专利名称：一种氧碘混合喷管元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氧碘混合喷管元件的改进技术，具体为一种采用非金属材料代替金属材料氧碘的混合喷管元件。
背景技术：
目前氧碘化学激光系统中增益发生装置——氧碘混合喷管采用的是金属材料，为了防止碘蒸气在金属喷管上凝结堵塞喷碘孔，影响碘蒸气流量和氧碘混合的效果，必需使用加热管对金属喷管元件进行加热。由于氧碘化学激光器采用的列阵式喷管元件组合，需要对每个喷管元件进行加热，必然使加热系统复杂，而且随着喷管元件列阵数量的增加，加热管数量和加热功率也相应增加。以上所述的电加热方法虽然有效地防止了碘蒸气在喷管上的凝结，但是从装置的简化和激光器的实用化来说，此方法是存在一定缺点的。
发明内容本发明提供一种采用非金属材料代替金属材料氧碘混合喷管元件，使氧碘混合喷管元件无须加热，从而摆脱了复杂的加热部件和附属设备，从实验效果来看也提高了激光器的功率输出效率，从而提高了氧碘化学激光器的性能。本实用新型的技术方案是—种氧碘混合喷管元件，通过采用绝热性能好的非金属材料代替金属材料，实现氧碘化学激光器的氧碘混合喷管元件在无须加热状态下的工作效果达到并超过了须加热的金属喷管元件。亚音速混合段和超音速膨胀段由一长条状结构构成，于长条状结构内部、沿其长边方向设有长方形孔，其为注碘腔；沿长条状结构的厚度方向的截面由上、下二部份构成，截面下部为长方形、且长方形的下部宽边为弧形边，截面上部为三角形、三角形的底边长度大于长方形的上部宽边长度，三角形的底边两端与长方形的上部宽边两端采用弧线过渡连接，即沿长条状结构的厚度方向的截面由上部水滴状结构和下部的长方形结构连接而成；长方形结构一侧为亚音速混合段，水滴状结构一侧为超音速膨胀段O)；于亚音速混合段上设有喷碘孔，喷碘孔与长条状结构内部的长方形孔相连通；于长条状结构一端设有垂直于其长边方向的接头，构成了 T型头；接头上开设有与注碘腔相通的长方形孔。所述非金属材料为热变形温度高、线性热膨胀系数小、机械强度高、绝热性好的工程塑料(如聚酰亚胺或聚醚醚酮)。所述非金属喷管元件的加工具体步骤如下(1)先根据加热所需的温度和机械强度来选择合适的耐高温非金属材料；[0014](2)再根据所需喷管元件的形状来选择合适的成型模具和成型工艺(采用压模或注模技术将工程塑料在模具中成型)；(3)再根据设计公差进行二次修整加工；(4)与增益发生器主体进行装配。本实用新型的有益效果是1、本实用新型通过采用绝热性能好的非金属氧碘混合喷管元件代替金属氧碘混合喷管元件，碘蒸气在非金属通道内不易冷却凝结，使氧碘混合喷管元件不需要加热，从而摆脱了复杂的加热部件和附属设备。2、本实用新型从氧碘化学激光器的角度来说，由于不加热对谐振腔中光学元件的影响大大减小，能够在某种程度上改善激光器的性能，从而促进氧碘化学激光器的向实用化发展迈进。3、本实用新型通过采用绝热性能好、机械强度与金属相当的非金属材料来作为喷管元件本体材料，通过采用模具浇铸的方法来实现喷管的加工成型，经过实验证明非金属喷管元件能够使氧碘化学激光器的氧碘混合喷管元件在无须加热状态下的工作，并且其效果达到并超过了须加热的金属喷管元件。4、氧碘混合喷管元件采用金属材料是本领域技术人员普遍存在的认识，本实用新型克服了这种技术偏见，从而解决了长期困扰本领域的技术问题。
图la-b为非金属喷管元件结构示意图；其中，图Ia为主视图；图Ib为侧视图。图2为非金属喷管元件三维示意图。图3为非金属喷管元件与金属喷管元件在激光输出过程中的功率波形曲线示意图。
具体实施方式
如图la-b、图2所示，区别于传统金属氧碘混合喷管元件，本实用新型采用非金属材料，所述非金属材料为热变形温度高、线性热膨胀系数小、机械强度高、绝热性好的工程塑料(如聚酰亚胺或聚醚醚酮)。一种氧碘混合喷管元件，构成包括亚音速混合段1，超音速膨胀段2，注碘腔3，喷碘孔4，T型头5 ；亚音速混合段1和超音速膨胀段2由一长条状结构构成，于长条状结构内部、沿其长边方向设有长方形孔，其为注碘腔3 ；沿长条状结构的厚度方向的截面由上、下二部份构成，截面下部为长方形、且长方形的下部宽边为弧形边，截面上部为三角形、三角形的底边长度大于长方形的上部宽边长度，三角形的底边两端与长方形的上部宽边两端采用弧线过渡连接，即沿长条状结构的厚度方向的截面由上部水滴状结构和下部的长方形结构连接而成；长方形结构一侧为亚音速混合段1，水滴状结构一侧为超音速膨胀段2 ；于亚音速混合段1上设有喷碘孔4，喷碘孔4 与长条状结构内部的长方形孔相连通；于长条状结构一端设有垂直于其长边方向的接头，构成了 T型头5 ；接头上开设有与注碘腔3相通的长方形孔。采用本实用新型具有如下特点(1)非金属喷管元件本体不需要加热；(2)摆脱了电加热管，一部分供电系统，温度控制设备；(3)非金属材料对激光器的激励能源单重态氧猝灭率低；(4)非金属喷管清洗简单，拆卸方便；(5)成批加工简单。(6)由于喷管元件不加热所以对激光器光学元件影响小。本实用新型与采用金属材料相比，其相同操作的实验数据对比如下(1)传统金属喷管在2安培电流的情况下需要加热4-5小时才能达到正常工作温度，而非金属喷管元件由于绝热性好，碘在其中不至于凝结，所以不需要加热；(2)由于非金属材料对激光器的激励能源单重态氧猝灭率低，所以激光器长时间工作时，功率下降幅度比传统金属喷管下降幅度小(见图3)。
权利要求1.一种氧碘混合喷管元件，其特征在于区别于传统金属氧碘混合喷管，其采用非金属材料；构成包括亚音速混合段(1)，超音速膨胀段⑵，注碘腔(3)，喷碘孔(4)，T型头(5)；亚音速混合段(1)和超音速膨胀段(2)由一长条状结构构成，于长条状结构内部、沿其长边方向设有长方形孔，其为注碘腔(3)；沿长条状结构的厚度方向的截面由上、下二部份构成，截面下部为长方形、且长方形的下部宽边为弧形边，截面上部为三角形、三角形的底边长度大于长方形的上部宽边长度，三角形的底边两端与长方形的上部宽边两端采用弧线过渡连接，即沿长条状结构的厚度方向的截面由上部水滴状结构和下部的长方形结构连接而成；长方形结构一侧为亚音速混合段 (1)，水滴状结构一侧为超音速膨胀段(2)；于亚音速混合段(1)上设有喷碘孔(4)，喷碘孔 (4)与长条状结构内部的长方形孔相连通；于长条状结构一端设有垂直于其长边方向的接头，构成了 T型头(5)；接头上开设有与注碘腔(3)相通的长方形孔。
2.按照权利要求1所述氧碘混合喷管元件，其特征在于所述非金属材料为热变形温度高、线性热膨胀系数小、机械强度高、绝热性好的工程塑料。
3.按照权利要求2所述氧碘混合喷管元件，其特征在于所述工程塑料为聚酰亚胺或聚醚醚酮；省去了金属氧碘混合喷管元件的加热孔和加热管。
专利摘要本实用新型涉及氧碘混合喷管元件的改进技术，具体为一种采用非金属材料代替金属材料氧碘的混合喷管元件。区别于传统金属氧碘混合喷管，其采用非金属材料；构成包括亚音速混合段，超音速膨胀段，注碘腔，喷碘孔，T型头；亚音速混合段和超音速膨胀段由一长条状结构构成，于长条状结构内部、沿其长边方向设有长方形孔，其为注碘腔；沿长条状结构的厚度方向的截面由上、下二部份构成，截面下部为长方形、且长方形的下部宽边为弧形边，截面上部为三角形、三角形的底边长度大于长方形的上部宽边长度，三角形的底边两端与长方形的上部宽边两端采用弧线过渡连接。
文档编号H01S3/225GK201946872SQ20102063451
公开日2011年8月24日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张岳龙, 房本杰, 桑凤亭, 金玉奇, 陈方 申请人:中国科学院大连化学物理研究所