一種二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新型激光器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種解決二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的技術(shù)難題，使二極管泵浦堿金屬蒸汽的吸收譜線更寬，更有利于泵浦光的吸收和激光的產(chǎn)生。
【背景技術(shù)】
[0002]二極管泵浦堿金屬蒸汽激光器屬于氣體激光器范疇，其常壓下吸收帶寬很窄，大大限制了激光器的發(fā)展。要想增加吸收帶寬，研制高壓增益池非常必要。由于堿金屬性質(zhì)非?；顫?，與絕大多數(shù)的非金屬材料甚至大多數(shù)金屬材料都會產(chǎn)生反應(yīng)，同時考慮到增益池材質(zhì)的承壓能力，這就對增益池材質(zhì)的篩選有了嚴(yán)格的限制，只能選擇不與堿金屬反應(yīng)的金屬材質(zhì)。而增益池窗口采用石英材質(zhì)。實驗過程中需要對增益池進行加熱并達(dá)到一定的溫度(200°C以上)，以使堿金屬蒸發(fā)產(chǎn)生堿金屬蒸汽。這樣，研制二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池需要克服的技術(shù)難點在于:不采用非金屬密封圈，如何在高壓情況下使石英窗口與金屬增益池主體之間密封，同時在加熱-冷卻過程中石英池窗口不會因金屬增益池的熱應(yīng)力擠壓而破裂。這些問題成為研制二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的技術(shù)瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠在高溫高壓下長時間使用、并能反復(fù)使用、對堿金屬無污染的二極管泵浦的堿金屬蒸汽高壓增益池。
[0004]一種二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池，包括增益池主體、石英窗口、窗口法蘭；增益池主體為圓柱體結(jié)構(gòu)，于圓柱體的上下兩端面上分別開設(shè)有圓柱形凹槽，即分別掏一個圓柱形的池子，兩個圓柱形的池子與增益池主體不同軸，兩個圓柱形的池子并以增益池主體的中心為對稱中心呈對稱結(jié)構(gòu)；于兩個圓柱形池子底部中心處之間開設(shè)有通孔，使兩個圓柱形池子中心通過一個圓柱形貫通孔而貫通，圓柱形貫通孔的軸線連接兩個圓柱形池子底面的中心，并通過增益池主體的中心；于兩個圓柱形池子內(nèi)分別設(shè)有緩沖卡環(huán)結(jié)構(gòu)，緩沖卡環(huán)為軸截面為梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)的一個圓形端面面積小于另一個圓形端面面積，緩沖卡環(huán)與圓柱形池子同軸，環(huán)形結(jié)構(gòu)的較小的圓形端面面向池子的底面設(shè)置；于增益池主體的一個端面上設(shè)置一個通氣孔，通氣孔與增益池主體另一個端面的圓柱形池子貫通；于兩個圓柱形池子內(nèi)分別放置有石英窗口，于兩個圓柱形池子的開口端分別設(shè)有窗口法蘭。
[0005]緩沖卡環(huán)為由圓柱形池子的內(nèi)壁面向軸心和池子底面方向延伸出來，緩沖卡環(huán)與圓柱形池子同軸，緩沖卡環(huán)為軸截面為梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)的一個圓形端面面積小于另一個圓形端面面積，延伸方向與軸線呈3-5度傾斜角度，環(huán)形結(jié)構(gòu)壁面厚度為0.lmm-0.5mm。
[0006]石英窗口為兩塊上下底面不等直徑的圓錐臺形結(jié)構(gòu)，石英窗口頂面較大，面向池子底面的石英窗口底面較小。
[0007]兩塊石英窗口由底面向里嵌入增益池主體的兩個圓柱形池子內(nèi)，并與圓柱形池子的底面之間留有一定距離，石英窗口的底面與圓柱形孔的底面之間形成空腔，空腔內(nèi)放置堿金屬。
[0008]石英窗口與增益池主體之間通過緩沖卡環(huán)進行密封連接；除密封作用外，緩沖卡環(huán)還對石英窗口起緩沖作用，避免高壓情況和加熱-冷卻過程由于應(yīng)力過大導(dǎo)致石英窗口破裂；
[0009]石英窗口和增益池主體通過窗口法蘭進行固定；窗口法蘭和石英窗口間通過密封墊進行密封。
[0010]于增益池主體上的通氣孔處設(shè)有氣孔活塞，氣孔活塞可與增益池主體上的通氣孔連接，氣孔活塞上設(shè)有閥門，增益池可通過氣孔活塞閥門的開閉與外界連通或隔絕。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于采用金屬緩沖卡環(huán)結(jié)構(gòu)，由于緩沖卡環(huán)厚度很小，既有剛性又有一定的彈性，在高壓情況下可以對石英窗口進行密封，同時在加熱-冷卻過程中可以起到緩沖的作用，避免由于增益池的熱應(yīng)力擠壓使石英破裂。整個增益池采用不與堿金屬反應(yīng)的材質(zhì)，以確保對堿金屬蒸汽無污染。
[0012]以下結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的基本組成與工作原理:
【附圖說明】
[0013]圖1 二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池；
[0014]圖中，1-增益池主體2-圓柱形池子3-圓柱形貫通孔4-緩沖卡環(huán)5-石英晶體6-窗口法蘭7-通氣孔8-氣孔活塞。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，整套增益池包括:增益池主體、石英窗口、窗口法蘭、氣孔活塞。增益池主體為圓柱形，圓柱形高度為100mm,直徑為120mm ;于圓柱形的上下兩端分別掏一個圓柱形的池子，圓柱形池子直徑為40mm，兩個圓柱形的池子軸線相距60mm，并以增益池主體的中心為對稱中心呈對稱結(jié)構(gòu)；兩個圓柱形池子中心通過一個圓柱形貫通孔貫通，圓柱形貫通孔的軸線連接兩個圓柱形池子底面的中心，并通過增益池主體的中心；圓柱形池子內(nèi)設(shè)有緩沖卡環(huán)結(jié)構(gòu)，緩沖卡環(huán)為由圓柱形池子的壁面延伸出來，與圓柱形池子同軸的環(huán)形結(jié)構(gòu)(緩沖卡環(huán)為軸截面為梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)的一個圓形端面面積小于另一個圓形端面面積)，環(huán)形結(jié)構(gòu)厚度為0.1mm,圓環(huán)寬3mm ;于增益池的一個底面設(shè)置一個通氣孔，通氣孔與增益池主體另一個底面的圓柱形池子貫通。
[0016]石英窗口為兩塊上下底面不等直徑的圓錐形結(jié)構(gòu)，頂面直徑39.5mm，底面直徑36_。兩塊石英窗口由底面向里嵌入增益池主體的兩個圓柱形孔內(nèi)，并與圓柱形孔的底面之間有一定距離，石英窗口的底面與圓柱形孔的底面之間形成空腔，空腔內(nèi)放置堿金屬。
[0017]石英窗口與增益池主體之間通過緩沖卡環(huán)進行密封連接；除密封作用外，緩沖卡環(huán)還對石英窗口起緩沖作用，避免高壓情況和加熱-冷卻過程由于應(yīng)力過大導(dǎo)致石英窗口破裂；
[0018]石英窗口和增益池主體通過窗口法蘭進行固定；窗口法蘭和石英窗口間通過密封墊進行密封。
[0019]氣孔活塞可與增益池主體上的通氣孔連接，氣孔活塞上設(shè)有閥門，增益池可通過氣孔活塞閥門的開閉與外界連通或隔絕。
[0020]增益池的裝配需要在無氧潔凈環(huán)境進行。將堿金屬放置于增益池的圓柱形池子底部，將石英窗口、窗口法蘭、氣孔活塞裝配好，通過氣孔活塞將緩沖氣體充入增益池內(nèi)，最后將氣孔活塞的閥門關(guān)閉。
[0021]實驗中首先對增益池進行加熱至200°C以上，產(chǎn)生一定的堿金屬蒸汽。采用二極管激光器對增益池進行泵浦，泵浦光通過一側(cè)的石英窗口垂直入射，產(chǎn)生的激光穿過圓柱形貫通孔和另一側(cè)石英窗口并與石英窗口呈一定角度輸出。
[0022]實驗證明，該增益池能夠承受7公斤以上的壓力，且石英窗口在加熱-冷卻的循環(huán)過程中無損傷，完全滿足二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的使用要求。
【主權(quán)項】
1.一種二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池，其特征在于: 包括增益池主體、石英窗口、窗口法蘭；增益池主體為圓柱體結(jié)構(gòu)，于圓柱體的上下兩端面上分別開設(shè)有圓柱形凹槽，即分別掏一個圓柱形的池子，兩個圓柱形的池子與增益池主體不同軸，兩個圓柱形的池子并以增益池主體的中心為對稱中心呈對稱結(jié)構(gòu)；于兩個圓柱形池子底部中心處之間開設(shè)有通孔，使兩個圓柱形池子中心通過一個圓柱形貫通孔而貫通，圓柱形貫通孔的軸線連接兩個圓柱形池子底面的中心，并通過增益池主體的中心；于兩個圓柱形池子內(nèi)分別設(shè)有緩沖卡環(huán)結(jié)構(gòu)，緩沖卡環(huán)為軸截面為梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)的一個圓形端面面積小于另一個圓形端面面積，緩沖卡環(huán)與圓柱形池子同軸，環(huán)形結(jié)構(gòu)的較小的圓形端面面向池子的底面設(shè)置；于增益池主體的一個端面上設(shè)置一個通氣孔，通氣孔與增益池主體另一個端面的圓柱形池子貫通；于兩個圓柱形池子內(nèi)分別放置有石英窗口，于兩個圓柱形池子的開口端分別設(shè)有窗口法蘭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:緩沖卡環(huán)為由圓柱形池子的內(nèi)壁面向軸心和池子底面方向延伸出來，緩沖卡環(huán)與圓柱形池子同軸，緩沖卡環(huán)為軸截面為梯形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，即環(huán)形結(jié)構(gòu)的一個圓形端面面積小于另一個圓形端面面積，延伸方向與軸線呈3-5度傾斜角度，環(huán)形結(jié)構(gòu)壁面厚度為0.lmm-0.5_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:石英窗口為兩塊上下底面不等直徑的圓錐臺形結(jié)構(gòu)，石英窗口頂面較大，面向池子底面的石英窗口底面較小。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:兩塊石英窗口由底面向里嵌入增益池主體的兩個圓柱形池子內(nèi)，并與圓柱形池子的底面之間留有一定距離，石英窗口的底面與圓柱形孔的底面之間形成空腔，空腔內(nèi)放置堿金屬。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:石英窗口與增益池主體之間通過緩沖卡環(huán)進行密封連接；除密封作用外，緩沖卡環(huán)還對石英窗口起緩沖作用，避免高壓情況和加熱-冷卻過程由于應(yīng)力過大導(dǎo)致石英窗口破裂。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:石英窗口和增益池主體通過窗口法蘭進行固定；窗口法蘭和石英窗口間通過密封墊進行密封。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述增益池，其特征在于:于增益池主體上的通氣孔處設(shè)有氣孔活塞，氣孔活塞可與增益池主體上的通氣孔連接，氣孔活塞上設(shè)有閥門，增益池可通過氣孔活塞閥門的開閉與外界連通或隔絕。
【專利摘要】二極管泵浦堿金屬蒸汽激光器屬于氣體激光器范疇，其常壓下吸收帶寬很窄，大大限制了激光器的發(fā)展。要想增加吸收帶寬，研制高壓增益池非常必要。研制二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池需要克服的技術(shù)難點在于：不采用非金屬密封圈，如何在高壓情況下使石英窗口與金屬增益池主體之間密封，同時在加熱-冷卻過程中石英池窗口不會因金屬增益池的熱應(yīng)力擠壓而破裂。這些問題成為研制二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明涉及新型激光器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種解決二極管泵浦堿金屬蒸汽高壓增益池的技術(shù)難題，使二極管泵浦堿金屬蒸汽的吸收譜線更寬，更有利于泵浦光的吸收和激光的產(chǎn)生。
【IPC分類】H01S3/02, H01S3/0941
【公開號】CN105680294
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】賈春燕, 劉萬發(fā), 郭敬為, 劉通, 公發(fā)全
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2014年11月20日