專利名稱：一種脈沖激光用的調(diào)q池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種脈沖激光用的調(diào)Q裝置。
背景技術(shù)：
提高脈沖激光能量和峰值功率的一個(gè)有效途徑是調(diào)Q，以應(yīng)用廣泛的CO2脈沖激光器為例，其傳統(tǒng)調(diào)Q方式是在諧振腔內(nèi)放置一個(gè)染料調(diào)Q盒，該調(diào)Q盒為具有通光窗口的圓盤形盒體，通光窗口由平面鏡封閉；激光器的Q值取決于盒內(nèi)染料的飽和吸收光強(qiáng)Is，而所需要的Is要通過改變?nèi)玖系臐舛鹊玫健４朔椒ㄕ{(diào)Q存在的問題是(1)調(diào)Q盒封閉起來放進(jìn)諧振腔后，染料濃度就無法改變；(2)強(qiáng)激光輻射等外部因素會(huì)使染料逐漸變質(zhì)，影響Q值的穩(wěn)定性；(3)染料變質(zhì)后，如果要更換調(diào)Q盒，則需要拆開諧振腔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種脈沖激光用的調(diào)Q池，針對(duì)現(xiàn)有調(diào)Q激光器采用被動(dòng)式飽和吸收調(diào)Q存在的問題，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)定或改變Q值，且可避免設(shè)定Q值的漂移和拆開諧振腔更換調(diào)Q盒的不便。
本實(shí)用新型的一種脈沖激光用的調(diào)Q池，具有由光學(xué)鏡封閉的簡(jiǎn)體，其特征在于所述簡(jiǎn)體為內(nèi)筒體，其兩端封裝法蘭、兩法蘭中心通孔位置均裝有聚焦透鏡，與法蘭連接的筒形支座位于內(nèi)筒體內(nèi)、支座一端裝有準(zhǔn)直透鏡；內(nèi)筒體之外套有外筒體，內(nèi)、外筒體之間形成夾套；內(nèi)筒體壁裝有超臨界流體接管、用于連通超臨界流體發(fā)生器；外筒體壁分別裝有恒溫浴進(jìn)口接管和出口接管。
所述的脈沖激光用的調(diào)Q池，其進(jìn)一步特征在于所述內(nèi)簡(jiǎn)體為壓力容器、耐壓壓力≥10MPa；所述法蘭與筒形支座制成一個(gè)整體，以保證聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位置、準(zhǔn)直效果；筒形支座側(cè)壁開有孔道。法蘭同時(shí)也是聚焦透鏡支座，調(diào)節(jié)兩個(gè)法蘭平面的的平行度，則可調(diào)節(jié)聚焦透鏡主面的平行度，從而調(diào)整光路。
所述的脈沖激光用的調(diào)Q池，內(nèi)簡(jiǎn)體兩端可以對(duì)稱裝有法蘭、聚焦透鏡、筒形支座、準(zhǔn)直透鏡；所述內(nèi)筒體內(nèi)可以充有近臨外流體、即接近臨界點(diǎn)的超臨界流體。可通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)近臨外流體的壓力和溫度，來調(diào)節(jié)近臨外流體受激布里淵散射的閾值，進(jìn)而調(diào)節(jié)高能脈沖激光器的Q值。
超臨界流體(SuperCritical Fluid，簡(jiǎn)稱SCF)是狀態(tài)處于臨界溫度以上和臨界壓力以上的單相流體(T＞Tc，p＞pc)。如圖2所示，在超臨界區(qū)域中，流體的等密度線大都收斂于臨界點(diǎn)。在臨界點(diǎn)附近，壓力或溫度的小幅變化可引起SCF密度的顯著變化。接近臨界點(diǎn)的超臨界流體(或近臨外流體SuperCritical Fluid Near Critical Point，簡(jiǎn)稱SCFNCP)，其密度介于氣體和液體之間，且密度均勻，擴(kuò)散性良好。SCFNCP與激光相互作用時(shí)，它除了具有類似氣體的損傷閾值高和可修復(fù)性好，以及極化率張量系數(shù)和高次諧波轉(zhuǎn)換效率比氣體高的優(yōu)點(diǎn)外，還因其密度易于在氣體與液體之間顯著調(diào)節(jié)，因而具有通過對(duì)溫度和壓力的控制來改變SCFNCP的密度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)其折射率、布里淵散射閾值和增益系數(shù)等光學(xué)參量予以靈活調(diào)節(jié)的良好性質(zhì)。
由受激布里淵散射(Stimulated Brillouin Scattering，簡(jiǎn)稱SBS)原理知道，當(dāng)入射SBS池的激光強(qiáng)度增至SBS閾值時(shí)，在SBS池中會(huì)產(chǎn)生與入射激光相位共軛的后向散射作用，此時(shí)諧振腔中光強(qiáng)損耗突然降低，Q值突然增高，形成Q開關(guān)脈沖。由SCFNCP的特性可知，改變池內(nèi)SCFNCP的狀態(tài)，則可顯著改變SCFNCP的密度和SBS的閾值，也就改變了高能脈沖激光器的Q值。
根據(jù)SCF特性和SBS調(diào)Q特性，應(yīng)用這種調(diào)Q池，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)定或改變Q值，且可避免設(shè)定Q值的漂移和拆開諧振腔更換調(diào)Q盒的不便。


圖1本實(shí)用新型調(diào)Q池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2超臨界流體相圖；圖3采用本實(shí)用新型調(diào)Q的CO2氣體激光器示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。
如圖1所示，本實(shí)用新型調(diào)Q池的基本結(jié)構(gòu)是內(nèi)外兩個(gè)筒體，主要由以下部分組成內(nèi)筒體1、外筒體2、法蘭5、聚焦透鏡6、準(zhǔn)直透鏡4、法蘭蓋8，以及超臨界流體接管11和恒溫浴進(jìn)口接管3。金屬材料采用不銹鋼，密封用彈性較好的高分子類材料，透鏡用合適的光學(xué)材料。
內(nèi)筒體充裝了SCFNCP，外筒與內(nèi)筒之間的夾套是用來對(duì)作為SBS池的內(nèi)筒體中SCFNCP作循環(huán)恒溫浴的。
法蘭5與內(nèi)筒體1焊接之前，應(yīng)先檢查和保證聚焦透鏡6與準(zhǔn)直透鏡4的平行度，要保證焦點(diǎn)位置正確和準(zhǔn)直效果。聚焦透鏡6通過密封7與法蘭5密封；準(zhǔn)直透鏡4亦與和法蘭連接的筒形支座密封。
超臨界流體接管11的安裝過程如下在內(nèi)筒體1上開出與超臨界流體接管11的管徑相適應(yīng)的孔，焊好補(bǔ)強(qiáng)板9，在外筒體2上開出焊接操作孔。將外筒體2套到內(nèi)筒體1上后，把超臨界流體接管11插到內(nèi)筒體1的開孔中，將補(bǔ)強(qiáng)板9與超臨界流體接管11焊好，起固定接管和密封的作用；將超臨界流體接管11與蓋板10焊接好，再將蓋板10與外筒體2焊接好，起到穿管密封的作用。依此類推，可安裝好恒溫浴的進(jìn)出口接管。焊接要遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范，適當(dāng)開坡口，用氬氣保護(hù)焊，焊后要探傷。
圖3所示為采用本實(shí)用新型調(diào)Q的CO2氣體激光器示意圖，調(diào)Q池裝于激光器腔體12內(nèi)，通過活接管16、進(jìn)口接管3、出口接管17連接近臨外流體發(fā)生器18，向內(nèi)筒體1中充入SCFNCP，并將壓力和溫度調(diào)到某定值，則SBS效應(yīng)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的閾值。內(nèi)筒體1中激光強(qiáng)度未達(dá)SBS閾值時(shí)，激光在窗口鏡15、主放電電極14、全反鏡13之間振蕩；當(dāng)激光強(qiáng)度增至SBS閾值時(shí)，Q值突然增高，形成Q開關(guān)脈沖。由SCFNCP的特性可知，改變池內(nèi)SCFNCP的狀態(tài)，則可顯著改變SCFNCP的密度和SBS的閾值，也就改變激光器的Q值。
權(quán)利要求1.一種脈沖激光用的調(diào)Q池，具有由光學(xué)鏡封閉的筒體，其特征在于所述筒體為內(nèi)筒體，其兩端封裝法蘭、兩法蘭中心通孔位置均裝有聚焦透鏡，與法蘭連接的筒形支座位于內(nèi)筒體內(nèi)、支座一端裝有準(zhǔn)直透鏡；內(nèi)筒體之外套有外筒體，內(nèi)、外筒體之間形成夾套；內(nèi)筒體壁裝有超臨界流體接管、用于連通超臨界流體發(fā)生器；外筒體壁分別裝有恒溫浴進(jìn)口接管和出口接管。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖激光用的調(diào)Q池，其特征在于所述內(nèi)筒體為壓力容器、耐壓壓力≥10MPa；所述法蘭與筒形支座制成一個(gè)整體，以保證聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位置、準(zhǔn)直效果；筒形支座側(cè)壁開有孔道。
3.如權(quán)利要求1或2所述的脈沖激光用的調(diào)Q池，其特征在于內(nèi)筒體兩端對(duì)稱裝有法蘭、聚焦透鏡、筒形支座、準(zhǔn)直透鏡；所述內(nèi)筒體內(nèi)充有近臨外流體、即接近臨界點(diǎn)的超臨界流體。
專利摘要一種脈沖激光用的調(diào)Q池，屬于激光技術(shù)，特別是脈沖激光用的調(diào)Q裝置，針對(duì)現(xiàn)有調(diào)Q激光器采用被動(dòng)式飽和吸收調(diào)Q存在的問題，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)定或改變Q值，且避免設(shè)定Q值的漂移和拆開諧振腔更換調(diào)Q盒的不便。本實(shí)用新型具有內(nèi)筒體，其兩端封裝法蘭、兩法蘭中心通孔位置均裝有聚焦透鏡，與法蘭連接的筒形支座位于內(nèi)筒體內(nèi)、支座一端裝有準(zhǔn)直透鏡；內(nèi)筒體之外套有外筒體，內(nèi)、外筒體之間形成夾套；內(nèi)筒體壁裝有超臨界流體接管、用于連通超臨界流體發(fā)生器；外筒體壁分別裝有恒溫浴進(jìn)口接管和出口接管。根據(jù)SCF特性和SBS調(diào)Q特性，應(yīng)用這種調(diào)Q池，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)定或改變Q值，且可避免設(shè)定Q值的漂移和拆開諧振腔更換調(diào)Q盒的不便。
文檔編號(hào)H01S3/127GK2762402SQ20042011111
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者程祖海, 陳良才 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)