[发明专利]用于重频蓝绿激光器的自动化大流量XeF2气体供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及XeF(C-A)蓝绿激光器气体介质供给装置，尤其涉及开放式重频XeF(C-A)蓝绿激光器XeF₂气体供给装置。

背景技术

XeF(C-A)蓝绿激光器的输出波长为460nm～520nm，处于水下和大气传输窗口，单脉冲能量达到了十焦耳级，与激光水下通信对激光源的要求相吻合，并且还具有增益带宽很宽，输出波长可调谐的优点，因此大功率高重频的XeF(C-A)蓝绿激光器在激光水下通信与水下探测领域有着很好的应用前景。从XeF(C-A)蓝绿激光输出的过程看，XeF₂蒸气分子吸收表面放电产生的紫外波段(130～180nm)的光子，光解离形成激光输出后，产生Xe和F，不能再复合生成XeF₂分子，因此在XeF蓝绿激光器重频运行过程中需要XeF₂气体供给装置不断向激光器腔室内补充XeF₂气体，特别地，激光器重复频率较高时，需要大流量的自动化XeF₂气体供给装置。

为了实现XeF(C-A)蓝绿激光器重频运行，2006年第33卷的《中国激光》“十焦耳级重复频率光抽运XeF(C-A)激光器”和2006年第18卷的《强激光与粒子束》“重频XeF(C-A)蓝绿激光器中XeF₂浓度的监测与控制”中公开了一种基于分路混合原理的XeF₂气体供给装置，它的工作原理是将氩氮混合气体分成两路，主气流经流量计和加热器进入预混罐，小流量的支气流经流量计从XeF₂气体发生器中带出XeF₂气体进入预混罐，两路气体在预混罐中混合后流入激光气室。该装置将XeF₂气体浓度控制在1.0×10¹⁷cm³附近同时，可输出最大流量约为十几升每秒，满足了开展Hz级低重频率开放式XeF(C-A)激光器研制工作。但是这个XeF₂气体供给装置存在以下不足：第一，对XeF₂气体浓度的控制和调节不方便、调节时间长，造成了大量XeF₂气体浪费；第二，采用预混罐，装置结构复杂，体积较大；第三，准备时间长；第四，输出气体流量较小，只有每秒十几升。这些不足导致了XeF₂气体供给装置不能用于开展更高重频开放式XeF(C-A)蓝绿激光器研制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可输出大流量的、浓度稳定的、自动化的XeF₂气体供给装置，可用于开放式10Hz重频XeF(C-A)蓝绿激光器研制。该装置通过利用自动化控制技术，使输出气体流量可达到100L/s量级，XeF₂气体浓度可控制在(0.5～1.2)×10¹⁷cm^-3范围内调节，稳定时间约30s，同时装置摒弃了预混罐，结构简单。

本发明的技术方案如下：

一种用于重频蓝绿激光器的自动化大流量XeF₂气体供给装置，包括主气路单元、支气路单元、XeF₂气体发生器、混合管和用于控制气体流量和开关阀门的控制单元；

其中主气路单元包括通过管路和阀门联接的主气源、流量控制器和主气体加热器；支气路单元包括通过管路和阀门联接支气源、流量控制器和支气体加热器；

XeF₂气体发生器包括存储罐、内加热单元和外加热单元，存储罐内放置的XeF₂晶体，并通过罐盖密封；外加热单元包裹在存储罐的底部和外围，内加热单元为设置在存储罐下部的多根串接的U形盘管，所述U形盘管内置有加热电阻丝，所述的电阻丝与存储罐外部的电源电联接；

混合管为二进一出的Y型结构，主气路单元出口和混合管的一个进口通过阀门联通；混合管的另一进口穿过存储罐的上端或罐盖并伸入至存储罐内的底部；支气路单元的出口穿过存储罐的上端或罐盖，并伸入至存储罐内的顶部。

上述自动化大流量XeF₂气体供给装置中，主气路单元的管道直径大于支气路单元管道的直径。

上述自动化大流量XeF₂气体供给装置中，主气路单元的管道直径为支气路单元管道的直径的2倍。

上述自动化大流量XeF₂气体供给装置中，主气源(17)和支气源(16)内的气体为氩气和氮气的混合气体。