一种组合式片状激光放大器片箱制造技术

本实用新型专利技术属于高功率固体激光器领域，具体涉及一种新型组合式片状激光放大器片箱。较大程度地减小了钕玻璃片安装的应力和变形，通过优化设计上顶板和下底板的气孔改善了片箱的洁净吹扫效果，通过用二维导轮代替U型导轮使得顶升过程变得顺畅快捷，通过采用二维导轮和一维锁舌的锁紧定位设置代替原先的三维球窝对准提升了对准的精度、减小了操作的难度，二维导轮和锁紧装置的采用还减小了片箱安装过程中的人工干预，促进了洁净闭环，具有钕玻璃应力变形小、气体吹扫效果好、洁净控制优良、安装维护简便快捷等优点。

A Combined Flake Laser Amplifier Flake Box

【技术实现步骤摘要】
一种组合式片状激光放大器片箱
本技术属于高功率固体激光器领域，具体涉及一种新型组合式片状激光放大器片箱。
技术介绍
组合式片状激光放大器是大型高功率激光装置的重要部分。目前，国内外该类放大器的组成主要采用功能模块方式，主要分为片箱、灯箱和其他组件。片箱的基本作用是容纳放大器的增益介质，但对于高功率片状激光放大器，由于工作条件的苛刻，对片箱提出了全方位严格的要求。现有技术中的组合式片状激光放大器片箱中的增益介质胶合的包边玻璃容易脱落；另外现有技术中的钕玻璃片的夹持是采用片压框将钕玻璃压在片框内，片压框周边有十数个螺钉，导致透射波前畸变比较严重；并且日常安装维护中，钕玻璃少数时候会发生崩边或包边脱落故障；片箱顶部设置集气室，只能吹扫钕玻璃表面，对污染物但吹扫效果不佳，容易造成光束质量劣化。另外现有技术中的结构片箱的顶升导向是采用轮槽耦合的方式：在片箱的四角安装四个U形轮，在安装在洁净箱上的凸起轨道上滑动上升，由于加工精度难以保证，顶升中存在对不准和卡顿问题，不仅耗时，而且大部分时候不得不依靠人工干预，从而从事实上破坏了洁净闭环设计。而片箱的固定是在底部设置销钉，顶到位置后与洁净箱上的销孔对接，相当于三维对准，非常困难，常需人工干预安装，影响洁净与效率。
技术实现思路
本技术提供了一种新型组合式片状激光放大器片箱。具体技术方案是，所述组合式片状激光放大器片箱，包括钕玻璃片框、片框压框、立柱、上顶板、下底板、二维导向轮、锁紧机构、反射器安装架和反射器；钕玻璃片框、上顶板、下底板和立柱共同构成片箱框架；钕玻璃片框和片框压框用于安装夹持钕玻璃；上顶板和下底板上的通风孔用于对片箱进行洁净气体吹扫，反射器用于增加泵浦腔的传输效率，二维导向轮用于片箱安装的导向，锁紧机构则用于片箱的固定。钕玻璃片框与钕玻璃为3点夹持方式，与钕玻璃接触的夹持点为纯铜T2材料。上顶板和下底板表面均匀排布通风孔，且组合装配后上顶板与下底板的通风孔设计成相互错位半个孔；在靠近钕玻璃片框两侧位置通风孔为条形通孔，距离钕玻璃片框两侧较远位置通风孔为圆形通风孔。有益效果：钕玻璃夹持的安装应力和变形显著减小；气体吹扫效果更好；片箱的安装固定更为快捷，更加有利于洁净闭环。附图说明图1是本办技术所述组合式片状激光放大器片箱示意图。图2是上顶板的结构图。图3是锁紧机构的结构示意图。附图标记说明：1-钕玻璃片框；2-片框压框；3-立柱；4-上顶板；5-下底板；6-二维导向轮；7-锁紧机构；8-反射器支架；9-片框压块；10-反射器；11-通风孔；11.1、条形通孔；12、锁槽。具体实施方式下面结合实施例和附图对本技术公开的一种组合式片状激光放大器片箱作原理设计和具体实施说明，但不应以此限制本技术的保护范围。实施例1，本实施以4个口径的组合式片状激光放大器为例，对本技术提出的片状激光放大器的具体实施进行说明。图1、图2所示，为本技术的一个实施例中组合式片状激光放大器片结构箱相关的结构示意图，所述组合式片状激光放大器片箱由钕玻璃片框1、片框压框2、立柱3上顶板4、下底板5、二维导向轮6、锁紧机构7、反射器安装架8、和反射器10构成。钕玻璃片框1、上顶板4、下底板5和立柱3共同构成片箱框架，钕玻璃片框1和片框压框2用于安装夹持钕玻璃；上顶板4和下底板5上的通风孔11用于对片箱进行洁净气体吹扫，反射器10用于增加泵浦腔的传输效率，二维导向轮6用于片箱安装的导向，锁紧机构7则用于片箱的固定。片箱框架2由钕玻璃片框1、上顶板4、下底板5和立柱3焊接组合而成，零件材料选用0Cr18Ni9(304)板材加工而成，钕玻璃片框1内侧与钕玻璃接触的部位表面粗糙度要求优于Ra1.6，其他表面粗糙度要求优于Ra3.2，以满足其洁净清洗的要求。钕玻璃片安装框架的尺寸公差按照IT9-IT10级进行制造加工。形位公差按照IT9级进行控制。钕玻璃片框1在组合焊接过程中，要保证其钕玻璃片的安装尺寸，公差等级按与钕玻璃片配合公差A11/c11级制造，安装定位面要求共面，平面度要求达到0.05mm范围内。钕玻璃片框1如图3所示。钕玻璃片的夹持采用3点夹持方式，与钕玻璃片接触的夹持点采用纯铜T2材料制作，表面粗糙度要求Ra3.2，既能够减小钕玻璃应力，又耐氙灯辐照；片箱上顶板4和下底板5表面均匀排布的通风孔11，且组合装配后上顶板4与下底板5的圆形通风孔11设计成相互错位半个孔；在钕玻璃片框1两侧平行分布有条形通孔11.1，也就是与钕玻璃片框1相邻的为条形通孔11.1，而相距较远的设置成圆形通风孔11，用于组合式片状激光放大器片箱冷却气体进入和排放。接近钕玻璃的位置设置成条形通孔11.1，以便为片箱吹扫提供合理的风道结构。上顶板4与下底板5安装时，首先通过2-A10×35-GB/T120内螺纹圆柱销进行定位，再分别通过4-M8×30-GB/T819、3-M12×35-GB/T70的十字槽沉头螺钉与钕玻璃片框1、立柱3进行固定连接。片箱反射器支架8采用6061-T6铝合金整体加工而成，支架加工后，通过表面本色阳极化工艺处理，达到防止氧化的目的。支架通过5-M5×30-GB/T70内六角螺钉与片箱上顶板4和下底板5连接固定。反射器10相应位置开有工艺孔，便于在不拆除反射器的情况下，整体拆除反射器安装架8。片箱反射器10采用0Cr18Ni9(304)，厚度为1.5mm的镜面板材加工，通过表面镀银、镀膜处理，达到平均反射率≥92％。反射器10上面均匀排布的通孔，用于片箱进气和排气。片箱的二维导向轮6组件中，二维导向轮6选用聚四氟乙烯材料，二维导向轮6由两个相互垂直的轮子固定在一起，这样的机构可以贴着两个相互垂直的面沿着棱线移动，从而实现两维约束；其他部分选用0Cr18Ni9(304)材料加工，使片箱结构在插入时二维导向轮6与导槽之间不会产生粉尘等多余物；片箱二维导向轮6组件通过3-M5×10内六角螺钉与上顶板(4)或下底板(5)进行连接固定，如下图所示。二维导向轮6采用二维结构，与导槽12之间的设计间隙为1mm，与洁净箱体及隔板玻璃之间的间隙为5mm、5.25mm，保证片箱组件能顺利插入洁净箱体内部。采用相互垂直的两个方向均有二维导向轮6的方式来确保二维定位的准确度，以便导引方向正确，减小摆动。所谓锁紧机构7，将采用一维限制的方法：只在高度方向上限制片箱的下落，左右和前后方向上均依靠二维导向轮来限制，这样采用难度分解的方法来减小片箱顶升的困难。所述锁紧机构7采用锁舌锁紧方式，片箱安装到位后，锁舌在弹簧的反作用力下向外伸出，安装时依靠片箱重力，在片箱下落过程中将锁舌压回，当锁舌遇到锁槽12时在弹簧的作用力下卡在锁槽12中实现锁定。锁紧机构7的锁槽12在洁净箱腔壁上，锁紧机构7设置在底板上，片箱顶上去后，依靠锁舌插进锁槽中固定。现有技术中的一般锁紧机构也可使用，通过锁紧机构的使用时片箱结构相对现有技术中的通过销钉固定或者螺钉固定使片箱的安装更加便捷。片箱向上的顶升采用二维导向轮导向。二维导向轮为相互垂直的两个导向轮，也就是两个轮子相互垂直对应两个支角边设置，这样在顶升过程中就可以沿着相互垂直的两个面进行滚动，同时受到这两个面的约束，相比一维的导向轮增加了一维约束，在导向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式片状激光放大器片箱，其特征在于：包括钕玻璃片框(1)、片框压框(2)、立柱(3)、上顶板(4)、下底板(5)、二维导向轮(6)、锁紧机构(7)、反射器安装架(8)和反射器(10)；钕玻璃片框(1)、上顶板(4)、下底板(5)和立柱(3)共同构成片箱框架；钕玻璃片框(1)和片框压框(2)用于安装夹持钕玻璃；上顶板(4)和下底板(5)上的通风孔(11)用于对片箱进行洁净气体吹扫，反射器(10)用于增加泵浦腔的传输效率，二维导向轮(6)用于片箱安装的导向，锁紧机构(7)则用于片箱的固定。

【技术特征摘要】
1.一种组合式片状激光放大器片箱，其特征在于：包括钕玻璃片框(1)、片框压框(2)、立柱(3)、上顶板(4)、下底板(5)、二维导向轮(6)、锁紧机构(7)、反射器安装架(8)和反射器(10)；钕玻璃片框(1)、上顶板(4)、下底板(5)和立柱(3)共同构成片箱框架；钕玻璃片框(1)和片框压框(2)用于安装夹持钕玻璃；上顶板(4)和下底板(5)上的通风孔(11)用于对片箱进行洁净气体吹扫，反射器(10)用于增加泵浦腔的传输效率，二维导向轮(6)用于片箱安装的导向，锁紧机构(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振国，陈林，杜东晖，蒋学君，吴文龙，刘勇，傅学军，刘建国，王琳，董一方，张崑，黄醒，彭志涛，粟敬钦，陈波，郑奎兴，魏晓峰，郑万国，朱启华，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川,51