一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光放大器領(lǐng)域，具體而言涉及一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]反射激活鏡是一種典型的大口徑激光放大器放大結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有可成倍增加激光放大次數(shù)，利于增益介質(zhì)冷卻，便于大面LD陣列泵浦等諸多優(yōu)點(diǎn)。但冷卻液幾乎都對(duì)激光有吸收，即使不吸收的冷卻液，其流動(dòng)產(chǎn)生的氣泡、湍流等，也使得激光不宜穿過冷卻液層，所以反射激活鏡結(jié)構(gòu)都是為增益介質(zhì)提供單面冷卻。但由于反射激活鏡結(jié)構(gòu)中增益介質(zhì)的縱向厚度一般遠(yuǎn)小于橫向尺寸，增益介質(zhì)會(huì)因前后表面的壓力差產(chǎn)生形變，入射激光經(jīng)過反射后附加了介質(zhì)面形變化帶來的波前畸變。有科研人員為了解決介質(zhì)前后液壓差的問題，而采用雙端冷卻，但雙端冷卻需要挑選對(duì)激光波長不吸收的特殊冷卻液，又要專門的儀器盡量減少冷卻液因循環(huán)流動(dòng)帶來的氣泡、湍流等，卻不能完全消除，且導(dǎo)致激光頭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易實(shí)現(xiàn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，該裝置增益介質(zhì)兩側(cè)的氣壓與液壓自動(dòng)平衡，有效地消除了因單面液壓導(dǎo)致增益介質(zhì)表面的形變，避免了出射激光攜帶因介質(zhì)形變引入的波前畸變，支路內(nèi)的儲(chǔ)氣罐更可以適應(yīng)更高的液壓范圍，防止冷卻液因液壓過大而流入平衡氣壓層，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)成本低，效果明顯。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，包括冷卻液層、增益介質(zhì)、進(jìn)液通道，還包括平衡氣壓層、封氣窗口和儲(chǔ)氣罐，所述進(jìn)液通道為三通進(jìn)液通道，所述封氣窗口、平衡氣壓層、增益介質(zhì)、冷卻液層均為大面面積相等的板條狀，并且依次平行排列，所述三通進(jìn)液通道的其中兩端分別連接冷卻液層和平衡氣壓層，所述儲(chǔ)氣罐設(shè)于三通進(jìn)液通道和平衡氣壓層之間，所述平衡氣壓層的氣壓與冷卻液層的液壓相等。
[0006]進(jìn)一步，所述增益介質(zhì)靠近冷卻液層的大面鍍有入射激光高反膜和泵浦激光高透膜。
[0007]進(jìn)一步，所述增益介質(zhì)靠近平衡氣壓層的大面鍍有入射激光高透膜和泵浦激光高反膜。
[0008]進(jìn)一步，所述封氣窗口的兩個(gè)大面均鍍有入射激光高透膜。
[0009]進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣罐與三通進(jìn)液通道的連接口位于儲(chǔ)氣罐下端。
[0010]進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣罐與平衡氣壓層的連接口位于儲(chǔ)氣罐上端。
[0011]進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)液面高度低于儲(chǔ)氣罐的上端面。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0013]1、封氣窗口與增益介質(zhì)密閉形成平衡氣壓層，氣壓層的厚度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；
[0014]2、平衡氣壓層的壓力不是定值，可以根據(jù)增益介質(zhì)另一側(cè)的液壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)二者的壓力平衡；
[0015]3、儲(chǔ)氣罐可以增加平衡氣壓層所需的氣體量，增加壓力平衡所能承受的壓力范圍；
[0016]4、激光經(jīng)增益介質(zhì)反射后，不會(huì)攜帶附加的波前畸變信息，徹底消除了因單面液壓導(dǎo)致增益介質(zhì)表面的形變。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為儲(chǔ)氣罐結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其它類同實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0020]實(shí)施例一:
[0021]如圖1所示，一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，包括封液窗口 1、冷卻液層2、增益介質(zhì)3、平衡氣壓層4、封氣窗口 5及三通進(jìn)液通道6、儲(chǔ)氣罐7、出液通道8，所述封氣窗口 5、平衡氣壓層4、增益介質(zhì)3、冷卻液層2均為大面面積相等的板條狀，所述大面為長X寬面，所述封氣窗口 5、平衡氣壓層4、增益介質(zhì)3、冷卻液層2、封液窗口 I依次平行排列，其幾何中心同軸，封氣窗口 5與增益介質(zhì)3密閉形成平衡氣壓層4，平衡氣壓層4的厚度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
[0022]所述三通進(jìn)液通道6三端分別連接冷卻液進(jìn)液口、冷卻液層2和平衡氣壓層4，所述儲(chǔ)氣罐7設(shè)于三通進(jìn)液通道6和平衡氣壓層4之間，所述儲(chǔ)氣罐7與三通進(jìn)液通道6的連接口位于儲(chǔ)氣罐7下端，所述儲(chǔ)氣罐7與平衡氣壓層4的連接口位于儲(chǔ)氣罐7上端，平衡氣壓層4的壓力不是定值，可以根據(jù)增益介質(zhì)3另一側(cè)的液壓進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)二者的壓力平衡，儲(chǔ)氣罐7可以增加平衡氣壓層4所需的氣體量，增加壓力平衡所能承受的壓力范圍。
[0023]所述出液通道8連接循環(huán)液出液口和冷卻液層2。所述增益介質(zhì)3靠近冷卻液層2的大面鍍有入射激光高反膜和泵浦激光高透膜，所述增益介質(zhì)3靠近平衡氣壓層4的大面鍍有入射激光高透膜和泵浦激光高反膜，所述封氣窗口 5的兩個(gè)大面均鍍有入射激光高透膜。所述冷卻液層2中冷卻液可以是水、酒精及其混合物。所述平衡氣壓層4的氣壓與冷卻液層2的液壓相等。所述泵浦激光由封液窗口 I的大面?zhèn)热肷洌闷止庖来未┻^封液窗口1、冷卻液層2、增益介質(zhì)3，在增益介質(zhì)3靠近平衡氣壓層4的大面被反射，達(dá)到泵浦效果，所述入射激光由封氣窗口 5的大面?zhèn)热肷洌肷浼す庖来未┻^封氣窗口 5、平衡氣壓層4、增益介質(zhì)3，在增益介質(zhì)3靠近冷卻液層2的大面被反射，實(shí)現(xiàn)入射激光能量的增加。
[0024]如圖2所示，所述儲(chǔ)氣罐7內(nèi)液面高度低于儲(chǔ)氣罐7的上端面，所述儲(chǔ)氣罐7還設(shè)有一根連通管71，連接儲(chǔ)氣罐7的上下端，便于觀察儲(chǔ)氣罐7內(nèi)液面位置，避免冷卻液流入平衡氣壓層4。
[0025]采用上述壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置的壓力自動(dòng)平衡方法，包括如下步驟:
[0026](I)冷卻液由進(jìn)液口經(jīng)三通進(jìn)液通道6進(jìn)入激光頭裝置；
[0027](2)步驟(I)中的大部分冷卻液經(jīng)由三通進(jìn)液通道6連接冷卻液層2的支路進(jìn)入冷卻液層2，再經(jīng)出液通道8流出到出液口 ；
[0028](3)步驟(I)中小部分冷卻液經(jīng)三通進(jìn)液通道6連接平衡氣壓層4的支路，流入儲(chǔ)氣罐7，儲(chǔ)氣罐7內(nèi)的氣體在液壓下進(jìn)入平衡氣壓層4，對(duì)平衡氣壓層4內(nèi)的氣體進(jìn)行壓縮；
[0029](4)當(dāng)步驟(3)中平衡氣壓層4內(nèi)的氣壓與冷卻液層2的液壓相等時(shí)，冷卻液不再流入該支路，此時(shí)平衡氣壓層4內(nèi)的氣壓與冷卻液層2的液壓相等，增益介質(zhì)3無變形，實(shí)現(xiàn)激光頭內(nèi)增益介質(zhì)兩側(cè)的壓力自動(dòng)平衡，激光經(jīng)增益介質(zhì)3反射后，不會(huì)攜帶附加的波前畸變信息，徹底消除了因單面液壓導(dǎo)致增益介質(zhì)3表面的形變。
[0030]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，包括冷卻液層、增益介質(zhì)、進(jìn)液通道，其特征在于，還包括平衡氣壓層、封氣窗口和儲(chǔ)氣罐，所述進(jìn)液通道為三通進(jìn)液通道，所述封氣窗口、平衡氣壓層、增益介質(zhì)、冷卻液層均為大面面積相等的板條狀，并且依次平行排列，所述三通進(jìn)液通道的其中兩端分別連接冷卻液層和平衡氣壓層，所述儲(chǔ)氣罐設(shè)于三通進(jìn)液通道和平衡氣壓層之間，所述平衡氣壓層的氣壓與冷卻液層的液壓相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述增益介質(zhì)靠近冷卻液層的大面鍍有入射激光高反膜和泵浦激光高透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述增益介質(zhì)靠近平衡氣壓層的大面鍍有入射激光高透膜和泵浦激光高反膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述封氣窗口的兩個(gè)大面均鍍有入射激光高透膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氣罐與三通進(jìn)液通道的連接口位于儲(chǔ)氣罐下端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氣罐與平衡氣壓層的連接口位于儲(chǔ)氣罐上端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氣罐內(nèi)液面高度低于儲(chǔ)氣罐的上端面。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓力自動(dòng)平衡激光頭裝置，屬于激光放大器領(lǐng)域，包括冷卻液層、增益介質(zhì)、進(jìn)液通道、平衡氣壓層、封氣窗口和儲(chǔ)氣罐，所述進(jìn)液通道為三通進(jìn)液通道，所述封氣窗口、平衡氣壓層、增益介質(zhì)、冷卻液層均為大面面積相等的板條狀，并且依次平行排列，所述三通進(jìn)液通道的其中兩端分別連接冷卻液層和平衡氣壓層，所述儲(chǔ)氣罐設(shè)于三通進(jìn)液通道和平衡氣壓層之間，所述平衡氣壓層的氣壓與冷卻液層的液壓相等，通過該裝置可以平衡增益介質(zhì)兩側(cè)所承受的壓力，消除因單端冷卻液壓造成的增益介質(zhì)的形變，消除因介質(zhì)形變導(dǎo)致的反射后激光的波前畸變，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)成本低、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01S3-04, H01S3-02
【公開號(hào)】CN204391480
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520112221
【發(fā)明人】王振國, 鄭建剛, 嚴(yán)雄偉, 蔣新穎, 張君, 吳登生, 田曉琳, 張雄軍, 李明中, 朱啟華, 粟敬欽, 鄭奎興, 胡東霞, 王琳
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日