电管另一端的放电电极17相连，直流高压源24的另一 端经充电电感23、高频高压硅堆22与第一储能电容20、第二储能电容19串接 点连接，高频高压硅堆22的负极接闸流管21阳极，旁路电感18并接在两放电 电极17之间。
3) 温控装置包括保温铝套4、绕有电热丝的储料侧管5和带热电偶的温控 仪6;保温铝套4与石英基管8同轴放置，两端留有填充保温陶瓷纤维2 3厘 米的间隙，热电偶放在储料侧管5下端。
4) 气体流量控制系统包括高纯钢瓶缓冲气体15，减压阔14，进气针形阀 13，真空表16，过滤器IO、抽气针形阀11和真空泵12;高纯钢瓶缓冲气体15 经减压阀14，进气针形阀13接激光放电管的一侧，进气针形阀13上装有真空 表16;真空泵12经抽气针形阀11，过滤器10接激光放电管的另一侧。
通过调节进气和出气针形阀的流量，在气体缓慢流动方式下使激光管内保 持所需气压实现稳定放电。由保温铝套、绕有电热丝的储料侧管、带有热电偶 的温控仪组成的温控装置能精确控制储料侧管的温度。金属激光介质(金属或 金属化合物)放置在靠近阳极的储料侧管中，通过外加热和放电辅助加热获得 产生激光所需的蒸气密度。
本装置工作时，先打开抽气针形阀ll，抽真空后，加热绕电热丝的储料侧管 至温控仪6的设定温度，再打开进气针形阀13并调节抽气形针阀11，使激光管 在气体缓慢流动方式下维持所需缓冲气压。直流高压电源24通过充电电感23、 高频高压硅堆22和旁路电感18对储能电容19和储能电容20进行谐振倍压充 电，当闸流管21快速触发导通后，储能电容20两端极性换向，使激光管两电 极间产生最高达4倍直流电源电压的高压来实现稳定的高重复率大电流脉冲放 电。放置在绕电热丝的储料侧管5的激光介质，通过外加热和放电辅助加热获 得产生激光所需的蒸气密度，在脉冲放电电场的电泳效应和缓冲气体缓慢流动 方式下，实现金属蒸气密度在放电激活区内的均匀分布和高效稳定的激光输出。
权利要求1.一种电泳脉冲金属蒸气激光装置，其特征在于包括激光放电管、脉冲放电电路、温控仪和气体流量控制系统，其中1)激光放电管包括两个窗口(1)，两个真空连接管(2)，两个冷凝泡(3)，绕电热丝的储料侧管(5)，刚玉内管(7)，石英基管(8)和两个放电电极(17)；两个窗口(1)与激光管两端分别用真空连接管(2)连接，两个放电电极(17)分别烧结在两端口径较大的石英基管(8)上，绕有电热丝的储料侧管(5)烧结在靠近阳极端的石英基管(8)上，刚玉内管(7)套在石英基管(8)内，扩散冷凝管(9)位于阴极一端的口径较大的石英基管(8)上；2)脉冲放电电路包括直流高压源(24)，充电电感(23)，高频高压硅堆(22)，闸流管(21)，两个储能电容(19、20)及旁路电感(18)；直流高压源(24)的一端分别与激光放电管一端的放电电极(17)和闸流管(21)与第一储能电容(20)的接地端相连，第二储能电容(19)与激光放电管另一端的放电电极(17)相连，直流高压源(24)的另一端经充电电感(23)、高频高压硅堆(22)与第一储能电容(20)、第二储能电容(19)串接点连接，高频高压硅堆(22)的负极接闸流管(21)阳极，旁路电感(18)并接在两放电电极(17)之间；3)温控装置包括保温铝套(4)、绕有电热丝的储料侧管(5)和带热电偶的温控仪(6)；保温铝套(4)与石英基管(8)同轴放置，两端留有填充保温陶瓷纤维2～3厘米的间隙，热电偶放在储料侧管(5)下端；4)气体流量控制系统包括高纯钢瓶缓冲气体(15)，减压阀(14)，进气针形阀(13)，真空表(16)，过滤器(10)、抽气针形阀(11)和真空泵(12)；高纯钢瓶缓冲气体(15)经减压阀(14)，进气针形阀(13)接激光放电管的一侧，进气针形阀(13)上装有真空表(16)；真空泵(12)经抽气针形阀(11)，过滤器(10)接激光放电管的另一侧。
专利摘要本实用新型公开了一种电泳脉冲金属蒸气激光装置。包括激光放电管、脉冲放电电路、温控仪和气体流量控制系统。将激光介质放置在靠近阳极的储料侧管中，通过调节侧管外加热器的温度，可独立控制产生激光所需的最佳金属蒸气密度，再通过高频脉冲电场的电泳效应和气体缓慢流动方式，实现金属蒸气密度在放电激活区的均匀分布和激光的高效稳定运转。本实用新型具有放电稳定、避免挡住光路和放电通道和长期维持所需最佳金属蒸气密度等优点，已成功应用在电泳He-Sr⁺(Ca⁺)激光系统中，获得了近瓦级功率的复合激光和自终止激光的长期稳定运转。
文档编号H01S3/227GK201160193SQ200820082648
公开日2008年12月3日 申请日期2008年1月21日 优先权日2008年1月21日
发明者毛邦宁, 潘佰良, 王丽敏, 王亚娟, 立 陈 申请人:浙江大学