[发明专利]带有抑制寄生振荡的大孔径钛宝石冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及钛宝石激光器，特别是一种带有抑制寄生振荡的大孔径钛宝石冷却装置。

背景技术

近年来，随着对强场超快科学的不断深入发展，对超强超短激光能量和强度要器的不断提高，各种技术得到长足的发展，其中基于钛宝石晶体的啁啾脉冲放大系统得到了最为广泛的认可，在这种系统中钛宝石是核心的器件，要得到大能量高强度的飞秒脉冲就需要大口径的钛宝石和较强的泵浦光。但大尺寸的钛宝石，和高功率的泵浦光会同时带来一些问题，其中包括由于晶体横向尺寸加大而引起钛宝石侧面之间的激光振荡，这种振荡称为寄生振荡，寄生振荡的存在会使得系统对脉冲种子光的放大效率降低，使得输出能量不能满足需要。而较大能量的泵浦光会引起钛宝石热畸变，影响输出脉冲的光斑质量。

目前国际上已有人提出克服上述大口径钛宝石晶体所引起问题的方法，见参考文献【 Xiaoyan Liang,Yuxin Leng,Cheng Wang，Chuang Li，etal,OPTICS EXPRESS.15,15335（2007）】和【S.Ito,H.Nagaoka,T.Miura,etal,Appl1.Phys.B.74,343(2002) 】,前者分析了寄生振荡对钛宝石放大器的影响并提出通过含有碳粉或ir140的匹配液对钛宝石寄生振荡进行抑制，方法简单易行，效果明显。后者对工作在一定重复频率泵浦光作用下的钛宝石晶体所产生的热透镜作用进行分析，指出由于热透镜作用的存在会对光束质量产生影响。

使用折射率为1.726含有吸收体的匹配液，与钛宝石的的折射率1.76较为接近，减小了光脉冲在钛宝石边缘的反射率，进而抑制了寄生振荡。匹配液一般选择与钛宝石晶体折射率相近的介质，如溴代萘和二碘甲烷，吸收体可以采用型号为ir140激光染料或碳粉或ir140。但这种方法的不足是当放大系统工作一段时间后匹配液中的碳粉或ir140会被漂白，使匹配液抑制寄生振荡的效果下降，使用时间的长短受客观因素影响较大，并且由于匹配液置于钛宝石壳形支架内，不方便观察，也为更换匹配液带来不便。由于匹配液封闭在壳形支架内因此在钛宝石工作在一定重复频率时无法对钛宝石进行冷却。

发明内容

本发明通过对以上方法的改进，提供一种带有抑制寄生振荡作用的大孔径钛宝石冷却装置，该装置具有抑制寄生振荡、操作简便、安全性好和效果明显的特点。   

本发明的技术解决方案如下：

一种带有抑制寄生振荡的大口径钛宝石冷却装置，特点在于该装置的构成包括安装钛宝石晶体的壳形支架和具有底座的外部支架，匹配液循环系统和冷却液循环系统，所述的壳形支架为一圆筒形壳体并分为内外两层，内层为匹配液循环空间，该空间为螺旋槽形结构，外层为冷却液储存空间，该空间为圆环形槽形结构，所述的壳形支架的圆环形壳体内供钛宝石晶体的安装，该壳形支架的两端分别与之相配合的圆环形压环和圆环形压环，该圆环形压环的内侧有中心对称的内圆形凹槽和外圆形凹槽，供内O形圈和外O形圈坎设，所述的壳形支架套在所述的外部支架中固定后，将所述的左圆环形压环和右圆环形压环与所述的壳形支架的两端通过螺钉相固定，将所述的供钛宝石晶体密封地安装在所述的壳形支架内，所述的左圆环形压环和右圆环形压环设有与所述的匹配液储存空间的相通的进水口和出水口，设有与所述的外层的冷却水循环空间相通的进水口和出水口，所述的匹配液储存空间的的进水口和出水口分别通过两根橡胶导管与所述的匹配液循环装置的出水口和进水口进行连接，所述的外层的冷却水循环空间的进水口和出水口分别通过另两根橡胶导管与所述的冷却水循环装置的出水口和进水口连接。

所述的匹配液储存空间为螺旋形槽形结构，该螺旋形槽形结构的剖面结构为锯齿形，使匹配液在储存空间内充分循环，并确保证寄生振荡的光束不会返回钛宝石晶体内。

所述的匹配液循环系统采用一体化小形循环装置，可以随时观察匹配液的漂白情况，也方便更换匹配液。

所述的冷却系统采用型号为lx-300的冷却水循环装置，该装置采用压缩机制冷保证制冷效率，同时该装置控温精度为±0.1℃，循环流量最大为15l/min能够较好的满足匹配液的冷却效果。

所述的橡胶导管采用用黑色的橡胶导管，以便于防止匹配液不必要的曝光。

所述的壳形支架与外部支架用螺钉进行固定，方便对钛宝石的调整和安装。

与先技术相比，本发明具有以下显著特点：

1、匹配液更换简单易行，操作安全，更换匹配液会接触钛宝石壳形支架，对放大系统稳定性不会产生影响。