CN104638508A - 一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，属于高功率激光器领域，所述的采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，在其电光晶体两侧通光面上设置了保护光窗，保护光窗与外光窗密封形成离子液体腔，离子液体腔中的离子液体以薄层状作为电极，实现纵向普克尔效应，本发明的采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，无需高电压气体放电以形成等离子体电极，驱动电压较等离子体电极普克尔盒低，系统结构简单、口径大、成本低，离子液体电极无损伤阈值限制，可用于激光器的调Q和级间隔离。

Description

一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒

技术领域

本发明属于高功率激光器技术领域，具体涉及一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒。

背景技术

等离子体电极普克尔盒从LLNL(利弗莫尔国家实验室)提出发展至今，有两种工作方式：

最初的等离子体电极普克尔盒(PEPC)，由两个放电腔和中间的电光晶体构成，两个放电腔内各有一对放电阴-阳极，真空系统对放电腔抽真空后，注入工作气体，等离子体放电脉冲发生器输出的高电压脉冲分别加在两放电腔内的阴-阳极之间，产生辉光放电，形成大面积等离子体，覆盖于晶体两侧。此时，开关脉冲发生器输出的脉冲高压被加在电光晶体两侧的等离子体上，在电场作用下，晶体产生双折射，使通过晶体的线偏振光改变偏振方向。该方案的特点是将普克尔盒的工作分为两个过程，首先由等离子体脉冲发生器驱动放电腔中的气体放电，形成高电导率等离子体，然后，开关脉冲发生器产生的准矩形高压脉冲通过等离子体加在晶体两侧，使晶体产生双折射。

另一种工作模式是单脉冲驱动(OPP)方式：这种驱动方式中，每个放电腔内只有一个电极，工作时只需要在这两个电极上分别加上正、负开关脉冲即可形成高电导率等离子体并完成对晶体的充电。

等离子体电极普克尔盒的原理是通过气体放电获得高电导率的等离子体电极，因此工作电压较高，即使是对半波电压只有8kV左右的DKDP(磷酸二氘钾晶体)晶体，其工作电压依然高达16kV以上，驱动源成本居高不下；等离子体电极普克尔盒为实现稳定的气体放电，需要外接造价昂贵的充排气系统，结构复杂，系统成本较高，这些局限性限制了其在低造价的小口径调Q开关领域的应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，本发明的普克尔盒结构简单，无需外接充排气系统，驱动源工作电压低，大大降低了成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，包括主体、电光晶体、2个外光窗、2个电极连杆、2个注入嘴，所述主体为扁平柱体，所述主体设有2个电极孔和2个注入孔，所述注入嘴封装于注入孔内，

还包括2个保护光窗，所述电光晶体、2个外光窗、2个保护光窗平行固定连接于主体内，排列次序为：外光窗、保护光窗、电光晶体、保护光窗、外光窗，所述电光晶体与保护光窗之间存在间隙；

所述相邻的外光窗和保护光窗之间形成离子液体腔，所述离子液体腔为扁平柱体，内侧面环绕设有环状的导电电极，所述离子液体腔均与1个电极孔和1个注入孔相通，所述电极连杆通过电极孔与导电电极相连。

进一步，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平多棱柱体，所述多棱柱体为至少包含3条棱的柱体，所述主体与所述离子液体腔形状相同。

进一步，所述离子液体腔内离子液体为卤素类离子液体、含氟类离子液体、酸性类离子液体、碱性类离子液体、过渡金属类离子液体、稀有元素类离子液体中的一种。

进一步，所述电光晶体为磷酸二氢钾晶体、磷酸二氘钾晶体、磷酸钛氧钾晶体中的一种。

进一步，所述导电电极表面和所述电极连杆表面均镀金。

进一步，所述2个电极连杆间的投影距离、所述2个注入嘴间的投影距离均＞2cm。

进一步，所述电光晶体与保护光窗之间的间隙＜1mm。

进一步，所述离子液体腔的厚度＜10mm。

本发明的有益效果如下：

1、采用离子液体作为电极，取消了复杂的放电腔结构和气体放电过程，省略了利用高电压将气体电离为等离子体的步骤，驱动源工作电压低，大大降低了驱动源成本；

2、离子液体腔无需抽真空，省略了造价昂贵的充排气系统，简化了结构，明显降低了系统的成本；

3、离子液体在离子液体腔内形成一层离子液体膜，该离子液体膜没有损伤阈值的限制，可以用于微口径到大口径激光器的调Q和级间隔离；

4、对于半波电压较低的DKDP(磷酸二氘钾晶体)、KTP(磷酸钛氧钾晶体)等电光晶体，无需使用电容分压方式即可实现纵向普克尔效应；

5、采用外光窗和保护光窗密封形成离子液体腔，既简化了结构，减少了激光需通过的界面个数，又避免了电光晶体被离子液体腐蚀。

附图说明

图1为本发明的整体结构正视图；

图2为本发明的整体结构的俯视图。

图中：1-主体，2-外光窗，3-离子液体腔，31-导电电极，4-保护光窗，5-电光晶体，6-电极连杆，7-注入嘴。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一：

如图1、图2所示，一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，包括主体1、2个外光窗2、2个保护光窗4、电光晶体5、2个电极连杆6、2个注入嘴7，所述主体1为只有侧面、无上下端面的扁平柱体，所述主体设有2个电极孔和2个注入孔，所述注入嘴7封装于注入孔内，所述电光晶体5、2个外光窗2、2个保护光窗4平行固定连接于主体1内，排列次序为：外光窗2、保护光窗4、电光晶体5、保护光窗4、外光窗2，所述电光晶体5在通光面上的投影小于所述保护光窗4和外光窗2，所述电光晶体5与保护光窗4之间存在间隙，所述电光晶体5与保护光窗4之间的间隙＜1mm。

所述外光窗2和保护光窗4与主体密封连接，相邻的外光窗2和保护光窗4之间形成离子液体腔3，所述离子液体腔3为扁平柱体，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平多棱柱体，所述多棱柱体为至少包含3条棱的柱体，所述主体1与所述离子液体腔3形状相同，即所述主体1与所述离子液体腔3同为扁平圆柱体或者扁平多棱柱体，所述离子液体腔3的侧面为主体1的部分内表面，所述离子液体腔3的厚度＜10mm，离子液体腔3的内侧面环绕设有环状的导电电极31，当所述离子液体腔3为扁平圆柱体时，所述导电电极31为圆环状，当所述离子液体腔3为扁平多棱柱体时，所述导电电极31为多边形环状，所述导电电极31的宽度与离子液体腔3的内侧面宽度相同，所述离子液体腔3均与1个电极孔和1个注入孔相通，所述电极连杆6通过电极孔与导电电极31相连，所述导电电极31表面和所述电极连杆6表面均镀金。为了增加绝缘距离，所述2个电极连杆6间的投影距离、所述2个注入嘴7间的投影距离均＞2cm。离子液体腔3无需抽真空，省略了造价昂贵的充排气系统，简化了结构，明显降低了系统的成本。采用外光窗2和保护光窗4密封形成离子液体腔3，既简化了结构，减少了激光需通过的界面个数，又避免了电光晶体5被离子液体腐蚀。

由所述注入嘴7向离子液体腔3中注入离子液体，所述离子液体腔3内离子液体为碘化1,3-二甲基咪唑，所述离子液体为卤素类离子液体、含氟类离子液体、酸性类离子液体、碱性类离子液体、过渡金属类离子液体、稀有元素类离子液体中的一种，所述电光晶体5为磷酸二氢钾晶体，还可以为磷酸二氘钾晶体、磷酸钛氧钾晶体中的一种。所述主体1为陶瓷或者玻璃材质，所述环状的导电电极31为不锈钢圆环，用于所述电极连杆6、注入嘴7的密封连接材料均为环氧树脂。对于半波电压较低的DKDP(磷酸二氘钾晶体)、KTP(磷酸钛氧钾晶体)等电光晶体5，无需使用电容分压方式即可实现纵向普克尔效应。

具体工作时，2个电极连杆6分别与开关脉冲发生器负载电阻的高压端和低压端连接，开关脉冲发生器输出的电压到来时，通过离子液体腔3中的离子液体对普克尔盒充电，此时普克尔盒等效于一个平板电容，普克尔盒充满电之后，电光晶体5处于两块离子液体薄层形成的均匀电场之中。当电光晶体5两端电压保持在的半波电压值时，通过电光晶体5的线偏振光的偏振态将偏转90°，实现普克尔盒的功能。采用离子液体作为电极，取消了复杂的放电腔结构和气体放电过程，省略了利用高电压将气体电离为等离子体的步骤，驱动源工作电压低，大大降低了驱动源成本。离子液体在离子液体腔3内形成一层离子液体膜，该离子液体膜没有损伤阈值的限制，可以用于微口径到大口径激光器的调Q和级间隔离。本发明的普克尔盒既能够单次工作，也能够重复工作。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，包括主体、电光晶体、2个外光窗、2个电极连杆、2个注入嘴，所述主体为扁平柱体，所述主体设有2个电极孔和2个注入孔，所述注入嘴封装于注入孔内，其特征在于，

还包括2个保护光窗，所述电光晶体、2个外光窗、2个保护光窗平行固定连接于主体内，排列次序为：外光窗、保护光窗、电光晶体、保护光窗、外光窗，所述电光晶体与保护光窗之间存在间隙；

所述相邻的外光窗和保护光窗之间形成离子液体腔，所述离子液体腔为扁平柱体，内侧面环绕设有环状的导电电极，所述离子液体腔均与1个电极孔和1个注入孔相通，所述电极连杆通过电极孔与导电电极相连。

2.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平多棱柱体，所述多棱柱体为至少包含3条棱的柱体，所述主体与所述离子液体腔形状相同。

3.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述离子液体腔内离子液体为卤素类离子液体、含氟类离子液体、酸性类离子液体、碱性类离子液体、过渡金属类离子液体、稀有元素类离子液体中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述电光晶体为磷酸二氢钾晶体、磷酸二氘钾晶体、磷酸钛氧钾晶体中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述导电电极表面和所述电极连杆表面均镀金。

6.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述2个电极连杆间的投影距离、所述2个注入嘴间的投影距离均＞2cm。

7.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述电光晶体与保护光窗之间的间隙＜1mm。

8.根据权利要求1所述的一种采用离子液体作为电极的纵向普克尔盒，其特征在于，所述离子液体腔的厚度＜10mm。