[发明专利]气流均匀横流激光器气体循环闭合系统的结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统，属于激光技术领域。

背景技术

中国科技馆水附壁效应演示试验。当水的流速低于某值时水附壁效应十分明显，水由细玻璃圆管流向粗玻璃圆管时，水是沿着粗玻璃圆管四周流动，中心真空，附壁效应是流体一大特征。

目前国内气流均匀横流激光器气体循环闭合系统主要有两大类型：

1.在激光放电区气流入口和出口处没装均流器情况：

如刘东华，新型针板电极放电特性的研究，激光杂志，1995年，Vol.16，NO.2及查鸿逵等，管板式横流10KW CO2激光器的实验研究，1992年，VOl.19，NO.10。远离激光放电区气流横截面大，气流速度低，存在附壁效应，导致气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀。当气流流向激光放电区为湍流时，上述缺点稍有改善，但由于湍流脉动大，在加上述缺点，激光输出功率波动大，激光器稳定性差。

2.在激光放电区气流入口和出口处装有均流器情况：

如李适民等，激光器件原理与设计，北京，国防工业出版社，1998年7月(92，122，126-128)。在激光放电区气流出口处装有导流器，实质起方形均流器作用。由工程流体力学，相邻两片气流横截面由小变大，气流速度由大变小，横截面大的部分存在附壁效应，导致气流变大，气流速度由大变小，横截面大的部分存在附壁效应，导致气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀，经横流风机传送后情况不变，此气流在激光放电区气流入口处装有导流器时，相邻两片气流横截面由大变小，气流速度由小变大，上述缺点稍有改善。但由于导流器长度大于激光放电区(1)的长度，方形格横截面大，气流速度低，流向激光放电区内的射流动量小，射流直线段短。如果极间距离比较小时，流向激光放电区内的射流为直线段，激光器性能较好。若极间距离比较大时，流向激光放电区的射流为非直线段，气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀，激光器性能变差。类似方形均流器的导流器结构形式，在高气压大体积放电应用时激光器性能不好，稳定性差，放电光束质量差。

发明内容

本发明提供一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统，重点解决在激光放电区内气流速度分布不均匀、气体密度分布不均匀、极间距离不能扩大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种气流均匀横流激光器气体循环闭合系统，其特征是，由激光放电区(1)、梯形均流器(2)、第一梳状均流器(3)、第一板翅式热交换器(4)、横流风机(5)、第二梳状均流器(6)、第二板翅式热交换器(7)、第三梳状均流器(8)、方形均流器(9)所构成。梯形均流器(2)在激光放电区(1)和第一梳状均流器(3)之间，梯形均流器(2)在激光放电区(1)气流入口处，第一梳状均流器(3)在梯形均流器(2)和第一板翅式热交换器(4)之间，第一板翅式热交换器(4)在第一梳状均流器(3)和横流风机(5)之间，横流风机(5)在第一板翅式热交换器(4)和第二梳状均流器(6)之间，第二梳状均流器(6)在横流风机(5)和第二板翅式热交换器(7)之间，第二板翅式热交换器(7)在第二梳状均流器(6)和第三梳状均流器(8)之间，第三梳状均流器(8)在第二板翅式热交换器(7)和方形均流器(9)之间，方形均流器(9)在激光放电区(1)和第三梳状均流器(8)之间，方形均流器(9)在激光放电区(1)气流出口处。

本发明工作原理是根据流体流速低于某值时流体存在附壁效应，以及工程流体力学：流体流到截面大的地方速度小，流到截面小的地方速度变大。本发明采用两项技术措施对激光放电区(1)的性能改进：

1.在激光放电区(1)气流入口处装有梯形均流器(2)替代方形均流器：

由图3梯形均流器(2)横截面剖视图和图4方形均流器(9)横截面剖视图可知，方形均流器的长度一般大于激光放电区(1)的长度，梯形均流器(2)小方格横截面远小于方形均流器(9)方形格横截面，梯形均流器(2)气流速度远大于方形均流器(9)气流速度，梯形均流器(2)无附壁效应，射流动量大、射流直线段长，有利于激光放电区(1)内气流速度分布均匀、气体密度分布均匀、能扩大极间距离、能提高放电光束质量，有利于高气压大体积稳定均匀放电。

2.气体循环闭合系统内装有第一梳状均流器(3)、第二梳状均流器(6)、第三梳状均流器(8)替代方形均流器。