[发明专利]高冷却效率栅状大功率碱金属激光器用密闭蒸汽池系统

说明书

本发明公开了一种高冷却效率栅状大功率碱金属激光器用密闭蒸汽池系统，其包括：栅状密闭蒸汽池和温控加热器，所述栅状密闭蒸汽池为栅状，其包括多个内腔相连通的栅片，相连通的内腔内充有缓冲气体以及碱金属介质；温控加热器设置在栅状密闭蒸汽池外部，温控加热器为栅状，其导热片与栅状密闭蒸汽池的表面相贴合。本发明利用栅状结构增大了端面与空气的接触面积，可以有效的将多余热量传递到空气中；另外由于栅状空隙的存在，亦可以采用风冷装置对其进行散热，进一步加大了散热效率。

技术领域

本发明属于碱金属激光器用密闭蒸汽池领域，涉及一种高冷却效率栅状大功率碱金属激光器用密闭蒸汽池系统。

背景技术

半导体激光泵浦碱金属蒸气激光器(Diode Pumped Alkali Laser,DPAL)是一种典型的三能级激光系统，其增益介质为呈气态碱金属原子(钾K、铷Rb、铯Cs)。作为一种新型的激光光源，DPAL具备许多独特的优点，例如斯托克斯效率高、光-光转换效率较高、热效应小、激光介质无毒、和结构简单等。DPAL的激光输出的线宽通常比较窄，波长也位于常规光电探测器的相应波段内(铯(Cs)：894.95nm；铷(Rb)：794.98nm；钾(K)：770.11nm)，有利于远距离传输与通讯。因此，半导体激光器泵浦碱金属蒸气激光器的研究越来越受到各国的重视，并得到了迅速的发展，逐渐成为21世纪以来发展最为快速的新型激光器之一。

半导体激光泵浦碱金属蒸气激光器是一种气体激光器，其增益介质在工作状态下为气态的碱金属原子。增益介质经半导体激光泵浦后，处于基态n ²S_1/2的碱金属原子的电子受激跃迁到第三能级n ²P_3/2上，由于碱金属原子本身的原子吸收线宽很窄，需要在密闭蒸汽池中加入缓冲气体(如甲烷、乙烷和氦气等)，利用碰撞加宽效应增加原子吸收线宽。另外，蒸汽池内需要维持一定的碱金属蒸气浓度，以保证高功率激光的持续稳定输出。而上述两个要素都与碱金属蒸汽池的温度密切相关，因此精确的温度控制是DPAL稳定高效输出的重要因素之一。

通常，半导体激光抽运碱金属蒸气激光器的增益介质放置于一个密闭蒸汽池内，池内同时充入适量的缓冲气体。温度控制普遍采用加热器件结合温度反馈的方法。其中加热器件对蒸汽池进行加热，温度反馈利用探测器实时监控蒸汽池表面的温度，当温度到达预定工作温度时，加热器件便停止加热。此种温控模式存在一定的问题：当激光器工作时，蒸汽池内部会产生热量，并导致池内温度升高，由于气态介质的热传导率较低，蒸汽池中心温度和池壁表面监测温度会存在一定的差别，尤其在大功率泵浦时，由于池内产生大量热量难以排出，蒸汽池中心温度会变得很高，这将严重影响激光器的输出效率和稳定性。因此，有必要设计一种兼有加热、散热的碱金属密闭蒸汽池，来解决大功率DPAL工作时密闭蒸汽池中心温度过高的问题，以保证其连续稳定的激光输出。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种高冷却效率栅状大功率碱金属激光器用密闭蒸汽池系统，缓解大功率DPAL工作时，因气态介质热传导差而导致的碱金属蒸汽池中心温度过高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高冷却效率栅状大功率碱金属激光器用密闭蒸汽池系统，其包括：栅状密闭蒸汽池1和温控加热器2，所述栅状密闭蒸汽池1为栅状，其包括多个内腔相连通的栅片，相连通的内腔内充有缓冲气体以及碱金属介质；温控加热器2设置在栅状密闭蒸汽池1外部，温控加热器2为栅状，其导热片与栅状密闭蒸汽池1的表面相贴合。

其中，所述栅状密闭蒸汽池1采用玻璃材质。

其中，所述温控加热器2采用铜质的热导头。

其中，还包括：温度探测器3，放入铜质的热导头内，以监测栅状密闭蒸汽池1的温度。