一种组合式片状激光放大器开放式窗口组件的制作方法

本发明属于高功率固体激光器领域，具体涉及一种新型组合式片状激光放大器开放式窗口组件。

背景技术：

组合式片状激光放大器是惯性约束聚变(icf)激光驱动器的核心部件，它主要解决装置纵向能流传递转换问题，其性能的好坏直接影响装置的输出能量和功率，对系统的总体性能有着重要影响。

放大器中的核心器件掺钕磷酸盐玻璃以及与放大器相邻的空间滤波器的核心器件空间滤波器透镜工作在高激光通量下，对表面的洁净度提出了极高的要求。要求放大器内部以及放大器与空间滤波器之间的过渡管道内部(空间滤波器透镜工作环境)必须为不低于isoclass5级的洁净度。

放大器内部在激光主发射后，洁净箱体内部结构件表面受氙灯光辐照会产生大量气溶胶颗粒，此时放大器内部的洁净气体吹扫系统开始工作，采用上方进气吹扫下方排气的“上吹下排”方式将产生的气溶胶颗粒快速置换出放大器内部，而放大器与空间滤波器之间的过渡管道无气体吹扫，因此实现放大器两端的洁净隔离至关重要。一旦出现密封不严，就会造成放大器洁净箱体内部结构件表面受激光主发射氙灯光辐照产生的大量气溶胶颗粒溢出到放大器和空间滤波器透镜之间的过渡管道内，而由于该过渡管道无洁净气体吹扫，长期运行可能导致气溶胶大量沉积在过渡管道内，附着在空间滤波器透镜表面，污染空间滤波器透镜，在高通量激光作用下诱导透镜损伤，降低空间滤波器透镜激光性能和寿命。

现有技术中片状放大器洁净箱体与两端的空间滤波器之间的洁净隔离采用的是4个4×1窗口组件实现物理隔离，使用过程中，激光通过放大器上的窗口玻璃后再经过过渡管道进入到空间滤波器内，存在以下问题：

1、由于4×2组合式片状放大器高度尺寸较大，造成4×1窗口组件高度尺寸过大，原窗口组件宽厚比过大近似于“薄板件”，厚度方向刚度不足，变形难于控制，变形后密封面的密封无法保证，无法实现完全的洁净隔离效果。存在气溶胶溢出放大器污染空间滤波器透镜降低空间滤波器透镜激光性能和寿命的风险。

2、现有4×1窗口组件采用“上挂下扶”的人工装校方式，安装定位流程繁琐，为了达到所需密封效果，窗口组件四周采用了密排的螺钉预紧固定，给放大器的安装和维护带来了巨大的工作量。安装调试和拆卸维护过程为需要投入大量人力物力，效率低，无法满足未来大型激光装置安装效率需求。

3、对于多程放大光路，窗口玻璃会增加b积分，增加损耗。高功率固体激光驱动器通常采用两级片状放大器，每一级片状放大器两端采用窗口玻璃组件洁净密封，即意味着每个子光束有4块窗口玻璃，会造成约10％的激光输出能力损耗。无法满足未来高功率固体激光驱动器对激光输出能力提出的更高要求。

4、现有4×1窗口组件包含4块大口径熔石英窗口玻璃以及4×1窗口固定镜架以及密封附件等，造价不菲，无法满足大型甚多束icf高功率固体激光装置的经济性需求。

因此当前迫切需要发展一种既能降低激光损耗提高输出能力，又能保证洁净隔离，又能减少安装维护工作量提高效率，又能降低大型甚多束icf高功率固体激光装置的成本造价，提高装置经济性的组合式片状激光放大器开放式窗口组件。

技术实现要素：

本发明公开了一种新型组合式片状激光放大器开放式窗口组件，解决了现有技术通过设置窗口组件来实现放大器的密封，窗口组件结构复杂，安装调试和拆卸维护效率低，密封效果差，易泄漏造成过渡箱体内进入气溶胶，而降低空间滤波器透镜激光性能和寿命的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的具体技术方案是，一种组合式片状激光放大器开放式窗口组件，包括设置有进气装置和排气装置的密封过渡箱体，所述过渡箱体一端直接与组合式片状激光放大器连通，另一端与空间滤波器连接；所述进气装置和排气装置，用于通入洁净气体对过渡箱体内气体进行置换。从而通过取消组合式片状激光放大器的窗口组件，而通过设置密封的过渡箱体来与组合式片状激光放大器的两端窗口密封连通，然后又通过在过渡箱体设置用于对过渡箱体进行吹扫的进气装置和排气装置，从而直接省略了窗口组件的设置，有效避免了窗口组件的安装、定位、拆卸问题，以及密封不严的情况下造成的空间滤波器透镜激光性能和寿命降低的技术问题。

进一步的，所述过渡箱体包括过渡管道、设置在过渡管道两侧的绝缘支撑座；所述过渡管道与空间滤波器通过硅橡胶波纹管连接段连接；所述硅橡胶波纹管连接段内还设置有内衬套；所述过渡管道顶部位于进气装置连接口的下方，还设置有气体匀流板。

进一步的，所述进气装置包括进气管和进气法兰，所述进气管通过进气法兰与过渡管道顶部密封连接；所述排气装置包括排气管和排气法兰，所述排气管通过排气法兰与过渡管道侧壁连接。

进一步的，过渡管道为矩形。

有益效果：1、取消了窗口组件的设置，通过设置密封的过渡箱体来与组合式片状激光放大器的两端窗口密封连通，然后又通过在过渡箱体设置用于对过渡箱体进行吹扫的进气装置和排气装置，从而直接省略了窗口组件的设置，从而使整体结构更加简单，气密性更好，省去了频繁的窗口组件的安装调试与拆卸维护，大幅提高装置运行维护效率；并且更加有效地保证洁净隔离，更加有效地避免了窗口组件密封出现问题的情况下气溶胶进入到过渡箱体内，在过渡箱体内沉积，而影响空间滤波器透镜激光性能和寿命；同时可有效降低激光损耗提高输出能力，又能降低大型甚多束icf高功率固体激光装置的成本造价；通过在过渡管道与空间滤波器箱体之间设置柔性对接的硅橡胶波纹管连接段，从而有效补偿了安装偏差问题，同时实现了高电压隔离，工况容差性更好，安全性更高。

附图说明

图1是本发明所述组合式片状激光放大器开放式窗口组件的结构示意图。

图2是本发明所述组合式片状激光放大器开放式窗口组件的俯视图。

图3是本发明所述组合式片状激光放大器开放式窗口组件与组合式片状激光放大器的剖视图。

图4是本发明所述组合式片状激光放大器开放式窗口组件的剖视图。

附图标记说明：1、绝缘支撑座；2、过渡管道；3、硅橡胶波纹管连接段；4、排气法兰；5、密封底盖板；6、气体匀流板；7、进气法兰；7.1、o形密封圈；8、内衬套；9、空间滤波器透镜；10、片状放大器洁净箱体。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参阅图1-图4，一种组合式片状激光放大器开放式窗口组件，包括设置有进气装置和排气装置的密封过渡箱体，所述过渡箱体由06cr19ni10材料制备而成，满足耐光照、清洁和洁净维持的要求。所述过渡箱体一端通过螺钉法兰压紧密封圈固定在片状放大器洁净箱体10的两端窗口上，另一端通过硅橡胶波纹管连接段3密封固定在空间滤波器透镜上；所述进气装置和排气装置用于通入洁净气体对过渡箱体进行吹扫。为使箱体内部洁净气体分散，在箱体顶部进气口下方设计有导风匀流板，在板上均匀分布有致密的导气孔。匀流板通过螺钉安装在过渡管道内，方便洁净清洗和安装拆卸。从而通过设置密封的过渡箱体来与组合式片状激光放大器的两端窗口密封连通，然后又通过在过渡箱体设置用于对过渡箱体进行吹扫的进气装置和排气装置，从而直接省略了窗口组件的设置，有效避免了窗口组件的安装、定位、拆卸问题，以及密封不严的情况下造成的空间滤波器透镜激光性能和寿命降低的技术问题。

所述过渡箱体主要由设置在外部的型材焊接的框架和过渡管道2组成，过渡管道2通过焊接方式与框架固定，所述过渡箱体还包括通过螺钉固定框架两侧的绝缘支撑座1，绝缘支撑座1通过支承在过渡箱体两侧的支撑桁架上实现对整个过渡箱体的支撑固定；进一步的，所述绝缘支撑架为高度可调支撑架，绝缘支撑座1与支撑架的连接处，采用非金属环氧板，保证绝缘耐压要求。

所述过渡管道2与空间滤波器通过硅橡胶波纹管连接段3软连接，从而有效补偿了安装偏差问题，同时实现了高电压隔离，工况容差性更好，安全性更高。所述硅橡胶波纹管连接段内还设置有内衬套8，内衬套8由06cr19ni10材料制备，所述过渡管道2与内衬套8套叠连接，从而避免硅橡胶波纹管连接段受激光照射，同时通过空气间隙实现高电压隔离；在过渡管道上方增加大管径进气装置进行进气，通过进气口下方的气体匀流板6，用于将气体匀化为均匀层流，在激光主发射激发出大量气溶胶颗粒后快速吹扫，将过渡管道2内部产生的气溶胶以及片放洁净箱体内部扩散到过渡管道2内的气溶胶整体快速置换，通过过渡管道两侧的排气装置快速排放，防止放大器钕玻璃片和空间滤波器透镜被气溶胶污染。过渡管道2的底部还铺设有密封底盖板5。

为了使进气装置与排气装置对过渡管道2具有更好的吹扫效果，进一步的，所述进气装置为进气管，通过进气法兰7与过渡管道2顶部连接；所述排气装置为排气管，通过排气法兰4与过渡管道2侧壁连接。所述排气管在过渡管道2的底部两侧都设置有，便于气体的迅速置换。为了进一步提高进出口管与过渡管道2的密封性，在排气法兰4与进气法兰7与进排气管的连接端头还设置有o形密封圈7.1。

所述排气管设置在过渡管道2的底部。

所述进气管设置在过渡管道2底部，排气管设置在顶部。

为了使过渡管道2更好的与组合式片状激光放大器的窗口部分进行密封连接，本发明中过渡管道2的形状可以根据窗口形状进行调整，如做成圆形、棱形、梯形等。优选的将过渡管道设计成与窗口一致形状的为矩形。

工作原理及工作过程：通过两端螺钉固定法兰以及调整绝缘支撑座的高度，进而完成过渡箱体的安装。在激光主发射后，通过在进气管内快速通入洁净气体，对整个过渡箱体进行吹扫，同时组合式片状激光放大器内的吹扫系统也快速开启，组合式片状激光放大器内的气溶胶颗粒被吹扫置换，纵使有扩扫到过渡箱体的，也会被过渡箱体上设置的洁净空气吹扫装置，也就是从进气口吹进的洁净气体吹走，从排气口排出，从而被洁净气体置换，从而有效避免了气溶胶颗粒在过渡箱体内沉积，防止放大器钕玻璃片和空间滤波器透镜被气溶胶污染。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。