[发明专利]共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器及其输出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器及利用其进行激光输出的方法，具体涉及一种放电引发的化学激光器及利用其进行共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光输出的方法。

背景技术

化学氧碘激光器是目前波长最短的大能量化学激光器，其激光波长为1.315μm，由于其具有高功率，短波长和处于大气窗口的特点，同时较高的光纤耦合率与较低的光纤传输损耗，适合光纤远距离传输，因此在国防和工业上应用有广阔前景。但由于化学反应的工作方式使其装置复杂、工作物质具有毒性、成本高，限制了化学氧碘激光器在民用领域的应用。因此，研制结构简单紧凑、运行安全的放电引发的脉冲氧碘激光器，会使氧碘激光器的性能更好的发挥出来，进入工业、医疗及科研应用领域，使氧碘激光器从一种“特殊”的激光器变成一种“通用”的激光器，具有更重要的技术进步作用。

放电氧碘激光器的研究已经取得了很大的发展，但众多的研究工作是分别集中在如何提高放电引发的单态氧的产率和如何有效的解离分子碘上，这样做的目的是为了改善现有大功率氧碘激光器的性能。而氧碘激光器的市场化应用研究工作是不以激光功率为重点的，主要还是在于装置的紧凑化、小型化、工作介质的无毒化、低成本上。

发明内容

本发明的目的是提供一种共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器及其输出方法，使单态氧和原子碘实现同腔放电引发、工作物质全部为气态且可以密闭循环，并且通过短脉冲放电使有效激励和快速散热统一起来，保证了激光器的正常工作。

本发明的共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器由储气腔、风机、冷却器、放电腔、预电离针、储能腔、脉冲功率开关、高压触发器和高压谐振电源组成，储气腔内设有冷却器和风机，储气腔的上部连接放电腔，放电腔内设有平行放电电极，呈江氏型面，电极两侧设有预电离针，放电腔的前、后端分别设有输出窗和反射镜，储能腔设置在放电腔之上，储能腔内设有储能电路，脉冲功率开关设置在储能腔的上部，储能腔内的储能电路及脉冲功率开关的电源与高压谐振电源电连接，脉冲功率开关的导通由高压触发器触发控制。

本发明的共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光输出方法为：在激光腔内同时充入激光工作介质CH₃I、O₂、惰性气体，控制充气总压力为3～100Torr，其中O₂：2～50Torr、CH₃I：0.2～10Torr、惰性气体：0.5～90Torr，气体比例控制在O₂∶CH₃I：惰性气体＝0.2～0.5∶0.01～0.2∶0.79～0.3；气体密闭循环，通过高压脉冲横向放电激励，在同一个放电腔内同时完成单态氧的引发和分子碘的放电解离，一步完成单态氧和原子碘的产生、单态氧的能量转移、原子碘的激发及激光跃迁过程，实现激光输出。

本发明的共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器，是在激光腔内充入CH₃I、O₂及NO、N₂、He(Ar、Xe)等一定压力、一定比例气体，气体密闭循环，通过高压脉冲横向放电激励，在同一个放电腔内同时完成单态氧的引发和分子碘的放电解离，一步完成单态氧和原子碘的产生、单态氧的能量转移、原子碘的激发及激光跃迁过程，从而得到结构紧凑、成本低、无毒介质的中小功率放电引发脉冲氧碘激光器。

附图说明

图1是本发明共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式的共腔放电同时引发密闭循环脉冲氧碘激光器由储气腔1、风机2、冷却器3、放电腔4、预电离针5、储能腔6、脉冲功率开关7、高压触发器8和高压谐振电源9组成，储气腔1内设有两组冷却器3和风机2，形成激光气体循环与热交换系统；所述风机2为离心风机或横流风机。储气腔1的上部连接放电腔4，放电腔4内设两个平行放电电极，呈江氏型面，电极两侧设有紫外光预电离针5两排。放电腔4的前、后端设有输出窗、反射镜，在放电腔4之上安设有由高压陶瓷电容、电感器件组成储能腔6，内充有绝缘油，储能腔6的上部安设脉冲功率开关7，储能腔6内的储能电路及脉冲功率开关7的电源由高压谐振电源9(高压直流电源和L-C谐振电源)供给，脉冲功率开关7的触发脉冲由高压触发器8提供。

储气腔1：储气腔1设计成外侧有加强筋内有支撑板的框架结构，椭圆形，不锈钢材料。由于激光器主体组装后，对密封性能要求很高，而储气腔1又是与其他一些器件连接密封的结合体，所以储气腔1的所有密封面均按高真空进行设计。