一种鼓泡式碱金属蒸气发生器

1.本发明属于激光器技术领域，更具体地，涉及用于流动半导体泵浦碱金属蒸气激光器的一种鼓泡式碱金属蒸气发生器。


背景技术：

2.半导体泵浦碱金属蒸气激光器(dpal)是近年来一种发展迅速的高功率激光器，dpal使用半导体激光器作为泵浦源，使用碱金属蒸气作为激光增益介质，兼具固体激光和气体激光的优点，其中为了拓展碱金属蒸气原子对泵浦光的吸收效率，通常需要加入一定气压的缓冲气体，通常是甲烷和氦气，实现碱金属蒸气原子吸收线宽的展宽。dpal可以通过流动增益介质的方式实现换热，从而实现高功率、高光束质量激光输出。dpal流动增益介质的方式主要有两种，一种是封闭内循环流动，一种是单向流动，研究开发能够同时适用以上两种流动增益介质方式的碱金属蒸气发生器成为当前亟待研究的重要课题。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明的目的是提供了一种鼓泡式碱金属蒸气发生器和应用。
4.本发明的鼓泡式碱金属蒸气发生器的工作的原理是，将一定温度的缓冲气体通入碱金属蒸气发生器，通过缓冲气体与液态碱金属之间相互作用，产生碱金属蒸气与缓冲气体混合气体，从碱金属蒸气出口流出，进入激光增益池，在激光增益池内使用半导体激光对其进行泵浦，结合合适的激光谐振腔，实现激光输出。本发明提供的鼓泡式碱金属蒸气发生器具有比表面积大，运转稳定等优点，能够支持碱金属蒸气激光持续稳定运行。
5.本发明目的是通过以下方式实现：
6.一种鼓泡式碱金属蒸气发生器，主要包括容器罐体、密封法兰、温度控制装置、缓冲气体导管、防飞溅结构，所述容器罐体用于放置碱金属单质，容器罐体和密封法兰的接触面呈刀口，通过无氧铜垫片进行密封；所述温度控制装置加热并控制容器罐体的温度或碱金属单质的温度，使碱金属单质处于液态；所述缓冲气体导管贯穿密封法兰，且与密封法兰密封连接，浸入液态碱金属单质中的缓冲气体导管端封口，并且在浸入液态碱金属单质中的缓冲气体导管的侧壁上设置小孔；所述防飞溅结构位于液态碱金属单质上方，固定或者焊接于缓冲气体导管外表面；容器罐体的侧壁上设置有蒸气出口导管，在竖直方向上位于防飞溅结构和密封法兰之间。
7.进一步地，容器罐体为圆柱罐。
8.进一步地，防飞溅结构是一个回转体，由上下底面相同且重合的两个圆锥体构成，两个圆锥表面的顶点连线与缓冲气体导管的轴线相重合，防飞溅结构圆锥底面直径小于容器罐体内壁直径。
9.进一步地，浸入液态碱金属单质中的缓冲气体导管为圆柱直管或者盘管。
10.进一步地，温度控制装置包括装置框架、加热装置、热电偶和pid控制器，加热装置位于装置框架内，加热装置包括加热带、加热棒；热电偶贯穿密封法兰，测量容器罐体内的
温度，或者置于加热装置和容器罐体外表面之间。
11.进一步地，容器罐体内表面、缓冲气体导管内表面、缓冲气体导管外表面和防飞溅结构外表面通过原子层沉积技术沉积一层二氧化硅材料，防止污染碱金属。
12.进一步地，所述容器罐体、密封法兰的材质为不锈钢，防飞溅结构的材质为不锈钢或玻璃。
13.进一步地，缓冲气体导管与密封法兰通过焊接密封连接，或者通过刀口法兰密封连接或者通过螺纹密封连接。
14.进一步地，蒸气出口导管与容器罐体之间通过焊接密封连接，或者通过刀口法兰密封连接或者通过螺纹密封连接。
15.进一步地，密封法兰上的缓冲气体导管为1-10支。
16.本发明另一方面提供了上述鼓泡式碱金属蒸气发生器在半导体泵浦碱金属蒸气激光器中的应用。
17.本发明相对于现有技术具有的有益效果如下：
18.1.本发明的鼓泡式碱金属蒸气发生器具有结构简单紧凑，易于实现、比表面积大，运转稳定的优点，能够支持碱金属蒸气激光持续稳定运行。
19.2.本发明的鼓泡式碱金属蒸气发生器可以用于封闭内循环流动和单向流动等多种类型的碱金属蒸气激光器，用来产生碱金属蒸气激光增益介质。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
21.图1为鼓泡式碱金属蒸气发生器剖视图，其中，1-容器罐体；2-密封法兰；3-温度控制装置；4-缓冲气体导管；5-防飞溅结构；6-无氧铜垫片；7-碱金属单质；8-蒸气出口导管；9-热电偶；10-加热装置。
22.图2位鼓泡式碱金属蒸气发生器的温度控制装置，其中，9-热电偶，10-加热装置，11-pid控制器，12-装置框架。
23.图3为鼓泡式碱金属蒸气发生器的缓冲气体导管，其中，13-通气导管，14-小孔，15-封头。
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但本发明的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
25.实施例1
26.本发明提供一种鼓泡式碱金属蒸气发生器，如图1所示，主要包括容器罐体1、密封法兰2、温度控制装置3、缓冲气体导管4、防飞溅结构5，容器罐体1为圆柱罐，在容器罐体1和密封法兰2的接触面加工刀口，通过无氧铜垫片6进行密封；容器罐体1内放置碱金属单质7，通过温度控制装置3加热并控制在一定温度，使碱金属单质7处于液态，缓冲气体导管4贯穿密封法兰2，缓冲气体导管4外表面与密封法兰2进行焊接密封，缓冲气体导管4的下端伸入到液态碱金属单质7中，对缓冲气体导管4位于液态碱金属单质7一端的通气口进行封口，并
且在位于液态碱金属单质7中的缓冲气体导管4的侧壁上加工多个小孔，每个小孔的直径小于缓冲气体导管4内径的十分之一，所有小孔的面积之和是缓冲气体导管4通气面积的5倍，所有小孔都位于液态碱金属单质7之中，液态碱金属单质7中的缓冲气体导管4可以是简单的一根圆柱直导管，竖直插入液态碱金属单质7之内，也可以是一段盘管，多次盘绕后置于液态碱金属单质7之内，防飞溅结构5位于液态碱金属单质7的上方，固定或者焊接于缓冲气体导管4的外表面，通过缓冲气体导管4固定位置，防飞溅结构5是一个回转体，由上下底面相同且重合的两个圆锥体构成，两个圆锥表面的顶点连线与缓冲气体导管4的轴线相重合，防飞溅结构5圆锥底面直径小于容器罐体1内壁直径，两者间隙的面积是缓冲气体导管4通气面积的5倍，在容器罐体1侧壁上设置有蒸气出口导管8，在竖直方向上位于防飞溅结构5和密封法兰2之间。容器罐体1内表面、缓冲气体导管4所有表面、防飞溅结构5外表面通过原子层沉积技术沉积一层二氧化硅材料。容器罐体1、密封法兰2和防飞溅结构5使用不锈钢加工而成。防飞溅结构5也可以使用玻璃加工而成。
27.如图2所示，本发明的鼓泡式碱金属蒸气发生器的温度控制装置3的结构包括装置框架12、加热装置10、热电偶9和pid控制器11。装置框架12由若干铝块通过螺钉连接，构成一个空腔，可将待加热装置置于其空腔之内，铝块上加工有深孔，用来插入加热装置10，热电偶9贯穿于装置框架12，测量装置框架12内部空气的温度，使用pid控制器11控制加热装置10对从而实现对装置框架12的温度控制。
28.如图3所示，本发明的鼓泡式碱金属蒸气发生器的缓冲气体导管4的结构包括一段通气导管13，将通气导管13伸入到液态碱金属单质的一端使用一片封头15密封，在通气导管13伸入到液态碱金属单质的外圆柱面上加工小孔14，使缓冲气体通过小孔14进入液态碱金属单质7中。
29.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。