一種閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)，屬于一種準分子氣體激光器，尤其是一種可重頻運行的光泵浦XeF(C-A)激光器。
【背景技術】
[0002]XeF (C-A)藍綠激光器的輸出波長為460nm?520nm，處于水下和大氣傳輸窗口，單脈沖能量達到了十焦耳級，與激光水下通信對激光源的要求相吻合，并且還具有增益帶寬很寬，輸出波長可調諧的優(yōu)點，因此大功率高重頻的XeF(C-A)藍綠激光器在激光水下通信與水下探測領域有著很好的應用前景。從XeF(C-A)藍綠激光輸出的過程看，XeF2蒸氣分子吸收表面放電產生的真空紫外波段(130?180nm)的光子，光解離形成激光輸出后，產生Xe和F，不能再復合生成XeF2分子，因此在XeF藍綠激光器重頻運行過程中需要XeF 2氣體供給裝置不斷向激光器腔室內補充XeF2氣體，一般地，激光器重復頻率較高時，需要大流量的自動化乂&2氣體供給裝置。
[0003]為了實現(xiàn)XeF(C-A)藍綠激光器重頻運行，2006年第33卷的《中國激光》“十焦耳級重復頻率光抽運XeF(C-A)激光器”中公開了一種基于分路混合原理的XeF2氣體供給裝置，它的工作原理是將氬氮混合氣體分成兩路，主氣流經流量計和加熱器進入預混罐，小流量的支氣流經流量計從XeF2氣體發(fā)生器中帶出XeF2氣體進入預混罐，兩路氣體在預混罐中混合后流入激光氣室。該裝置將乂亦2氣體濃度控制在1.0X 10 17Ciii3附近同時，可輸出最大流量約為十幾升每秒，滿足了開展Hz級低重頻率開放式XeF (C-A)激光器研制工作，文中報道每次實驗可輸出5個激光脈沖。
[0004]但是這種激光器存在以下不足:第一，對XeF^體的利用效率不高，由于流入激光室的氣體工作面遠大于激光解離區(qū)的面積，會造成大量的氣體浪費，因此對于同樣體積的XeF2氣體，輸出激光的重復頻率和脈沖個數(shù)難以提升。第二，實驗裝置與氣源相聯(lián)，故體積較大，系統(tǒng)的機動性不強；第三，試驗產生的尾氣直接排放至空氣中難以回收，造成了環(huán)境污染。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提出一種氣體閉合循環(huán)光泵浦重頻運行氟化氙激光系統(tǒng)，解決現(xiàn)有XeF(C-A)激光器只能低重頻運行的不足，實現(xiàn)高重復頻率運行，并大大提高了輸出脈沖的個數(shù)。
[0006]本發(fā)明的技術內容為:
[0007]一種閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)，包括放電泵浦源、諧振反射鏡、輸出腔鏡、激光器腔室和供氣裝置；激光器腔室為長方形空腔，其長寬高三個方向分別對應光軸方向、光解離方向和氣流方向；所述的放電泵浦源包括一組放電基板及為其供電的電容組；所述的放電基板設置在激光器腔室沿寬度方向的端面上；所述的激光器腔室沿長度方向的兩個端面設置有輸出窗口，所述的諧振反射鏡和輸出腔鏡分別設置在激光器腔室沿長度方向的最外端；供氣裝置為至少一只連接在激光器腔室高度方向兩個端面的閉合循環(huán)管道，在閉合循環(huán)管道中部設置有軸流風機，可將預先充滿閉合循環(huán)管道的含有乂亦2的混合氣體在管道中循環(huán)流動；
[0008]放電泵浦源產生真空紫外輻射光解離激光器腔室內的XeF2氣體，并在諧振反射鏡和輸出腔鏡的諧振作用下形成激光輸出。
[0009]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，激光器腔室的寬度方向約為長度方向的1/10。
[0010]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，激光器腔室上表面設置有至少一只扁平的進氣孔，下表面在對應位置處開有對應的出氣孔。
[0011]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，閉合循環(huán)管道包括若干串接在一起的彎管道、直管道和擴展管道，所述的彎管道和直管道在管路上的橫截面積保持不變，所述的擴展管道的一端與彎管道聯(lián)接，另一端與所述進氣孔或出氣孔相聯(lián)接。
[0012]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，擴展管道一端的截面與彎管道的截面相匹配，另一端的截面與所述進氣孔或出氣孔的尺度相匹配。
[0013]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，彎管道、直管道的橫截面為方形或圓形。
[0014]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，在軸流風機出口的管路上安裝有波紋管。
[0015]上述閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)中，供氣裝置包括兩套連接在激光器腔室高度方向兩個端面的閉合循環(huán)管道。
[0016]本發(fā)明具有的有益技術效果如下:
[0017]1、本發(fā)明將激光器的所有管道連接成為封閉的循環(huán)管道，利用軸流風機驅動激光混合氣體在管道中循環(huán)流動；由于閉合的管道的容積遠遠大于激活區(qū)體積，在氣體循環(huán)流動過程中可以利用不同區(qū)域的激光介質參與反應完成激光器重頻輸出，實現(xiàn)了 XeF(C-A)激光器的大功率、多脈沖重頻運行。
[0018]2、本發(fā)明相對于開放型XeF(C-A)激光器，提高了氣體利用率，減小了氣體浪費以及避免了環(huán)境污染。
[0019]3、本發(fā)明采用扁平的激光器腔室結構，并配合相對應的閉合循環(huán)管道，閉合循環(huán)管道包括串接在一起的彎管道、直管道和擴展管道，其中彎管道和直管道的在管路上的橫截面積保持不變，并通過擴展管道與激光器腔室相聯(lián)通，在確保管道截面積不變的前提下，實現(xiàn)了氣體的快速流動交換，同時保證了激光器所需要的有效增益長度，最大限度地提高了氣體介質的利用率，提升了激光的輸出功率和效率。
[0020]4、本發(fā)明采用多只相對獨立的閉合循環(huán)管道模塊，并與激光器腔室的出氣口和進氣口一一對應聯(lián)接，實現(xiàn)了激光器系統(tǒng)的模塊化，可通過模塊的堆積實現(xiàn)更長有效增益長度的激光器，便于獲取更大脈沖能量的激光輸出。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)的主視圖；
[0022]圖2為本發(fā)明閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)的側視圖；
[0023]圖3為本發(fā)明閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)的三維結構示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明激光系統(tǒng)中激光器腔室的示意圖。
[0025]附圖標記為:
[0026]1、放電基板；2、激光器腔室；3、擴展管道；4、彎管道；5、直管道；6、方轉圓管道；7、圓形彎管道；8、波紋管；9、錐形圓管、10、軸流風機；11、抽氣孔；12、真空計；13、輸出窗口 ；14、電容器；17、輸出窗口 ；20、諧振反射鏡；21、輸出腔鏡；30、光軸方向；31、光解離方向；32、氣流方向。
【具體實施方式】
[0027]如圖1至圖3所示，本發(fā)明閉合循環(huán)的重頻光泵浦氟化氙激光系統(tǒng)，包括放電泵浦源、諧振反射鏡15、輸出腔鏡16、激光器腔室2和供氣裝置；其基本工作原理是所述放電泵浦源產生紫外光，解離激光器腔室內的乂6匕氣體，并在諧振反射鏡20和輸出腔鏡21的諧振作用下形成激光輸出。
[0028]如圖4所示激光器腔室2為方形空腔，其長寬高三個方向分別對應光軸方向30、解離方向31和氣流方向32 ;其中放電泵浦源包括一組放電基板I及為其供電的電容組14 ；放電基板I設置在激光器腔室沿寬度方向的兩個端面上；激光器腔室沿長度