气体激光器和输出脉冲激光的方法技术

本发明专利技术涉及放电激励气体激光技术领域，提供一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，该气体激光器包括：循环管道(2)，为首尾相接的管道结构；风机(3)，设置在所述循环管道(2)内，带动循环管道(2)内的气体定向循环流动；激光气室(1)，设置在该循环管道(2)上，产生激光的气体流经激光气室(1)，所述激光气室(1)内设有放电激励装置，用于向激光气室(1)内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。本方案能够长时间稳定地输出脉冲激光。定地输出脉冲激光。定地输出脉冲激光。

【技术实现步骤摘要】
气体激光器和输出脉冲激光的方法


[0001]本专利技术涉及放电激励气体激光
，尤其涉及一种气体激光器和输出脉冲激光的方法。

技术介绍

[0002]随着应用需求的不断拓展，中红外激光已成为近年来激光
研究热点。特别是3μm波段的中红外激光，因其处于大气吸收的剧烈变化区，通过波长的精细调控，可用于遥感和环境监测等领域；同时由于水分子和有机物在此波段有强烈的吸收性，因此在生物成像、牙科和心血管手术等生物医学方面也有广泛的应用前景。此外，该类激光还可作为波长转换的驱动光源，实现中红外超连续谱和红外多波段激光输出，在光谱学等领域都有广泛的应用。
[0003]目前获得中红外激光的手段很多，其中一种技术手段是基于放电引发的脉冲氟化氢激光技术，但是受材料和能量转换效率的限制，氟化氢激光工作过程中不可逆的化学反应使工作介质不断减少，以及激光跃迁后生成的基态HF分子对产生激光的激发态HF具有很强的弛豫作用，导致后续激光脉冲能量显著降低，无法长时间稳定地输出激光。
[0004]因此，亟需研究一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，能够长时间、稳定地输出脉冲激光。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术目的就在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种气体激光器、输出脉冲激光的方法，能够长时间、稳定地输出脉冲激光。
[0006]作为本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种气体激光器，包括：
[0007]循环管道，为首尾相接的管道结构；
[0008]风机，设置在所述循环管道内，带动循环管道内的气体定向循环流动；
[0009]激光气室，设置在该循环管道上，产生激光的气体流经激光气室，所述激光气室内设有放电激励装置，用于向激光气室内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。
[0010]所述气体激光器为放电引发的氟化氢脉冲激光器。
[0011]所述气体包括六氟化硫和C
n
H
2n+2
(n≥2)类型碳氢化合物，优选六氟化硫和乙烷。
[0012]进一步的，所述循环管道为竖直的回形的管道结构，包括两个竖直部分和两个水平部分，四个部分首尾相接。所述激光气室设置在一竖直部分的中部。所述风机设置在下部的水平部分。
[0013]进一步的，风机远离所述激光气室设置。
[0014]进一步的，沿着产生激光的气体的流动方向，从风机到激光气室的循环管道包括依次连接的过渡段管道、静流段管道和收缩段管道，三个管道均包括入口和出口；
[0015]所述过渡段管道的入口连接风机，过渡段管道的出口与静流段管道的入口连接，用于使风机的出口的气流均匀过渡至静流段管道；
[0016]所述静流段管道的入口与出口的截面形状和大小相同，用于使气体均匀流动；
[0017]所述收缩段管道竖直设置，收缩段管道的入口与静流段管道的出口连接，收缩段管道的出口与所述激光气室连接，收缩段管道的入口的截面的面积大于收缩段管道的出口的截面的面积，使得沿着产生激光的气体的流动方向，收缩段管道的截面的面积逐渐减小，所述收缩段管道的截面与气体流动方向垂直。
[0018]进一步的，所述风机与过渡段管道的接口为圆形，所述过渡段管道与静流段管道的接口、静流段管道与收缩段管道的接口、收缩段管道与激光气室的接口均为矩形，所述风机与过渡段管道的接口的面积和所述收缩段管道与激光气室的接口的面积比为(1.5
‑
2.5)：1。
[0019]进一步的，所述收缩段管道的入口和收缩段管道的出口的长度相等，收缩段管道的入口的宽度大于收缩段管道的出口的宽度；所述收缩段管道从入口到出口的截面的宽度按比例逐渐减小、或先缓慢减小再急剧减小。
[0020]进一步的，所述收缩段管道从入口到出口的截面的宽度满足以下公式：
[0021]z＝a
×
h/2；或z＝(a
×
h3+b
×
h2+c
×
h+d)/2；
[0022]其中，z表示收缩段管道的一截面的宽度，单位是mm；h表示沿着气体流动方向从收缩段管道的入口到该收缩段管道的一截面的距离，单位是mm；a≠0； a、b、c、d均为常数。
[0023]进一步的，所述气体激光器还包括气体吸附装置，设置在所述静流段管道内；
[0024]所述气体吸附装置包括吸附剂格栅、电加热丝和液氮冷却系统；
[0025]所述吸附剂格栅包括外壳和填充在外壳内部的分子筛颗粒，所述外壳为格栅结构并且外壳上设有多个网孔供气体进入外壳内部；
[0026]所述电加热丝伸入分子筛颗粒间对分子筛颗粒加热活化；
[0027]所述液氮冷却系统分布在分子筛颗粒的周围用以对分子筛颗粒的冷却以提高吸附能力。
[0028]进一步的，所述气体激光器还包括充气装置，与所述静流段管道连接；所述充气装置向循环管道补充气体。
[0029]进一步的，所述放电激励装置包括相对设置的正电极和负电极，气体从正电极和负电极之间经过，气体流动方向与正电极向负电极放电的方向垂直。
[0030]进一步的，所述正电极在与负电极相对的一侧为弧形，所述负电极在与正电极相对的一侧为锯齿形。
[0031]根据本专利技术的第二个方面，提供一种输出脉冲激光的方法，采用所述的气体激光器；
[0032]向循环管道内充入气体，开启风机，使气体在循环管道内循环流动；
[0033]开启激光气室的放电激励装置，使气体在激光气室内不断反应输出脉冲激光。
[0034]进一步的，所述激光气室内产生的脉冲激光输出频率为1
‑
100HZ，在100 秒以内的时间段内脉冲激光能量下降不到20％。
[0035]本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术设置了气体循环装置，使得气体能够源源不断地向激光气室提供气体，同时通过吸附装置去除掉不稳定状态的气体，防止气体发生不必要的反应。循环气体的过渡段管道、静流段管道和收缩段管道的设置，使得气体流动更均匀稳定，使脉冲激光的输出更
稳定。
附图说明
[0037]图1给出了第一个实施方式气体激光器的结构示意图。
[0038]图2给出了放电激励装置的结构示意图。
[0039]图3给出了从风机到激光气室的循环管道各部件连接的结构示意图。
[0040]图4给出了过渡段管道的入口直径为100mm时放电激励装置内的流速分布图。
[0041]图5给出了过渡段管道的入口直径为200mm时放电激励装置内的流速分布图。
[0042]图6给出了过渡段管道的入口直径为300mm时放电激励装置内的流速分布图。
[0043]图7给出了过渡段管道的入口直径为400mm时放电激励装置内的流速分布图。
[0044]图8给出了收缩段管道为双三次曲线收缩线型的结构图及管道内流速图。
[0045]图9给出了收缩段管道为直线型收缩线型的结构图及管道内流速图。
[0046]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体激光器，其特征在于，包括：循环管道(2)，为首尾相接的管道结构；风机(3)，设置在所述循环管道(2)内，带动循环管道(2)内的气体定向循环流动；激光气室(1)，设置在该循环管道(2)上，产生激光的气体流经激光气室(1)，所述激光气室(1)内设有放电激励装置(11)，用于向激光气室(1)内产生激光的气体放电从而产生脉冲激光。2.根据权利要求1所述的气体激光器，其特征在于，所述风机(3)远离所述激光气室(1)设置。3.根据权利要求2所述的气体激光器，其特征在于，沿着产生激光的气体的流动方向，从风机(3)到激光气室(1)的循环管道(2)包括依次连接的过渡段管道(21)、静流段管道(22)和收缩段管道(23)，三个管道均包括入口和出口；所述过渡段管道(21)的入口连接风机，过渡段管道(21)的出口与所述静流段管道(22)的入口连接，；所述静流段管道(22)的入口与出口的截面的形状和大小相同；所述收缩段管道(23)竖直设置，收缩段管道(23)的入口与静流段管道(22)的出口连接，收缩段管道(23)的出口与所述激光气室(1)连接，收缩段管道(23)的入口的截面的面积大于收缩段管道(23)的出口的截面的面积，使得沿着产生激光的气体的流动方向，收缩段管道(23)的截面的面积逐渐减小，所述收缩段管道(23)的截面与气体流动方向垂直。4.根据权利要求3所述的气体激光器，其特征在于，所述风机(3)与过渡段管道(21)的接口为圆形，所述过渡段管道(21)与静流段管道的(22)接口、静流段管道(22)与收缩段管道(23)的接口、收缩段管道(23)与激光气室(1)的接口均为矩形，所述风机(3)与过渡段管道(21)的接口的面积和所述收缩段管道(23)与激光气室(1)的接口的面积比为(1.5
‑
2.5):1。5.根据权利要求3所述的气体激光器，其特征在于，所述收缩段管道的入口(231)和收缩段管道的出口(232)的长度相等，收缩段管道的入口(231...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄珂，黄超，马连英，朱峰，易爱平，赵柳，李高鹏，谌鸿伟，沈炎龙，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：