专利名称：无固体窗口拉曼散射管的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种无固体窗口拉曼散射管。主要用于扩展受激拉曼放大器的泵浦光强输入的范围。
已有技术中，广泛采用是固体窗口拉曼散射管(也称拉曼池)，(见①中国科学院上海光机所，楼祺洪等人所发表有《XeCl激光泵浦高压氢的衍射极限SRS斯托克斯光输出》，光学学报1988,8(6)。②中国科学院上海光机所，楼祺洪发表《注入锁定准分子激光泵浦下氢受激拉曼散射的气压特性》，光学学报1991,11(13))。当放大器的泵浦激光功率和重复频率逐渐提高时，其拉曼散射管的固体窗口(窗口材料是融石英或氟化镁)很容易损坏，而且窗口材料本身价格又较贵。如若进一步提高泵浦的激光功率时，窗口材料会因瞬时损坏而导致拉曼放大器放大过程的效率下降，甚至完全失效。
本实用新型的目的为克服上述已有技术中由于拉曼散射管的固体窗口容易损坏而造成泵浦光强无法提高的缺点，设计一种无固体窗口的拉曼散射管，将可以大幅度地降低输入光强阈值，并将在高功率时实现高重复频率地运行。
本实用新型的无固体窗口的拉曼散射管，包括管壳1，管壳1内，中间置有混合的拉曼工作气体2，管壳1内，在拉曼工作气体2的两端，分别有两块垂直于管壳1轴心的高速插板阀3，在每两块插板阀3之间为气体隔离带4，在管壳1的一侧，对准中间拉曼工作气体2的位置上有充气口6，对准两端气体隔离带4的位置上有充气口5,7，在管壳1的另一侧，也就是相对充气口5,7的管壳1上有放气口8、9，并在壳1上置有与四块插板阀3连通的四个接线柱10，如图1所示。由此四个接线柱10将四块插板阀3与插板阀3的驱动电源11相连(如图2所示)。
所说的拉曼工作气体2是由拉曼介质气体与几种隋性气体混合而成。其中拉曼介质气体是氢气、或者是甲烷气。混合的几种惰性气体是氩气、氪气或者氦气。拉曼工作气体2的密度ρi接近周围的空气密度ρair，即ρi≈ρair。当在准分子激光波段和拉曼光波段时，其拉曼工作气体2的折射率ni也接近周围的空气的折射率nair即ni≈nair。
所说的两个插板阀3之间的气体隔离带4是由两种隋性气体混合组成的。隋性气体是氩气，或者是氪气，或者是氦气。气体隔离带4内混合气体的密度和折射率均与拉曼工作气体2与周围空气密度ρair和折射率nair相近，即ρi≈ρair,ni≈nair。并均满足公式ρair=ΣiMiρi---(1)]]>ΣiMi=1]]>(1)式中ρair为周围空气气体密度，ρi为拉曼工作气体2或气体隔离带4对应i种的气体密度，Mi为各含量中i种气体的压力百分比。(nair2-1)(nair2+1)=ΣiniMi--------(2)]]>(2)式中，nair为空气的折射率，ni为拉曼工作气体2或气体隔离带4对应i种气体的折射率，Mi同(1)式中。
当拉曼散射管将要进入工作状态时，首先按上述(1)、(2)式子算出含有气体的比例混合好的拉曼工作气体2和气体隔离带4中所要求的气体，再通过充气口5、6、7充进拉曼工作气体2和气体隔离带4，达到ρi≈ρair,ni≈nair，然后由驱动电源11打开四个插板阀3，在散射管内的混合气体与外界空气近平衡态还未来得及扩散时，泵浦激光通过了拉曼散射管，一个激光脉冲通过之后，关闭插板阀3，通过放气口8、9，将气体隔离带4内的隋性气体排除，抽成真空，再通过充气口5、7充入所需要的隋性气体，待进行下一个脉冲的运行。
本实用新型的优点由于本新型以隋性混合气体的气体隔离带4代替了上述已有技术中的固体窗口，所以，能够无限制地提高泵浦激光的输入功率，不存在损坏窗口的问题。并能在高功率时实现重复频率运转，降低了输入光强阈值，且结构简单，加工方便，而有效地降低了高功率运转的成本。实现了高功率，高重复频率地运转。
图1为本实用新型拉曼散射管的结构示意图。
图2为实施例中本实用新型拉曼散射管位于工作状态中的示意图。
实施例如图1所示的结构。拉曼散射管的直径为15cm，长为100cm，拉曼工作气体2含有30％氢气(H2),53％氩气(Ar)和17％氪气(K)。气体隔离带4内隋性混合气体是63％的氩气和37％的氦气。压强是0.1Mpa。
拉曼散射管在工作状态时，接入如图2所示的系统结构。管壳1上的充气口5,6,7分别接有充气阀19,18,17，充气阀18与拉曼工作气体瓶20相连，充气阀19,17接于惰性气体瓶21，放气口8,9接于放气阀16，放气阀16接于排气装置。管壳1上的接线柱10接于驱动电源11。中心控制台13与充气阀19,17和放气阀16连通，中心控制台13经过触发延迟器12与插板阀3的驱动电源11连通，中心控制台13还通过触发延迟器14与激光器的激光电源15连通。总的运转由中心控制台13控制。
如图2的结构，拉曼散射管，对于输入的准分子激光波长λ=308nm，室温为25℃，周围空气为干燥的，无CO2，气压强为0.1Mpa，周围空气密度ρair=1.293(Kg/m3)时，根据公式(1)，拉曼工作气体2和气体隔离带4的混合气体密度ρi≈ρair。相应的气体折射率nair=1.0002907,nH2=1.0001418,nAr=1.0002810,nK=1.0006234，根据公式(2)，算出上述拉曼工作气体2和气体隔离带4中各气体含量的气体压力的百分比Mi。
实验的结果均证实了上述优点中所说的各点，获得了在高功率、高重复频率下良好地运行。
权利要求1．一种无固体窗口拉曼散射管，包括管壳(1)，管壳(1)内中间置有混合的拉曼工作气体(2)，对准拉曼工作气体(2)的一侧管壳(1)上有充气口(6)，其特征在于在管壳(1)内、拉曼工作气体(2)的两端，分别有两块垂直于管壳(1)轴心的插板阀(3)，在每一端两块插板阀(3)之间是气体隔离带(4)；对准两端气体隔离带(4)在有充气口(6)的同一侧的管壳(1)上分别有充气口(5)、(7)；在管壳(1)的另一侧，相对于充气口(5)和(7)的管壳(1)上有放气口(8)、(9)，在管壳(1)上还有与四块插板阀(3)相通的四个接线柱(10)。
2．根据权利要求1的拉曼散射管，其特征在于拉曼工作气体(2)是由拉曼介质气体与几种惰性气体混合而成。
3．根据权利要求1的拉曼散射管，其特征在于气体隔离带(4)是由两种隋性气体混合而成。
4．根据权利要求1、或2、或3的拉曼散射管，其特征在于拉曼工作气体(2)和气体隔离带(4)的气体密度ρi和折射率ni均与周围空气的密度ρair和折射率nair相近，即ρi≈ρair,ni≈nair。
5．根据权利要求1，或2的拉曼散射管，其特征在于拉曼工作气体(2)中，拉曼介质气体是氢气，或者是甲烷气；隋性气体是氩气，或者是氪气，或者是氦气。
6．根据权利要求1或3的拉曼散射管，其特征在于气体隔离带(4)中的隋性气体是氩气，或者是氪气，或者是氦气。
专利摘要一种无固体窗口拉曼散射管,它包含管壳,管壳内中间是由拉曼介质气体和几种惰性气体混合的拉曼工作气体,拉曼工作气体的两端各有两块插板阀,每两块插板阀之间是由两种惰性气体组成的气体隔离带,管壳上一侧有充气口,另一侧有放气口,并在管壳上有四个与四块插板阀相通的接线柱。拉曼工作气体的气体隔离带内的气体密度和折射率均与周围空气的密度和折射率相近。本实用新型不存在损坏窗口的问题,能够在高功率、高频率下运转。
文档编号H01S3/108GK2322285SQ97242930
公开日1999年6月2日 申请日期1997年12月17日 优先权日1997年12月17日
发明者楼祺洪, 徐剑秋, 魏运荣, 董景星 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所