气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构的制作方法

文档序号:8364299
气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器,特别是一种气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构。
【背景技术】
[0002]激活反射镜构型的激光器由于具有结构紧凑,高通量,高提取效率等优势,是一类极具应用潜力的高功率激光放大器。由于被放大的激光光束透过片状激光增益介质在其后表面反射,因此增益介质的面型对整个系统的波前和光束质量产生严重的影响。有效解决在大口径条件下增益介质的面型质量成为该类构型激光器亟需解决的瓶颈问题之一。
[0003]目前对光学元件实施面型调控的方式主要依靠机械夹持过程中各个施力/支撑点预紧力的调整(周蕾,罗欣等。装夹方式及预紧力对透镜像差特性的影响规律[J].光电技术应用,2013,34 (3):498-503),这种方式存在以下缺点:
[0004]I)必须存在与光学元件表面的机械接触。
[0005]2)局部容易产生较大的应力。
[0006]特别的,对于激活反射镜构型激光器中的片状增益介质,由于前后表面均要通光,因此,现有方法难以直接对通光部分(顶面)进行支撑进而对面型进行调控,只能通过对介质的边缘(侧面)夹持从而间接调控,调整的机制以“顶”和“压”为主,缺少“拉”的方法。因此,现有的面型调整和控制手段对于激活反射镜构型的片状增益介质效果有限,往往难以满足高质量面型的要求(王亚洲。大口径反射镜组件安装夹持工艺的理论分析与优化。[M]清华大学,2013:1-8)。
[0007]利用气体压力作用代替直接机械接触作用是一种现有成熟的技术手段,然而目前尚无气压驱动的面型控制技术的报道。

【发明内容】

[0008]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构,用于激活反射镜构型的激光放大器,通过嵌入半导体泵浦系统的气嘴阵列向激光增益介质不同区域施加正压或者负压达到“顶”和“拉”的效果,是一种柔性的作用,进而实现对面型的调整和控制。
[0009]本发明技术解决方案如下:
[0010]一种气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构,特点在于其构成包括:由多个互相独立的气嘴组成的气嘴阵列、气流控制模块、增压气泵、真空泵、由多个半导体泵浦模块二维排列构成的半导体激光泵浦面阵、第一输入气管、第二输入气管和多根输出气管。
[0011]所述的增压气泵和真空泵分别通过第一输入气管和第二输入气管与所述的气流控制模块的第一输入端、第二输入端相连,该气流控制模块的各输出端分别经所述的输出气管与所述的气嘴的入气口相连,所述的气嘴阵列分布在所述的导体激光泵浦面阵的不同位置,且穿过对应位置的半导体泵浦模块的间隙,所述的气嘴的出气口正对增益介质。
[0012]所述的气流控制模块由多个输入输出单元构成,每个输入输出单元包括第一调压阀、第二调压阀和三通;所述的第一调压阀一端连通第一输入气管、第二调压阀一端连通第二输入气管,所述的第一调压阀和第二调压阀的另一端均通过所述的三通连通所述的输出气管。
[0013]所述的增益介质为掺钕磷酸盐玻璃,增压气泵为无油气泵,恒定提供P+=
0.05MPa,第一调压阀为气体减压阀,真空泵为无油螺杆泵,提供P_= -0.09MPa,第二调压阀为真空调压阀。
[0014]所述的气嘴阵列为多路气嘴,为耐高温耐强光材料制成,如316不锈钢或熔石英,气嘴内径0.3?5mm。气嘴出气端正对片状激光增益介质,距离增益介质表面0.3?5mm。气嘴入气端在半导体泵浦模块的另一侧。所述的气流控制模块输入端通过两根气体管道分别于所述的增压泵和所述的真空泵连接,输出端为一组气管组成的阵列,每一根输出气管与唯一对应的气嘴入口连接。在气流控制模块内部,每一根输出气管通过一个三通连接两个调压阀的输出口,两个调压阀的输入口分别与连通增压气泵的输入端气管和连通真空泵的输入端气管连接。
[0015]本发明所述机构工作时,增压气泵提供恒定正压,真空泵提供恒定负压,调节气流控制模块中各个输出气管对应的两个调压阀的开合和大小,可以控制输出气管内的气压的大小,进而控制各个气嘴出口处的气压大小,该处的气压通过气嘴与增益介质表面之间的气体作用到增益介质表面对应的区域,在相关区域产生大小可调的推力(气压为正时)和拉力(气压为负时),本发明所述的气压均为相对气压。
[0016]本发明的技术效果:
[0017]I)气嘴阵列嵌入半导体泵浦模块的间隙与泵浦面阵整合在一起,不占用额外的空间和体积。
[0018]2)气嘴阵列对泵浦光的传输不产生影响。
[0019]3)可通过气嘴阵列对增益介质表面不同区域产生大小可调的推力和拉力,从而具有调控面型的作用。
[0020]4)对增益介质面型调控过程中不存在刚性接触,对增益介质表面是柔性作用,不产生破坏。
【附图说明】
[0021]图1为本发明气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构的结构示意图。
[0022]图2为本发明实施例的气流控制模块的原理示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图和实施例对本发明所述方法作进一步说明。该实施例以解释本发明的方式提供,而非本发明的限制。
[0024]先参阅图1,图1为本发明气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构的结构示意图,由图可见,本发明所述的气压驱动的阵列式激光增益介质面型调控机构,包括:由气嘴I组成的阵列、气流控制模块2、增压气泵3、真空泵4、第一输入气管21、第二输入气管22、输出气管23。所述的多个相互独立的气嘴I组成的阵列分布在半导体激光泵浦面阵6不同的位置,穿过对应位置半导体泵浦模块61的间隙,气嘴I的出口正对激光增益介质7,气流控制模块2的两根输入气管21,22分别与增压气泵3和真空泵4连通,气流控制模块2的输出端为若干输出气管23,分别与对应的气嘴I入口连通。
[0025]再参阅图2,图2为气流控制模块2的原理示意图,由图可见,所述的气流控制模块由多个输入输出单元构成,每个输入输出单元包括第一调压阀24、第二调压阀25和三通26。所述的第一调压阀24 —端连通第一输入气管21、第二调压阀25 —端连通第二输入气管22,所述的第一调压阀24和第二调压阀25的另一端均通过所述的三通26连通所述的输出气管23。
[0026]所述的气嘴阵列中每一个气嘴I互相独立,工作原理如下:
[0027]所述的增压气泵3使用的气体为室温的洁净保护气体,如氦气或者氮气,在第一调压阀24输入口一侧产生P+的正气压,通过调节第一调压阀24,在第一调压阀24的输出口一侧可产生[0,P+]范围内的正气压;所述的真空泵4在第二调压阀25输入口一侧产生P—的负气压,通过调节第二调压阀25,在第二调压阀25的输出口产生[P_,0]范围内的负气压。通过控制和调整同一输出气管23连接的第一调压阀24和第二调压阀25的开合以及输出压强的大小,通过三通26后,可以在气流控制模块中对应的输出气管23产生[P-, PJ范围内的压强,进而对应的气嘴I出口处的压强P e [P_,PJ。-0.1MPa < P_< O, O
再多了解一些
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