[发明专利]一种碱金属增益池加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及碱金属增益池的加热保护装置，具体地说是一种碱金属增益池加热炉。

背景技术

近年来，二极管泵浦碱金属蒸汽激光（简称DPAL），以其具有体积小、量子效率高、光束质量好、波长大气传输效率高、附属设备简单以及与太阳能电池板吸收波长共振等优点，成为未来高能激光的一个重要发展方向。2008年DPAL正式成为美国国防部的预研项目，并进行了十万瓦和兆瓦级的激光器概念设计；其兆瓦级激光器的设计，增益池长度也仅仅只有30厘米左右，由此可见这一研究方向的发展前景。然而，二极管泵浦碱金属激光器研制过程中遇到的一个严重问题就是采用普通加热炉对碱金属增益池进行加热时，极易出现窗口污染问题，不仅降低了碱金属增益池的使用寿命，更严重影响了碱金属增益池单程透过率和碱金属蒸汽对泵浦光的吸收效率，极大的降低了碱金属激光器的光光转换效率和出光功率，甚至导致激光器无法出光。

发明内容

为了解决现有碱金属增益池在加热时出现的上述问题，本发明的目的在于提供一种碱金属增益池加热炉。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种碱金属增益池加热炉，包括壳体、金属填充体、一级控温加热块、二级控温加热块及基体，其中二级控温加热块放置在基体上，所述壳体与该二级控温加热块相连；所述壳体内开有炉腔，壳体的两端分别开有与所述炉腔相连通、供光通过的壳体通光孔；所述炉腔内容置有增益池，该增益池两端的炉腔内分别填充有固定增益池的金属填充体，所述增益池由壳体穿出、并与所述二级控温加热块相连接；所述增益池两侧的金属填充体上分别设有对增益池两端的窗口进行加热的一级控温加热块，并在所述金属填充体上沿轴向开有供光通过的填充体通光孔；所述增益池的两侧与壳体之间填充有对增益池两侧壁加热的陶瓷填充体。

所述增益池两端的金属填充体与增益池窗口接触的端面垂直或倾斜于所述填充体通光孔的轴向中心线。

所述金属填充体远离增益池窗口的端面与炉腔内壁之间设有固定弹簧。

所述增益池两端的金属填充体与炉腔内壁之间的固定弹簧分别位于炉腔轴向中心线的上下两侧。

所述炉腔侧壁上设有滑道，金属填充体上设有与该滑道配合连接的连接销。

所述增益池一端的金属填充体上的连接销及炉腔侧壁上的滑道与增益池另一端的金属填充体上的连接销及炉腔侧壁上的滑道分别位于炉腔轴向中心线的上下两侧。

所述二级控温加热块与壳体之间设有隔热电木板，所述增益池的下部向下延伸、依次穿过壳体、隔热电木板，与所述二级控温加热块相连接；所述二级控温加热块的温度低于一级控温加热块的温度。

所述金属填充体上沿轴向设有盲孔，所述一级控温加热块安装在该盲孔内；所述一级控温加热块包括加热电阻丝、导热硅胶及热电偶，其中加热电阻丝及热电偶分别容置在所述盲孔内，并通过导热硅胶填充固定。

所述增益池两端的金属填充体上的盲孔分别位于填充体通光孔轴向中心线的上下两侧；所述壳体、炉腔均为柱状回转体，壳体、炉腔、壳体通光孔、金属填充体、填充体通光孔的轴向中心线共线，并与所述盲孔的轴向中心线平行。

所述基体为俯仰调节装置，该俯仰调节装置包括安装架扩调节螺钉，所述安装架上均布有多个螺纹孔，每个螺纹孔内分别螺纹连接有调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉调整所述壳体的放置角度。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明通过两部分金属填充体及陶瓷填充体和两级控温加热块的设计，有效地解决了碱金属增益池的窗口污染问题，提高了碱金属增益池的使用寿命，提高了增益池的吸收率和单程透过率，进而提高了碱金属激光器的出光功率和光效率。

2.本发明增益池窗口对应的金属材料热导率远远高于陶瓷材料，且采用窗口加热的方式，保证了在加热过程中，增益池窗口温度高于侧壁温度，从而避免碱金属在加热过程中在窗口处的凝结。

3.本发明的金属填充体加工形状灵活多变，可根据不同增益池外形设计加工不同金属填充体，特别是可以设计成布儒斯特角形状。

4.本发明炉腔侧壁设有滑道，金属填充体底部设有连接销，并在金属填充体与炉腔之间设置了固定弹簧，极大地方便了增益池的安放、固定和光路调节；同时，固定弹簧在加热过程中还起到释放热应力、保护增益池的作用。