准静态非流动的放电激励氧碘激光器的制作方法

本发明属于气体或化学激光器领域，具体涉及气体放电激励的非流动的1315nm氧碘激光器。

背景技术：

波长为1315nm的氧碘激光器具有高功率、高效率、低损耗光纤传输、较好的大气传输窗口等优点，广泛应用于工业、医疗、科研等领域。目前氧碘激光器通常是化学能泵浦、超音速流动+气动引射压力恢复的工作方式，这使得氧碘化学激光器在使用时存在着操作不便、后勤保障复杂、体积庞大等不利因素，严重影响着氧碘化学激光器的推广和使用。

电激励氧碘激光体系自2004年获得正增益以来，到2008年已经获得激光输出功率超百瓦，他们使用混合气体直流放电、射频放电或复合放电方式等等，其体系均为超音速流动低气压工作，带来的问题就是需要真空罐或气动引射压力恢复系统，严重影响其未来的推广和使用。

技术实现要素：

本发明是在一个中空的密闭腔室内，将单重态氧发生器和碘原子发生器以及增益发生器结合为一体，进行氧气和碘/碘化物及稀释气体等混合气体放电，在气体混合放电腔内不仅产生单重态氧、碘原子，而且产生激发态碘原子，并且将光学谐振腔安装耦合在气体放电腔体的两侧，进行碘激光的提取。腔体内带有吸附单元和气体循环风扇。这种设计解决了一般超音速流动电激励氧碘激光器所需要的压力恢复系统或真空系统，实现了准静态非流动气体激光工作运行模式，实现了单重态氧发生器、碘原子发生器和增益发生器以及光学谐振腔的完美结合，为实现电激励氧碘激光器的工业应用奠定了基础。

为实现本发明的目的，具体技术方案包括：

这种准静态非流动的电激励氧碘激光器，包括一个中空密闭腔室，于腔室内上部设有放电电极，放电电极为一对相对放置的板状电极或针板电极，板状电极或针板电极的电极极板为长方形，电极间的气体放电区称为放电腔，放电电极可以是针板放电或板条放电(又称之为板状电极)；放电电极连接的放电电源可以为射频电源、高压直流电源或高压脉冲电源。于放电腔长方形电极短边二端的腔室侧壁上分别开设有相对应的通孔，于通孔处分别密闭连接有内部放置腔镜的腔镜盒，两腔镜构成光学谐振腔；于腔室内板状电极或针板电极下部设有风扇，风扇使腔室内的气体从板状电极或针板电极的二相对电极之间沿极板的一个长边向另一个长边流动；腔室内充有氧气、含碘化合物及惰性气氛气体。含碘化合物为碘甲烷、七氟碘丙烷中的一种或二种，惰性气氛气体为he、ar、n2中的一种或二种以上。于气体的流动路径上设有气体吸附单元，气体吸附单元为金属网包裹的碱石灰分子筛，用于吸附碘分子。于腔室侧壁上开设有抽气和/或充气口，抽气和/或充气口处设三通阀门，三通阀门一个接口与中空腔室相连，第二个接口与真空泵或抽气泵相连，第三个接口与待充装气体气源相连。于腔室侧壁上开设有测压口，测压口处设有压力表。腔体内设有气体更新匀化装置，包含网状结构内装有分子筛吸附层吸附碘分子，包含慢速旋转的柱状叶片结构的转轮，将放电腔中的气体与非放电腔中的气体交换、更新和匀化。这种设计解决了一般超音速流动电激励氧碘激光器所需要的压力恢复系统或真空系统，为实现电激励氧碘激光器的工业应用奠定了基础。

本发明的有益效果是：

本发明解决了一般超音速流动电激励氧碘激光器所需要的压力恢复系统或真空系统，实现了准静态非流动气体激光系统，实现了单重态氧发生器、碘原子发生器和增益发生器以及光学谐振腔的完美结合，为实现电激励氧碘激光器的工业应用奠定了基础。

附图说明

图1为准静态非流动的放电激励氧碘激光器结构示意图的正视图。

图2为准静态非流动的放电激励氧碘激光器结构示意图的剖面图。

图中：1为中空密闭腔室，2为放电电极，3为吸附单元，4为柱状风扇，5为腔镜盒，6为三通阀门，7为真空泵或抽气泵，8为充气储罐，9为压力表。

具体实施方式

本发明是准静态非流动的放电激励氧碘激光器。放电激励氧碘激光器包括单重态氧发生器、碘原子发生器、增益发生器、光学谐振腔和气体更新匀化装置。一般的电激励氧碘激光器为超音速流动体系，其单重态氧是由放电激励产生(含有氧气的气体辉光放电产生)，碘分子在放电腔出口位置加入，由单重态氧解离碘分子得到碘原子，通过超音速喷管单重态氧与碘原子近共振传能得到激发态碘原子，通过光学谐振腔提取，激射出碘激光。这里单重态氧为储能粒子，碘原子为出光介质。本发明是在一个中空的密闭腔室内，将单重态氧发生器和碘原子发生器以及光学谐振腔结合为一体，进行氧气和碘化物及稀释气体等混合气体放电，在气体混合放电的密闭腔体内不仅产生单重态氧、碘原子，而且产生激发态碘原子，并且将光学谐振腔安装耦合在气体密闭放电腔室的两侧，进行碘激光的提取。这种设计解决了一般超音速流动电激励氧碘激光器所需要的压力恢复系统或真空系统，实现了准静态非流动气体激光系统，实现了单重态氧发生器、碘原子发生器和增益发生器以及光学谐振腔的完美结合，为实现电激励氧碘激光器的工业应用奠定了基础。

实施例

准静态非流动的放电激励氧碘激光器结构示意图如图1和图2，整体激光器是在一个中空的密封圆筒腔室1内，圆筒腔室内上部设有放电电极2，放电电极为一对相对放置的板状电极，板状电极板为长方形，电极间的气体放电区称为放电腔，放电电极连接的放电电源是射频电源。腔室内充有氧气、碘甲烷、惰性气体he，于气体的流动路径上设有气体吸附单元3，气体吸附单元为金属网包裹的碱石灰分子筛，用于吸附碘分子。于腔室内板状电极下部设有风扇4，风扇使腔室内的气体从板状电极或针板电极的二相对电极之间沿极板的一个长边向另一个长边流动，慢速旋转的柱状风扇，将放电腔中的气体与非放电腔中的气体交换、更新和匀化。于放电腔长方形电极短边二端的腔室侧壁上分别开设有相对应的通孔，于通孔处分别密闭连接有内部放置腔镜的腔镜盒5，两腔镜构成光学谐振腔。于腔室侧壁上开设有抽气和/或充气口，抽气和/或充气口处设三通阀门，三通阀门一个接口与中空密闭腔室相连，第二个接口与真空泵或抽气泵相连，第三个接口与待充装气体气源相连。于腔室侧壁上开设有测压口，测压口处设有压力表。激光器工作时，抽气泵将密闭圆筒腔室抽真空到小于100pa，之后充装有2k-10kpa一定气压的混合气体(氧气、碘甲烷碘和he/n2的混合气)，启动电源，进行气体放电，激光由光学谐振腔振荡输出。

技术特征：

技术总结
本发明是准静态非流动的放电激励氧碘激光器。本发明是在一个中空的密闭腔室内，将单重态氧发生器和碘原子发生器以及光学谐振腔结合为一体，进行氧气和碘化物及稀释气体等混合气体放电，在气体混合放电的密闭腔体内不仅产生单重态氧、碘原子，而且产生激发态碘原子，并且将光学谐振腔安装耦合在气体密闭放电腔室的两侧，进行碘激光的提取。这种设计解决了一般超音速流动电激励氧碘激光器所需要的压力恢复系统或真空系统，实现了准静态非流动气体激光系统，实现了单重态氧发生器、碘原子发生器和增益发生器以及光学谐振腔的完美结合，为实现电激励氧碘激光器的工业应用奠定了基础。

技术研发人员：多丽萍;金玉奇;李国富;李留成;于海军
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2017.06.21
技术公布日：2018.12.28