专利名称：大功率连续波dcn激光器的制作方法
技术领域：
本发明属于一种电激励远红外激光器，更具体说是一种大功率连续波DCN激光器。
背景技术：
电子密度是核聚变等离子体的重要参数之一。随着高温等离子体物理和诊断研究的不断深入，远红外激光诊断及其相关技术的进一步发展，在托卡马克或其它一些聚变装置的诊断中，用远红外激光干涉仪测量等离子体电子密度时空分布已成为一种常规而不可缺少的重要手段。现在，HT-7超导托卡马克装置的放电参数有了很大的提高，国家大科学工程EAST超导托卡马克即将建成，需要更为可靠的等离子体电子密度的测量。现有的直流电激励辉光放电激励的HCN激光器已不能满足要求，必须研制出满足实验要求的直流电激励辉光放电激励的大功率连续波DCN激光器作为远红外激光干涉仪的光源。
目前远红外激光器从激励方式上可分为三类光泵远红外激光器，射频激励远红外激光器和辉光放电激励远红外激光器。直流电激励辉光放电激励的激光器是由英国的Gebbie于1964年首次制成的，用于等离子体诊断的是连续功率激光器，其工作物质有HCN，DCN，H2O，D2O，CH3CN等。目前广泛使用的是λ＝337μm的HCN激光器和λ＝195μm的DCN激光器。对于不同的放电管长度，337μm的激光输出功率在几十毫瓦到几百毫瓦之间。就DCN激光器而言，在200μm附近有四条谱线189.9，190.0，194.7，194.76，对于不同的放电管长度，λ＝195μm左右的DCN激光器输出功率可达200-500mw。在美国TEXTOX和我所的HT-6B、HT-6M和HT-7托卡马克上，用于远红外激光干涉仪的光源就是λ＝337μm，连续输出、空心圆柱介质HCN波导远红外激光器。目前，随着高温等离子体物理和诊断研究的不断深入，参数不断提高，世界上很多聚变装置上都采用了DCN激光器作为远红外激光干涉仪的光源。
从国内的研究情况看，远红外激光干涉仪的发展也是比较快的，在采用电激励远红外激光器测量托卡马克等离子体电子密度方面，技术较成熟。1981年中国科学院等离子体物理研究所和中国科学院物理研究所合作研制出了我国第一台单道远红外激光干涉仪，85年中国科学院等离子体物理研究所又在国内首次研制成了七道远红外激光干涉仪，用于测量HT-6M托卡马克等离子体电子密度分布，国内同类型的专用多道干涉仪还有西南物理研究院用于HL-1装置上的六道远红外激光干涉仪，在中国科技大学KT-5C托卡马克上也有三道远红外激光干涉仪。这些干涉仪的光源均为波长为337μm的电激励的波导HCN激光器，和国外技术相比，存在比较大的差距。
发明内容
本发明的目的是提供一种大功率连续波DCN激光器，为即将建成的EAST超导托卡马克提供可靠的等离子体电子密度测量奠定基础。
本发明的技术方案如下大功率连续波DCN激光器，包括有放电管，阳极，阴极，放电管上有抽真空接口与进气接口，放电管安装有支架上，其特征在于所述的放电管外有油冷却夹套，阳极与阴极安装在位于放电管两端且与放电管侧壁联通的玻璃管内，其谐振腔为波导型谐振腔，采用平面腔形式，放电管的阴极端安装有镀金或镀铝的平面反射镜，阳极端安装有金属镍丝网，金属镍丝网的前端平行安装有钨丝，其正极端放电管激光输出窗口采用X切石英片密封，其工作介质为氘化甲烷、氮气、和氘气或氦气的混合气体。
所述的正极和负极采用黄铜材料，内衬低溅射率的稀有金属或其化合物，阴极外的玻璃管外安装有冷却水夹套。
述的金属镍丝网的前端5mm处平行安装有有五根直径为5um的钨丝。
平面反射镜支撑架通过波纹管与螺旋测微器相连接，可以调节螺旋测微器来调节激光共振腔的长度。
石英片是一种双折射的光学晶体，它有一根光轴，称为Z轴，X切石英片是指沿光轴垂直方向的X轴切割加工石英片。
根据激光器窗口的大小来安排钨丝数量，五根钨丝既能使激光输出为线偏振光，同时也使激光输出损失最小。
平面反射镜可以采用镀铝的反射镜，其反射率稍微小一点。
因为激光器的阴极会遭受离子轰击，为了延长阴极寿命，所以其内衬要用低溅射率的稀有金属或其化合物。如钽或六硼化镧。
四根因瓦合金棒和四块环氧板共同组成激光器支架。
本发明激光器，主要技术指标1、λ＝194.7μm输出功率约150mw。
2、可连续、稳定工作168小时。
为即将建成的EAST超导托卡马克提供可靠的等离子体电子密度测量奠定基础。
图1为本发明结构示意图。
具体实施例方式
这是一台直流电激励连续辉光放电的大功率波导型远红外DCN激光器。它由以下部分组成①放电管1材料为17#玻璃，内径48mm，外径54mm，长3.4m，放电长度为3m。放电管1外面装有油冷却夹套2，夹套内灌201#甲基硅油，油温由超级恒温器控制。②电极辉光放电的阴极4、阳电极6用黄铜或其他材料做成，内衬有低溅射率的稀有金属或其化合物，其中在阴极4外考虑装水循环冷却夹套5。为了延长放电管1的寿命，将阴极4通过一个过渡的玻璃管与放电管1相接。③电源一台20KVA高压恒流源，输出电流在0.5-2.0A范围内连续可调，输出电压在2.5KV-7KV内变化。④谐振腔DCN激光器的谐振腔为波导型谐振腔，采用了平面腔形式。腔的一端是镀金的平面反射镜7，玻璃基底，用千分尺调节反射镜7的水平位移，用螺钉调节其角度，以得到所需的激光模式和稳定、理想的激光输出功率。腔的另一端用金属镍网8作耦合输出。在金属镍网8前5mm处平行地安装五根直径50μm的钨丝9，这样就可以得到线偏振的激光输出，偏振方向垂直于钨丝。输出窗口由X切石英片10密封。用四根直径25mm的因瓦合金11将激光管紧紧地连成一体，这样激光器具有一定的热稳定性和机械稳定性。⑤真空系统一台2XZ-4型旋片式真空泵通过一个玻璃缓冲瓶与放电管1上抽真空接口11相接，其极限真空度可达5Pa。工作气体或清洗气体由多路流量计控制通过充气接口3进入放电管1。⑥DCN激光器工作物质为氘化甲烷、氮气和氘气(或氦气)的混合气体。
主要技术指标λ＝194.7μm输出功率约150mw；可连续、稳定工作168小时。
权利要求
1.大功率连续波DCN激光器，包括有放电管，阳极，阴极，放电管上有抽真空接口与进气接口，放电管安装有支架上，其特征在于所述的放电管外有油冷却夹套，阳极与阴极安装在位于放电管两端且与放电管侧壁联通的玻璃管内，其谐振腔为波导型谐振腔，采用平面腔形式，放电管的阴极端安装有镀金或镀铝的平面反射镜，阳极端安装有金属镍丝网，金属镍丝网的前端平行安装有钨丝，其正极端放电管激光输出窗口采用X切石英片密封，其工作介质为氘化甲烷、氮气、和氘气或氦气的混合气体。
2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于所述的正极和负极采用黄铜材料，内衬低溅射率的稀有金属或其化合物，阴极外的玻璃管外安装有冷却水夹套。
3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于所述的金属镍丝网的前端5mm处平行安装有有五根直径为5um的钨丝。
全文摘要
本发明公开了一种大功率连续波DCN激光器，包括有放电管，阳极，阴极，放电管上有抽真空接口与进气接口，放电管安装有支架上，放电管外有油冷却夹套，阳极与阴极安装在位于放电管两端且与放电管侧壁联通的玻璃管内，其谐振腔为波导型谐振腔，采用平面腔形式，放电管的阴极端安装有镀金的平面反射镜，阳极端安装有金属镍丝网，金属镍丝网的前端平行安装有钨丝，其正极端放电管激光输出窗口采用X切石英片密封，其工作介质为氘化甲烷、氮气、和氘气或氦气的混合气体。在λ＝194.7μm输出功率约150mw，可连续、稳定工作168小时，为即将建成的EAST超导托卡马克提供可靠的等离子体电子密度测量奠定基础。
文档编号H01S3/22GK1889312SQ20061004103
公开日2007年1月3日 申请日期2006年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者高翔, 童兴德, 揭银先, 程永飞, 刘海庆, 徐强 申请人:中国科学院等离子体物理研究所