氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)，包括一個密閉的腔室，在密閉的腔室內(nèi)充有SF6氣體，腔室具有一個入射窗口、以及垂直于入射窗口的射出窗口，在腔室內(nèi)安裝有一個鍍膜反射鏡，將所述的鍍膜反射鏡替更換為CaF2直角棱鏡。本實(shí)用新型通過采用CaF2晶體制作的反射元件就可以避免受到氫氟酸的腐蝕和污染，徹底解決了鍍膜反射鏡容易被腐蝕和污染的問題，將通常認(rèn)為的耗材變成一種非耗材，不僅克服了技術(shù)上的偏見，而且，大大降低了使用成本，取得了積極的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及激光的全反射領(lǐng)域，具體是指一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002]用光傳遞信息，在今天十分普遍。比如，艦船用燈語通信，交通燈用紅、黃、綠三色調(diào)度。但是所有這些用普通光傳遞信息的方式，都只能局限在短距離內(nèi)。要想把信息通過光直接傳遞到遙遠(yuǎn)的地方，就不能用普通光，而只能動用激光。電是可以沿著銅線輸送的，但光是不能沿著普通金屬線輸送的。為此，科學(xué)家們研制出來一種能夠傳輸光的細(xì)絲，叫作光導(dǎo)纖維，簡稱光纖。光纖是用特種玻璃材料制成的，直徑比人的頭發(fā)絲還要細(xì)，通常為50?150微米，而且非常柔軟。實(shí)際上，光纖的內(nèi)芯是高折射率的透明光學(xué)玻璃，而外面的包皮層則是用低折射率的玻璃或塑料制成。這樣的結(jié)構(gòu)，一方面能使光沿著內(nèi)芯折射前進(jìn)，就像水在自來水管里往前流動，電在導(dǎo)線中往前傳輸一樣，即使千繞百折也沒有什么影響。另一方面，低折射率的包皮層又能阻止光外泄，就像水管不會滲水，電線的絕緣層不會導(dǎo)電一樣。光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)解決了傳遞光的途徑，但并不是說有了它就可以把任何光都能傳送到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方去。只有亮度高、顏色純、方向性好的激光，才是傳遞信息最理想的光源，它從光纖的一端輸入后，幾乎沒有什么損失又從另一端輸出。因此，光通信實(shí)質(zhì)上就是激光通信，它具有容量大、質(zhì)量高、材料來源廣、保密性強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，被科學(xué)家們譽(yù)為通信領(lǐng)域的一場革命，是技術(shù)革命中最輝煌的成果之一。激光通信的優(yōu)點(diǎn)首先是容量大。它的容量有多大呢？當(dāng)我們平時打電話時，講著講著有時會串進(jìn)來不相干的說話聲。這種打架現(xiàn)象是由于一對電話線上只能通過一路電話，如果另外串進(jìn)來一路電話，正常的通話雙方就會受到干擾。假如有10對人同時用一對電話線通話，就等于20個人同時講話，那就根本無法通話了。為了解決這個問題，就必須采用載波等方法，使各路電話分別處在各個頻段上。由于普通電話的頻率范圍為300?400赫，而在一對電話線上最高頻率只有1500千赫，所以在一對電話線上只能同時通過十幾路電話。顯然，這樣的電信容量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今信息社會的要求的。
[0003]當(dāng)激光需要在SF6氣體中進(jìn)行反射轉(zhuǎn)向的時候，特別是266nm強(qiáng)激光在SF6氣體中需要對其進(jìn)行反射轉(zhuǎn)向時，由于SF6氣體在放電后所產(chǎn)生的低氟化物和氫氟酸容易對鍍膜反射鏡的膜層產(chǎn)生污染和損傷，嚴(yán)重影響到反射鏡的反射效率和使用壽命，實(shí)際使用中需要頻繁更換反射鏡。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)，解決目前的266_激光在SF6氣體中進(jìn)行反射轉(zhuǎn)向時，鍍膜反射鏡經(jīng)常需要更換、損壞量大的問題。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種SF6氣體中激光反射裝置，包括一個密閉的腔室，在密閉的腔室內(nèi)充有SF6氣體，腔室具有一個入射窗口、以及垂直于入射窗口的射出窗口，在腔室內(nèi)安裝有一個鍍膜反射鏡，將所述的鍍膜反射鏡替更換為CaF2直角棱鏡。本實(shí)用新型是對現(xiàn)有的激光反射裝置進(jìn)行的改進(jìn)，在現(xiàn)有的激光反射裝置中，特別是激光開關(guān)的領(lǐng)域中，往往需要激光在SF6氣體環(huán)境中進(jìn)行反射，目前的激光反射通常采用的是鍍膜平面反射鏡，以鍍膜反射鏡作為激光反射的鏡面，鍍膜平面反射鏡通常作為整個反射裝置的耗材，需要經(jīng)常更換，這是目前的公知常識和現(xiàn)有技術(shù)，在技術(shù)人員的長期使用過程中已經(jīng)形成了這樣的技術(shù)偏見:鍍膜反射鏡是本領(lǐng)域的常規(guī)耗材，鍍膜反射鏡的更換屬于正常現(xiàn)象。然而， 申請人:對這個現(xiàn)象進(jìn)行了大量的、長期的研究，發(fā)現(xiàn)了其作為耗材的原因=SF6氣體在高電壓放電電弧中會發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生一些低氟化物，同時與氣體中的氧會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一些低氟化物，SF6氣體在電弧中的分解和與氧的反應(yīng)如下:
[0007]分解反應(yīng):I) SF6 — SF4+2F (四氟化硫酰)
[0008]2) SF6 — S+6F (硫)
[0009]與氧的反應(yīng):I) 2SF6 +O2 — 2S0F2+8F (氟化亞硫酰)
[0010]2) 2SF6+02 — 2S0F4+4F (四氟化硫酰)
[0011]3) 2S0F4 +O2 — 2S02F2+4F (氟化硫酰)
[0012]由于電器設(shè)備內(nèi)的SF6氣體分解物與其內(nèi)的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成某些有毒產(chǎn)物，例如=SF6氣體分解物與水的繼發(fā)性反應(yīng):
[0013]SF4+H20 — S0F2+2HF (氫氟酸)
[0014]S0F4+H20 — S02F2+2HF (氫氟酸)
[0015]S0F2+H20 — S02+2HF (二氧化硫)
[0016]S02F2+2H20 — H2S04+2HF (硫酸)
[0017]因此，SF6氣體在放電后，會產(chǎn)生HF即氫氟酸，氫氟酸是一種劇毒物質(zhì)，同時還是一種污染性很強(qiáng)的酸性物質(zhì)，由于目前的反射鏡上面的膜層材料大多采用氧化硅材料，氫氟酸附著在反射鏡的膜層上與氧化硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)式如下:Si02+4HF=4SiF+2H20，使反射鏡的膜層受到腐蝕和污染，正是這種腐蝕性很強(qiáng)的酸性物質(zhì)，容易在鍍膜反射鏡的鍍膜層形成腐蝕污染，嚴(yán)重影響到反射鏡的反射效率和使用壽命。 申請人:在發(fā)現(xiàn)這一自然現(xiàn)象的原因后，開始研究如何解決鏡面被污染損壞的問題，研究的方向經(jīng)歷了材料、保護(hù)工藝等，最后經(jīng)過反復(fù)研究和實(shí)驗(yàn)總結(jié)才得到了本申請的技術(shù)方案:利用CaF2直角棱鏡來代替鍍膜平面鏡，在選擇棱鏡的時候經(jīng)過對很多種棱鏡的分析和選擇，最后才選擇出了 CaF2直角棱鏡:由于CaF2晶體材料是一種含氟化合物,氫氟酸和低氟化物不會附著在其上面與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，CaF2晶體材料不受氫氟酸的污染和腐蝕，因此，通過采用CaF2晶體制作的反射元件就可以避免受到氫氟酸的腐蝕和污染，根據(jù)光線折射定律，266nm激光在CaF2直角棱鏡斜面進(jìn)行反射時，當(dāng)激光在棱鏡斜面的入射角大于等于臨界角時，入射光全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涔?，可以?shí)現(xiàn)對266nm激光的全反射，在SF6氣體中，采用CaF2材料制成的直角棱鏡代替通常的鍍膜反射鏡對266nm強(qiáng)激光實(shí)現(xiàn)全反射，徹底解決了鍍膜反射鏡容易被腐蝕和污染的問題，將通常認(rèn)為的耗材變成一種非耗材，不僅克服了技術(shù)上的偏見，而且，大大降低了使用成本，取得了積極的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0018]一種激光開關(guān)，包括激光發(fā)生裝置，還包括一個直角光路管道，在直角光路管道內(nèi)注入SF6氣體，在直角光路管道中安裝有CaF2直角棱鏡，在直角光路管道中安裝有聚焦透鏡，聚焦透鏡的焦點(diǎn)位于兩個開關(guān)電極之間。根據(jù) 申請人:的發(fā)現(xiàn)，將SF6氣體中激光反射裝置應(yīng)用于激光開關(guān)，直角光路管道作為密閉的容腔，在直角處安裝CaF2直角棱鏡，當(dāng)激光發(fā)生裝置產(chǎn)生激光后，入射到直角光路管道中的CaF2直角棱鏡上，266nm激光在CaF2直角棱鏡斜面進(jìn)行反射時，當(dāng)激光在棱鏡斜面的入射角大于等于臨界角時，臨界角為43°，入射光全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涔?，可以?shí)現(xiàn)對266nm激光的全反射，當(dāng)激光全反射后經(jīng)過聚焦透鏡的聚焦作用，在兩個開關(guān)電極之間將SF6氣體電離，使開關(guān)電極導(dǎo)通；相對于現(xiàn)有的激光開關(guān)而言，不再需要經(jīng)常更換鍍膜反射鏡了，也就不需要對直角光路管道的密封環(huán)境進(jìn)行反復(fù)的破壞和重建，減少了使用過程中的附加工序和成本。
[0019]還包括一個觀察窗。
[0020]所述的激光發(fā)生裝置包括激光發(fā)生器、以及調(diào)整激光方向的反射鏡。激光發(fā)生器用于產(chǎn)生266_激光源，激光經(jīng)過反射鏡的調(diào)整，可以調(diào)整其方向，從而調(diào)整入射到CaF2直角棱鏡的入射角，使得光路可調(diào)。
[0021]一種激光開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0022](a)激光發(fā)生器產(chǎn)生激光束，并射向平面反射鏡；
[0023](b)調(diào)整平面反射鏡，使得光路進(jìn)入到直角光路通道并射向CaF2直角棱鏡(4)，使得激光束對于CaF2直角棱鏡(4)的斜面入射角大于臨界角43° ;
[0024](C)激光束射入聚焦透鏡，進(jìn)行聚焦。
[0025]通過激光的聚焦，在兩個開關(guān)電極之間將SF6氣體電離，使開關(guān)電極導(dǎo)通；相對于現(xiàn)有的激光開關(guān)而言，不再需要經(jīng)常更換鍍膜反射鏡了，也就不需要對直角光路管道的密封環(huán)境進(jìn)行反復(fù)的破壞和重建，減少了使用過程中的附加工序和成本。
[0026]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0027]I本實(shí)用新型一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)，利用CaF2直角棱鏡來代替鍍膜平面鏡，在選擇棱鏡的時候經(jīng)過對很多種棱鏡的分析和選擇，最后才選擇出了 CaF2直角棱鏡:由于CaF2晶體材料是一種含氟化合物,氫氟酸和低氟化物不會附著在其上面與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，CaF2晶體材料不受氫氟酸的污染和腐蝕，因此，通過采用CaF2晶體制作的反射元件就可以避免受到氫氟酸的腐蝕和污染，根據(jù)光線折射定律，266nm激光在CaF2直角棱鏡斜面進(jìn)行反射時，當(dāng)激光在棱鏡斜面的入射角大于等于臨界角時，入射光全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涔?，可以?shí)現(xiàn)對266nm激光的全反射，在SF6氣體中，采用CaF2材料制成的直角棱鏡代替通常的鍍膜反射鏡對266nm強(qiáng)激光實(shí)現(xiàn)全反射，徹底解決了鍍膜反射鏡容易被腐蝕和污染的問題，將通常認(rèn)為的耗材變成一種非耗材，不僅克服了技術(shù)上的偏見，而且，大大降低了使用成本，取得了積極的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；
[0028]2本實(shí)用新型一種SF6氣體中激光反射裝置、及激光開關(guān)，266nm激光在CaF2直角棱鏡斜面進(jìn)行反射時，當(dāng)激光在棱鏡斜面的入射角大于等于臨界角時，臨界角為43°，入射光全部轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷涔?，可以?shí)現(xiàn)對266nm激光的全反射，當(dāng)激光全反射后經(jīng)過聚焦透鏡的聚焦作用，在兩個開關(guān)電極之間將SF6氣體電離，使開關(guān)電極導(dǎo)通；相對于現(xiàn)有的激光開關(guān)而言，不再需要經(jīng)常更換鍍膜反射鏡了，也就不需要對直角光路管道的密封環(huán)境進(jìn)行反復(fù)的破壞和重建，減少了使用過程中的附加工序和成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中:
[0030]圖1為本實(shí)用新型SF6氣體中激光反射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本實(shí)用新型激光開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:
[0033]1-腔室，2-入射窗口，3-射出窗口，4-CaF2直角棱鏡，5_直角光路管道，6_聚焦透鏡，7-開關(guān)電極，8-觀察窗,9-反射鏡，10-激光發(fā)生器。

【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不作為對本實(shí)用新型的限定。
實(shí)施例
[0035]如圖1所示，本實(shí)用新型一種SF6氣體中激光反射裝置，包括一個密閉的腔室1，在密閉的腔室I內(nèi)充有SF6氣體，腔室具有一個入射窗口 2、以及垂直于入射窗口 2的射出窗口 3，在腔室內(nèi)安裝有一個鍍膜反射鏡，將所述的鍍膜反射鏡替更換為CaF2直角棱鏡4 ;如圖2所示，將激光反射裝置應(yīng)用于激光開關(guān)，激光發(fā)生裝置包括激光發(fā)生器10、以及調(diào)整激光方向的反射鏡9，激光發(fā)生10產(chǎn)生266mm激光源，激光經(jīng)過反射鏡9的調(diào)整，入射到CaF2直角棱鏡4，還包括一個直角光路管道5，在直角光路管道5內(nèi)注入SF6氣體，在直角光路管道5中安裝有CaF2直角棱鏡4，在直角光路管道5中安裝有聚焦透鏡6，聚焦透鏡6的焦點(diǎn)位于兩個開關(guān)電極7之間。使用時，Ca)激光發(fā)生器10產(chǎn)生激光束，并射向平面反射鏡9 ；(b)調(diào)整平面反射鏡9，使得光路進(jìn)入到直角光路通道并射向CaF2直角棱鏡4，使得激光束對于CaF2直角棱鏡4的斜面入射角大于臨界角43° ; (c)激光束射入聚焦透鏡，進(jìn)行聚焦，在兩個開關(guān)電極7之間將SF6氣體電離，使開關(guān)電極導(dǎo)通。
[0036]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種SF6氣體中激光反射裝置，包括一個密閉的腔室(1)，在密閉的腔室(I)內(nèi)充有SF6氣體，腔室(I)具有一個入射窗口(2)、以及垂直于入射窗口(2)的射出窗口(3)，在腔室(O內(nèi)安裝有一個鍍膜反射鏡，其特征在于:將所述的鍍膜反射鏡替更換為CaF2直角棱鏡(4)。
2.一種激光開關(guān)，包括激光發(fā)生裝置，其特征在于:還包括一個直角光路管道(5)，在直角光路管道(5)內(nèi)注入SF6氣體，在直角光路管道(5)中安裝有CaF2直角棱鏡(4)，在直角光路管道(5)中安裝有聚焦透鏡(6)，聚焦透鏡(6)的焦點(diǎn)位于兩個開關(guān)電極(7)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光開關(guān)，其特征在于:還包括一個觀察窗(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種激光開關(guān)，其特征在于:所述的激光發(fā)生裝置包括激光發(fā)生器(10)、以及調(diào)整激光方向的反射鏡(9)。
【文檔編號】G02B17/08GK204086670SQ201420573727
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】何安 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所