增益介质局部双向交替流动的dpal激光器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器。
【背景技术】
[0002]DPAL(半导体栗浦碱金属蒸气激光器)是一种增益介质为蒸气状态碱金属的新型光栗浦气体激光器，增益介质的温度通常为100?SOOtC13DPAL的增益介质主要为蒸气状态的钾、铷或铯，其能级结构如图1所示。图1中，η是最外层电子所在电子层数，K、Rb、Cs对应的η分别为4、5、6。1131/2为基态能级，ηΡι/2和ηΡ3/2为最外层电子自旋-轨道相互作用而劈裂产生的激发态能级。由基态至两上能级的跃迀分别对应于D2和Dl线。
[0003]DPAL激光器首先于2003年，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Krupke等人实现了碱金属激光器Dl线激光输出。这种机制的碱金属激光器采用对应D2线波长的栗浦源栗浦，具有95%以上的量子效率，且增益介质是气体，热透镜效应不明显。因此，DPAL被认为是一种有望实现单口径MW级激光输出的新型激光器。其在高功率输出方面的潜力也得到了国内外众多高功率研发机构的关注。
[0004]美国通用原子Krupke等人于2007年提交的名为“alkal 1-vapor laser withtransverse pumping”(侧面栗浦碱金属激光器)的专利中，描述了一种侧面栗浦增益横向流动的碱金属蒸气激光器，其示意图如图2所示。该装置中蒸气室通过进气口与出气口与管路相连，管中气体通过图中626所示的气体栗在管路中单向循环，蒸气室602在侧面栗浦光的作用下实现激光放大，或在谐振腔的作用下受激辐射产生激光。气体经过热交换器624时实现再加热。
[0005]如图2所示的现有技术方案，需要使整个系统维持较高温度，对系统整体的耐热性和气密性提出了很高的要求，使整个方案的技术实现难度大大增加;并且系统内高温碱金属蒸气闭环流动，但因高温碱金属蒸气具有极其活泼的化学性质，所以极易与管路及管路内器件发生反应导致碱金属的消耗和管路的损坏；由于系统内风机需直接暴露在高温环境下，且直接接触流动气体中混合的碱金属，因此对风机的技术要求很高，不利于工程实现。
【实用新型内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]为解决上述问题，本实用新型提供了一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器。
[0008](二)技术方案
[0009]本实用新型提供了一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，其包括蒸气室18、碱金属生成装置、碱金属回收装置、循环子系统、栗浦模块和谐振组件;其中，蒸气室18，其左右两侧分别连接至循环子系统，该循环子系统内充有缓冲气体;碱金属生成装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室一侧的第一位置;碱金属回收装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室另一侧的第二位置，在第一位置和第二位置之间形成碱金属蒸气利用通道;栗浦模块，其正对蒸气室的栗浦窗口，其发出的栗浦光通过蒸气室18，激励其中的碱金属蒸气；谐振组件，其正对蒸气室的激光窗口，将激光谐振放大并输出；碱金属生成装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室18进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属回收装置回收，碱金属蒸气仅在碱金属蒸气利用通道中流动，不扩散到循环子系统的其他区域。
[0010]优选地，碱金属生成装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室18进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属回收装置回收，形成顺时针循环模式;碱金属回收装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室18进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属生成装置回收，形成逆时针循环模式;顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行，碱金属蒸气在碱金属蒸气利用通道中双向交替流动。
[0011 ] 优选地，蒸气室的左开口和右开口分别作为左风口 54和右风口 55 ；循环子系统包括管道11、第一热交换器12、第二热交换器13、第一鸭嘴型气体耦合接口 14和第二鸭嘴型气体耦合接口 15;管道的第一、第二开口分别与第一热交换器的第一端口、第二热交换器的第一端口尺寸相同并密封连接;第一热交换器的第二端口、第二热交换器的第二端口分别与第一鸭嘴型气体耦合接口的大开口、第二鸭嘴型气体耦合接口的大开口尺寸相同并密封连接，第一、第二鸭嘴型气体耦合接口的小开口分别与蒸气室的左、右风口54、55尺寸相同并密封连接，循环子系统与蒸气室组成密封真空系统，其内部充有缓冲气体。
[0012]优选地，碱金属生成装置包括第一碱金属回收容器21、第一碱金属蒸发器22、第一碱金属蒸发器22安装有加热器，第一碱金属回收容器21内盛有碱金属单质，第一碱金属蒸发器22与第一碱金属回收容器21连为一体，第一碱金属回收容器的开口密封连接第一热交换器的第三端口；碱金属回收装置密封连接第二热交换器的第三端口。
[0013]优选地，缓冲气体顺时针方向流动，第一碱金属蒸发器22加热使得第一碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，缓冲气体和碱金属蒸气在第一热交换器12充分混合并达到增益区工作温度，混合气体经由第一鸭嘴型气体耦合接口 14流入蒸气室18，在栗浦模块和谐振组件的作用下发出激光，混合气体随后经由第二鸭嘴型气体耦合接口 15进入第二热交换器13，碱金属蒸气在第二热交换器13中降温冷却为液体并流入碱金属回收装置，缓冲气体继续流动循环工作，实现顺时针循环模式。
[0014]优选地，碱金属回收装置包括第二碱金属回收容器23、第二碱金属蒸发器24;第二碱金属蒸发器24安装有加热器，第二碱金属回收容器23内盛有碱金属单质，第二碱金属蒸发器24与第二碱金属回收容器23连为一体，第二碱金属回收容器的开口密封连接第二热交换器的第三端口。
[0015]优选地，缓冲气体形成逆时针方向的缓冲气体流，第二碱金属蒸发器24加热使得第二碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，缓冲气体和碱金属蒸气在第二热交换器13充分混合并达到增益区工作温度，混合气体经由第二鸭嘴型气体耦合接口 15流入蒸气室18，在栗浦模块和谐振组件的作用下发出激光，混合气体随后经由第一鸭嘴型气体耦合接口 14进入第一热交换器12，混合气体中的碱金属蒸气在第一热交换器12中降温冷却为液体并流入碱金属生成装置，缓冲气体继续流动循环工作，实现逆时针循环模式。
[0016]优选地，循环子系统还包括第一风机16和第二风机17，第一风机16使管道中气体顺时针流动，第二风机17使管道中气体逆时针流动，第一、第二风机16、17交替运行，实现顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行。
[0017]优选地，蒸气室18为水平放置的六面开口长方体，其前开口、后开口分别由窗口片密封，形成前激光窗口 51、后激光窗口 52，其上开口、下开口分别由窗口片密封，形成上栗浦窗口 53和下栗浦窗口，碱金属蒸气在蒸气室18中沿水平方向流动;栗浦模块位于蒸气室上栗浦窗口的正上方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光31，或者栗浦模块位于蒸气室前激光窗口的正前方，以端面栗浦的方式发出栗浦光31。
[0018]优选地，管道的左侧竖直侧壁的高度大于右侧竖直侧壁的高度，蒸气室18为竖直放置、纵切面为平行四边形的腔体，其上腔壁、下腔壁的开口分别由窗口片密封，形成上激光窗口、下激光窗口，其左腔壁的顶端为左风口54，顶端之下由窗口片密封，形成左栗浦窗口，其右腔壁的底端为右风口55，底端之上由窗口片密封，形成右栗浦窗口，碱金属蒸气在蒸气室18中沿垂直方向流动;栗浦模块位于蒸气室左栗浦窗口的正前方，或右栗浦窗口的正前方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光31;或者，栗浦模块位于蒸气室下激光窗口的正下方，或上激光窗口的正上方，以端面栗浦的方式发出栗浦光31。
[0019](三)有益效果
[0020]从上述技术方案可以看出，本实用新型的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器具有以下有益效果:
[0021](I)碱金属蒸气仅在局部(碱金属蒸气利用通道)进行流动，因此仅有蒸气室附近的区域需要维持较高的温度，其他区域温度可处于常温，大大降低了激光器对真空耐热性能的要求；
[0022](2)由于将化学性质非常活跃的碱金属蒸气局限在蒸气室附近，避免了碱金属蒸气与管路及管路内器件发生反应导致碱金属的消耗；
[0023](3)由于碱金属蒸气局限在蒸气室附近，管道和风机无需暴露在高温环境下，且不接触碱金属蒸气，极大地减少了碱金属原子对风道和腔体的污染，避免了对管道和风机的污染和损坏；
[0024](4)本实用新型的DPAL激光器可以在顺时针循环模式和逆时针循环模式之间交替进行，实现碱金属蒸气的双向交替流动，达到重复利用碱金属的目的，可在无需更换或添加碱金属原料的情况下大大增加激光器的工作时间。
【附图说明】
[0025]图1为碱金属蒸气激光器的能级结构示意图；
[0026]图2为现有技术的一种侧面栗浦DPAL激光器；
[0027]图3为本实用新型第一、二、三实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的立体图；
[0028]图4为本实用新型第一、二、三实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的侧视图；
[0029]图5为本实用新型第一、二、三实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的蒸气室的结构图；
[0030]图6为本实用新型第四实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的立体图；
[0031]图7为本实用新型第五实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的侧视图；
[0032]图8为本实用新型第六实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器的侧视图。
[0033]【符号说明】
[0034]11-管道;12-第一热交换器;13-第二热交换器;14-第一鸭嘴型气体耦合接口； 15-第二鸭嘴型气体耦合接口； 16-第一风机;17-第二风机;18-蒸气室；
[0035]21-第一碱金属回收容器;22-第一碱金属蒸发器;23-第二碱金属回收容器;24-第二碱金属蒸发器；
[0036]31-栗浦光；
[0037]41-全反腔镜;42-输出耦合镜；
[0038]51-前激光窗口 ； 52-后激光窗口 ； 53-上栗浦窗口 ； 54-左风口 ； 55-右风口。
【具体实施方式】
[0039]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0040]—、第一实施例
[0041]请参见图3，图3示出了本实用新型第一实施例的一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，图4为图3的DPAL激光器的侧视图，其包括蒸气室18、碱金属生成装置、碱金属回收装置、循环子系统、栗浦模块和谐振组件。其中，
[0042]蒸气室18，其左右两侧分别连接至循环子系统，该循环子系统内充有缓冲气体；
[0043]碱金属生成装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室一侧的第一位置；
[0044]碱金属回收装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室另一侧的第二位置，从而在第一位置和第二位置之间形成碱金属蒸气利用通道；
[0045]栗浦模块，正对蒸气室的栗浦窗口，其发出栗浦光，该栗浦光通过蒸气室18，激励其中的碱金属蒸气形成粒子数反转；
[0046]谐振组件，正对蒸气室的激光窗口，将激光谐振放大并输出。
[0047]碱金属生成装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该侧的碱金属回收装置回收，从而不会扩散到循环子系统的其他区域。
[0048]其中，如图5所示，蒸气室18为水平放置的六面开口长方体，其前、后开口分别由窗口片密封，形成前、后激光窗口 51、52，其上、下开口分别由窗口片密封，形成上栗浦窗口 53和下栗浦窗口，其左、右开口作为左风口54和右风口55，碱金属蒸气在蒸气室18中沿水平方向流动。
[0049]优选地，蒸气室18可由不锈钢等对碱金属化学性质稳定的材料制成;前、后激光窗口 51、52的尺寸为8 X 8mm2，上栗浦窗口 53、下栗浦窗口的尺寸为8 X 20mm2，左、右风口 54、55的尺寸为8 X 20mm2;蒸气室18也可以为圆柱体、正方体或其它中空腔体。
[0050]循环子系统包括管道11、第一热交换器12、第二热交换器13、第一鸭嘴型气体耦合接口 14和第二鸭嘴型气体耦合接口 15;管道11为缺口朝上的“C”型管道，其截面为矩形;管道的第一开口与第一热交换器的第一端口尺寸相同并密封连接，第一热交换器的第二端口与第一鸭嘴型气体耦合接口的大开口尺寸相同并密封连接，管道的第二开口与第二热交换器的第一端口尺寸相同并密封连接，第二热交换器的第二端口与第二鸭嘴型气体耦合接口的大开口尺寸相同并密封连接，第一、第二鸭嘴型气体耦合接口的小开口与蒸气室的左、右风口 54、55尺寸相同，并密封连接，与蒸气室组成密封真空系统，其内部充有缓冲气体。
[0051]优选地，第一热交换器12作为加热器，用于加热缓冲气体流，第一热交换器13作为冷凝器，用于冷却碱金属蒸气。
[0052]优选地，第一、第二鸭嘴型气体耦合接口的尺寸相同，从其大开口至小开口的方向，管径逐渐缩小，当缓冲气体和碱金属蒸气组成的混合气体由大开口流向小开口时，可以加速气体流速并加快缓冲气体和碱金属蒸气的混合，当混合气体由小开口流向大开口时，可以减缓气体流速，使得混合气体与热交换器充分接触。
[0053]优选地，管道11的截面还可以为圆形、椭圆形或其他形状。优选地，该缓冲气体为甲烷、乙烷、丙烷的至少之一和氦气、氖气的至少之一的混合气体，用于碱金属原子D2吸收线的加宽和增大精细结构混合速率。
[0054]碱金属生成装置包括第一碱金属回收容器21、第一碱金属蒸发器22、其中，第一碱金属蒸发器22安装有加热器，第一碱金属回收容器21内盛有碱金属单质，第一碱金属蒸发器22与第一碱金属回收容器21连为一体，第一碱金属回收容器的开口密封连接第一热交换器的第三端口；碱金属回收装置密封连接第二热交换器的第三端口。
[0055]优选地，第一碱金属蒸发器22以包裹或贴合的方式紧贴第一碱金属回收容器21;第一碱金属回收容器21、第一碱金属蒸发器22与碱金属回收装置关于蒸气室18对称;碱金属采用铷、铯、钾中的至少之一。
[0056]栗浦模块位于蒸气室上栗浦窗口53的正上方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光31，栗浦光31激励蒸气室的碱金属蒸气。
[0057]优选地，栗浦模块为LD栗浦模块，具体为半导体激光器线阵或半导体激光器叠阵，更进一步地，栗浦模块为通过面体布拉格光栅线宽压窄的半导体激光叠阵。
[0058]谐振组件包括全反腔镜41和输出耦合镜42，全反腔镜41和输出耦合镜42分别位于前、后激光窗口 51、52的正前方，受栗浦光31激励后，碱金属原子的￥1/2—231/2跃迀对应波长的激光在全反腔镜41和输出耦合镜42之间不断反射而实现谐振放大，并通过输出耦合镜42输出碱金属原子的2Pl/2—2Sl/2跃迀对应波长的激光。
[0059]本实用新型第一实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，循环子系统内的缓冲气体形成顺时针方向的缓冲气体流，第一碱金属蒸发器22加热使得第一碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，碱金属蒸气进入第一热交换器12并且其温度被维持，缓冲气体在第一热交换器12中与碱金属蒸气充分混合并使混合气体保持在DPAL激光器的增益区工作温度，混合气体经由第一鸭嘴型气体耦合接口 14快速流入蒸气室18，栗浦模块发出的栗浦光31激励蒸气室18中的碱金属蒸气，从而在谐振组件的作用下发出碱金属原子的2Pv2^2Sv2跃迀对应波长的激光。混合气体随后经由第二鸭嘴型气体耦合接口 15慢速进入第二热交换器13，混合气体中的碱金属蒸气在第二热交换器13中降温冷却为液体，碱金属液体流入碱金属回收装置，实现碱金属的回收，混合气体中的缓冲气体则继续流动，持续不断地循环工作，实现顺时针循环模式。
[0060]本实用新型第一实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，碱金属蒸气仅在碱金属蒸气利用通道这一局部区域进行流动，因此仅有蒸气室附近的循环子系统区域需要维持较高的温度(例如80度以上)，循环子系统的其他区域温度可处于常温(例如50度以下)，大大降低了对激光器的真空耐热性能的要求；由于将化学性质非常活跃的碱金属蒸气局限在蒸气室附近的循环子系统区域，大大减少了碱金属蒸气与循环子系统的管路及管路内器件发生反应导致碱金属的消耗，减少了碱金属的非工作损耗；由于管路和管路内器件无需暴露在高温环境下，且不接触碱金属蒸气，极大地减少了碱金属原子对管路和管路内器件的污染，避免了对管道和管道内器件的损耗和破坏。
[0061 ] 二、第二实施例
[0062]本实用新型第二实施例的一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。继续参见图3、4，其中，碱金属回收装置包括第二碱金属回收容器23、第二碱金属蒸发器24;第二碱金属蒸发器24安装有加热器，第二碱金属回收容器23内盛有碱金属单质，第二碱金属蒸发器24与第二碱金属回收容器23连为一体，第二碱金属回收容器的开口密封连接第二热交换器的第三端口。第二热交换器13作为加热器，用于加热缓冲气体流，第一热交换器12作为冷凝器，用于冷却碱金属蒸气。
[0063]优选地，第二碱金属蒸发器24以包裹或贴合的方式紧贴第二碱金属回收容器23。
[0064]本实用新型第二实施例的一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，当第一碱金属回收容器中的碱金属单质较少或基本耗尽时，开始逆时针循环模式，循环子系统内的缓冲气体形成逆时针方向的缓冲气体流，第二碱金属蒸发器24加热使得第二碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，碱金属蒸气进入第二热交换器13并且其温度被维持，缓冲气体在第二热交换器13中与碱金属蒸气充分混合并使混合气体保持在DPAL激光器的增益区工作温度，混合气体经由第二鸭嘴型气体耦合接口 15快速流入蒸气室18，栗浦模块发出的栗浦光31激励蒸气室中的碱金属蒸气，从而在谐振组件的作用下发出碱金属原子的2P1/2—2S1/2跃迀对应波长的激光。混合气体随后经由第一鸭嘴型气体耦合接口 14慢速进入第一热交换器12，混合气体中的碱金属蒸气在第一热交换器12中降温冷却为液体，碱金属液体流入第一碱金属回收容器21，实现碱金属的回收，混合气体中的缓冲气体则继续流动，持续不断地循环工作。上述顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行，实现碱金属蒸气的双向交替流动，达到重复利用碱金属的目的，可使激光器在无需更换或添加碱金属原料的情况下大大增加其工作时间。
[0065]三、第三实施例
[0066]本实用新型第三实施例的一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。继续参见图3、4，循环子系统还包括第一风机16和第二风机17，第一、第二风机16、17放置于管道中距蒸气室远端的位置。优选地，第一风机16、第二风机17对称放置于管道底段两侧;第一风机16可使管道中气体顺时针流动，第二风机17可使管道中气体逆时针流动。当DPAL激光器工作时，在顺时针循环模式下利用第一风机16产生气流动力，实现气体的顺时针流动，在逆时针循环模式下利用第二风机17产生气流动力，实现气体的逆时针流动。第一、第二风机16、17交替运行，使管道11中交替产生顺时针和逆时针的气流，实现顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行。
[0067]四、第四实施例
[0068]本实用新型第四实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。如图6所不，蒸气室前、后开口分别由窗口片密封，形成前、后激光窗口 51、52，前、后激光窗口51、52同时作为前、后栗浦窗口，栗浦模块位于蒸气室前栗浦窗口的正前方，以端面栗浦的方式发出栗浦光31，栗浦光31激励蒸气室的碱金属蒸气。
[0069]五、第五实施例
[0070]本实用新型第五实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，为了达到简要说明的目的，上述任一施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。如图7所示，管道的左侧竖直侧壁的高度大于右侧竖直侧壁的高度，蒸气室18为竖直放置、其纵切面为平行四边形的腔体，其上、下腔壁的开口分别由窗口片密封，形成上、下激光窗口，其左腔壁的顶端为左风口 54，顶端之下由窗口片密封，形成左栗浦窗口，其右腔壁的底端为右风口 55，底端之上由窗口片密封，形成右栗浦窗口，碱金属蒸气在蒸气室18中沿垂直方向流动，栗浦模块位于蒸气室左栗浦窗口的正前方，或右栗浦窗口的正前方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光31，栗浦光31激励蒸气室的碱金属蒸气。
[0071]六、第六实施例
[0072]本实用新型第六实施例的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。如图8所示，管道的左侧竖直侧壁的高度大于右侧竖直侧壁的高度，蒸气室18为竖直放置、其纵切面为平行四边形的腔体，其上、下腔壁的开口分别由窗口片密封，形成上、下激光窗口，上、下激光窗口同时作为上栗浦窗口53、下栗浦窗口，其左腔壁的顶端为左风口 54，其右腔壁的底端为右风口 55，碱金属蒸气在蒸气室18中沿垂直方向流动，栗浦模块位于蒸气室下栗浦窗口的正下方，以端面栗浦的方式发出栗浦光31，栗浦光31激励蒸气室的碱金属蒸气。
[0073]需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和步骤的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状和步骤，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0074](I)本实用新型还可用适用于其他形状的管道、蒸气室；
[0075](2)光路元件还可采用其他类型的元件，只要能实现相同的功能即可；
[0076](3)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；
[0077](4)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围；
[0078](5)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
[0079]综上所述，本实用新型提供的增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，使碱金属蒸气仅在局域(碱金属蒸气利用通道)进行流动，因此仅有DPAL蒸气室附近的区域需要维持较高的温度，其他区域温度一般在50度及以下，这大大降低了系统对真空耐热性能的要求；由于将化学性质非常活跃的碱金属蒸气局限在蒸气室附近，这极大地减少了碱金属原子对风道和腔体的污染，增加了壳体材料的可选择范围。
[0080]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，其特征在于，其包括蒸气室(18)、碱金属生成装置、碱金属回收装置、循环子系统、栗浦模块和谐振组件;其中， 蒸气室(18)，其左右两侧分别连接至循环子系统，该循环子系统内充有缓冲气体； 碱金属生成装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室一侧的第一位置； 碱金属回收装置，其连接至循环子系统靠近蒸气室另一侧的第二位置，在第一位置和第二位置之间形成碱金属蒸气利用通道； 栗浦模块，其正对蒸气室的栗浦窗口，其发出的栗浦光通过蒸气室(18)，激励其中的碱金属蒸气； 谐振组件，其正对蒸气室的激光窗口，将激光谐振放大并输出； 碱金属生成装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室(18)进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属回收装置回收，碱金属蒸气仅在碱金属蒸气利用通道中流动，不扩散到循环子系统的其他区域。2.如权利要求1所述的DPAL激光器，其特征在于， 碱金属生成装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室(18)进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属回收装置回收，形成顺时针循环模式； 碱金属回收装置生成的碱金属蒸气进入循环子系统的一侧后与缓冲气体混合，经过蒸气室(18)进入另一侧的循环子系统，碱金属蒸气由该另一侧的碱金属生成装置回收，形成逆时针循环模式； 顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行，碱金属蒸气在碱金属蒸气利用通道中双向交替流动。3.如权利要求2所述的DPAL激光器，其特征在于，蒸气室的左开口和右开口分别作为左风口(54)和右风口(55); 循环子系统包括管道(11)、第一热交换器(12)、第二热交换器(13)、第一鸭嘴型气体耦合接口(14)和第二鸭嘴型气体耦合接口(15); 管道的第一、第二开口分别与第一热交换器的第一端口、第二热交换器的第一端口尺寸相同并密封连接； 第一热交换器的第二端口、第二热交换器的第二端口分别与第一鸭嘴型气体耦合接口的大开口、第二鸭嘴型气体耦合接口的大开口尺寸相同并密封连接，第一、第二鸭嘴型气体耦合接口的小开口分别与蒸气室的左、右风口( 54)、( 55)尺寸相同并密封连接，循环子系统与蒸气室组成密封真空系统，其内部充有缓冲气体。4.如权利要求3所述的DPAL激光器，其特征在于，碱金属生成装置包括第一碱金属回收容器(21)、第一碱金属蒸发器(22)、第一碱金属蒸发器(22)安装有加热器，第一碱金属回收容器(21)内盛有碱金属单质，第一碱金属蒸发器(22)与第一碱金属回收容器(21)连为一体，第一碱金属回收容器的开口密封连接第一热交换器的第三端口；碱金属回收装置密封连接第二热交换器的第三端口。5.如权利要求4所述的DPAL激光器，其特征在于，缓冲气体顺时针方向流动，第一碱金属蒸发器(22)加热使得第一碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，缓冲气体和碱金属蒸气在第一热交换器(12)充分混合并达到增益区工作温度，混合气体经由第一鸭嘴型气体耦合接口(14)流入蒸气室(18)，在栗浦模块和谐振组件的作用下发出激光，混合气体随后经由第二鸭嘴型气体耦合接口(15)进入第二热交换器(13)，碱金属蒸气在第二热交换器(13)中降温冷却为液体并流入碱金属回收装置，缓冲气体继续流动循环工作，实现顺时针循环模式。6.如权利要求3所述的DPAL激光器，其特征在于，碱金属回收装置包括第二碱金属回收容器(23)、第二碱金属蒸发器(24);第二碱金属蒸发器(24)安装有加热器，第二碱金属回收容器(23)内盛有碱金属单质，第二碱金属蒸发器(24)与第二碱金属回收容器(23)连为一体，第二碱金属回收容器的开口密封连接第二热交换器的第三端口。7.如权利要求6所述的DPAL激光器，其特征在于，缓冲气体形成逆时针方向的缓冲气体流，第二碱金属蒸发器(24)加热使得第二碱金属回收容器中的碱金属单质形成碱金属蒸气，缓冲气体和碱金属蒸气在第二热交换器(13)充分混合并达到增益区工作温度，混合气体经由第二鸭嘴型气体耦合接口(15)流入蒸气室(18)，在栗浦模块和谐振组件的作用下发出激光，混合气体随后经由第一鸭嘴型气体耦合接口(14)进入第一热交换器(12)，混合气体中的碱金属蒸气在第一热交换器(12)中降温冷却为液体并流入碱金属生成装置，缓冲气体继续流动循环工作，实现逆时针循环模式。8.如权利要求3所述的DPAL激光器，其特征在于，循环子系统还包括第一风机(16)和第二风机(17)，第一风机(16)使管道中气体顺时针流动，第二风机(17)使管道中气体逆时针流动，第一、第二风机(16)、(17)交替运行，实现顺时针循环模式和逆时针循环模式交替进行。9.如权利要求3-8中任一项权利要求所述的DPAL激光器，其特征在于，蒸气室(18)为水平放置的六面开口长方体，其前开口、后开口分别由窗口片密封，形成前激光窗口(51)、后激光窗口(52)，其上开口、下开口分别由窗口片密封，形成上栗浦窗口(53)和下栗浦窗口，碱金属蒸气在蒸气室(18)中沿水平方向流动； 栗浦模块位于蒸气室上栗浦窗口的正上方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光(31)，或者栗浦模块位于蒸气室前激光窗口的正前方，以端面栗浦的方式发出栗浦光(31)。10.如权利要求3-8中任一项权利要求所述的DPAL激光器，其特征在于，管道的左侧竖直侧壁的高度大于右侧竖直侧壁的高度，蒸气室(18)为竖直放置、纵切面为平行四边形的腔体，其上腔壁、下腔壁的开口分别由窗口片密封，形成上激光窗口、下激光窗口，其左腔壁的顶端为左风口(54)，顶端之下由窗口片密封，形成左栗浦窗口，其右腔壁的底端为右风口(55)，底端之上由窗口片密封，形成右栗浦窗口，碱金属蒸气在蒸气室(18)中沿垂直方向流动； 栗浦模块位于蒸气室左栗浦窗口的正前方，或右栗浦窗口的正前方，以侧面栗浦的方式发出栗浦光(31);或者， 栗浦模块位于蒸气室下激光窗口的正下方，或上激光窗口的正上方，以端面栗浦的方式发出栗浦光(31)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种增益介质局部双向交替流动的DPAL激光器，其包括蒸气室、碱金属生成装置、碱金属回收装置、循环子系统、泵浦模块和谐振组件；该DPAL激光器的碱金属蒸气仅在局部进行流动，因此仅有蒸气室附近的区域需要维持较高的温度，其他区域温度可处于常温，大大降低了激光器对真空耐热性能的要求；由于将化学性质非常活跃的碱金属蒸气局限在蒸气室附近，避免了碱金属蒸气与管路及管路内器件发生反应导致碱金属的消耗，管道和风机无需暴露在高温环境下，且不接触碱金属蒸气，极大地减少了碱金属原子对风道和腔体的污染，避免了对管道和风机的污染和损坏。
【IPC分类】H01S3/03
【公开号】CN205385194
【申请号】CN201620131995
【发明人】谭荣清, 黄伟, 李志永, 李辉, 韩高策
【申请人】中国科学院电子学研究所
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年2月22日