[发明专利]多谱线SrCl2红外脉冲激光系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器，尤其是涉及一种多谱线SrCl₂红外脉冲激光系统。

背景技术

锶蒸气是一种具有多组激光谱线的工作物质，在氦、氖等缓冲气体环境下，通过高电压、大电流脉冲放电，有可能获得一系列的脉冲激光振荡。包括波长6.45μm的锶原子自终止激光，波长1.03/1.09μm的锶离子自终止激光和多条波长在3μm附近的M-M跃迁激光。由于6.45μm谱线恰好位于水分子的一个吸收带中，因此曾设想将运转于该谱线的锶蒸气激光器用于大气湿度监测而引起关注。制约锶蒸气激光器进一步发展的关键是锶激光放电管短暂的运转寿命。之前所有锶蒸气激光器均采用金属锶作为激光原材料，存在着金属锶材料与激光放电管不相容的困难。用卤化锶代替金属锶作为锶激光器原材料将有效克服这个问题。实验上用溴化锶替代金属锶作为激光工作物质已经取得了成功，不仅得到多组锶蒸气激光振荡，而且克服了金属锶材料与激光放电管不相容的困难。而SrBr₂作为激光工作物质消耗很快，在陶瓷放电管内也只能放置很少SrBr₂材料，多了要遮挡光路。故一次装料只能维持几十小时的运转，持续时间太短。

发明内容

为解决金属锶和SrBr₂在实验上遇到的问题，，本发明的目的在于用SrCl₂作为激光工作物质，制备一种多谱线SrCl₂红外脉冲激光系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括激光放电管及谐振腔、脉冲放电电路、温控装置和气体流量控制系统，其中：

1)激光放电管及谐振腔：包括两个窗口，三个冷凝泡，全反镜，输出镜，保温棉，刚玉内管，石英基管和两个放电电极；在石英基管内安装外包覆保温棉的刚玉内管，在刚玉内管一端的石英基管向外依次设置第一放电电极、第一冷凝泡和第一窗口，第一窗口面对全反镜；在刚玉内管另一端的石英基管向外依次设置第二冷凝泡、第二放电电极、第三冷凝泡和第二窗口，第二窗口面对输出镜；

2)脉冲放电电路：包括直流高压源，充电电感，高频高压硅堆，闸流管，两个储能电容及旁路电感；直流高压源的一端分别与第一放电电极和闸流管接地端相连，第二储能电容与第一储能电容串接，第一储能电容的另一端与闸流管接地端相连，第二储能电容的另一端接第二放电电极；直流高压源的另一端经充电电感、高频高压硅堆接闸流管的阳极，旁路电感并接在两放电电极之间；

3)温控装置：包括保温铝套、绕在保温铝套上的电热丝和带热电偶的温控仪；保温铝套与石英基管同轴放置，两者之间填充保温陶瓷纤维，热电偶放在电热丝与保温铝套中间。

4)气体流量控制系统：包括高纯钢瓶缓冲气体，减压阀，进气针形阀，真空表，过滤器、抽气针形阀和真空泵；高纯钢瓶缓冲气体经减压阀，进气针形阀接在第一窗口和第一冷凝泡之间的石英基管上，进气针形阀上装有真空表；真空泵经抽气针形阀，过滤器接在第二窗口和第三冷凝泡之间的石英基管上。

本发明具有的有益效果是：

将SrCl₂晶体分成若干份均匀放置在刚玉管内，刚玉管外部均匀包裹保温棉套在石英基管中。刚玉管可以承受SrCl₂蒸气稳定工作所需要的高温(约1100℃)，保温棉的加入一方面可以增加刚玉管内的工作温度，另一方面可以有效阻断刚玉内管与石英基管间空隙的放电通道。石英管外保温铝套以及与温控仪相连的电热丝的设计，有助于通过外加热控制SrCl₂蒸气密度和工作温度。在石英管电极附近的两端各做一个冷凝泡，有效的减少了管内挥发出来的杂质对窗口的污染。放电管的两端通光窗口均采用MgF₂晶片，该晶片在6.45μm波长处仍有约90％的透过率，为所研究的多谱线获得激光振荡提供了必要的保证。谐振腔的全反镜是镀金的宽谱平面镜，输出耦合镜同样是上述MgF₂晶片。本发明具有放电稳定、避免挡住光路和放电通道以及长期维持所需最佳金属密度等优点，已在实验上成功获得了瓦级以上功率的多谱线(1.03-6.45μm)SrCl₂红外脉冲激光的长期稳定运转。

附图说明

附图是本发明的结构原理示意图。