CN104701132B - 一种大口径面状单向闪光氙灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径面状单向闪光氙灯，包括一个大口径面状放电腔以及一个与该放电腔口径相等的金属平板电极，放电腔内设置有一环状放电电极，所述放电电极上设有不少于2根放电针，高电压脉冲通过环状电极放电激发放电腔内气体发光，此时的氙气等离子与金属平板电极构成了平板电容结构，从而实现大口径面状单向脉冲闪光，本发明的大口径面状单向闪光氙灯发光口径大、发光均匀，放电等离子体无箍缩现象，用于大口径高功率固体激光器的放大器侧灯箱泵浦，提高泵浦能量的均匀性，既可以在不降低电流密度的情况下，提高泵浦能量，也可以在不降低泵浦能量的情况下，减小电流密度，降低紫移现象对泵浦效率的影响。

Description

一种大口径面状单向闪光氙灯

技术领域

本发明涉及高功率激光器领域，具体而言涉及一种大口径面状单向闪光氙灯。

背景技术

固体激光器可以用很多方法来泵浦，例如灯的辐射、太阳光的辐射、惰性气体中的击波发光、电子激发发光等等。在这些方法中，要属泵浦灯最为成熟，应用最广。

闪光氙灯又叫闪光灯，能在极短的时间内发出强光，象闪电一样一闪而过，是目前除激光器外最亮的光源。闪光氙灯的管壁厚约1-1.5mm，内径为5-10mm，通常灯内充入200-400mmHg的氙气。闪光氙灯虽有许多形状和尺寸，但类型只有两种——管形和球形。管形包括螺旋形、环形、U形、π形和直管形，其中，在高功率固体激光器领域，又以直管形闪光氙灯使用最为广泛。

随着惯性约束聚变研究的发展和进步，固体激光驱动器的规模越来越大，对高功率闪光氙灯的负载能量要求日趋增高，口径也越来越大，直管形闪光氙灯制备技术的难度系数明显加大。

闪光氙灯的发射光谱取决于电流密度，当电流密度增加时，光谱能量分布的重心移向短波段，产生越来越强的短波辐射(紫移现象)。闪光氙灯由于管径有限，随着注入电流的提高，电流密度也在不断增加，使其发射光谱中短波成分占比增加，限制储能介质对泵浦光的吸收。此外，在气体放电过程中，由于等离子体箍缩效应的存在，使得放电通道中部变细，影响了闪光氙灯泵浦均匀性。

当采用面氙灯进行泵浦时，能够大大增加泵浦面，在输入电流不变的情况下可以大幅减小电流密度，减少泵浦光的紫移，提高泵浦效率。也可以在电流密度不变的情况下，提高输入电流，从而提高泵浦能量。但是，现在在高功率固体激光器领域常用的依然是细长的管状氙灯，存在紫移现象严重、泵浦能量低且均匀性差的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种大口径面状单向闪光氙灯，该面状氙灯口径大，紫移现象明显减小，泵浦能量和泵浦均匀性提高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大口径面状单向闪光氙灯，包括放电腔、电极连杆、气体注入嘴，还包括主体、金属平板电极、光窗，所述主体为扁平柱体，所述金属平板电极、放电腔、光窗依次平行镶嵌于主体内，所述金属平板电极与放电腔之间的距离为1-20mm；

所述电极连杆包括电极连杆一和电极连杆二；

所述放电腔为扁平柱体，内侧面环绕设有环状的放电电极，所述放电电极设有不少于2根放电针；

所述主体设有电极孔一、电极孔二、气体注入孔，所述电极孔一和气体注入孔均与放电腔相通，所述电极连杆一密封连接在电极孔一内，所述电极连杆一的一端与所述放电电极相接，所述气体注入嘴密封连接在气体注入孔内，所述电极连杆二密封连接在电极孔二内，所述电极连杆二的一端与所述金属平板电极相接。

进一步，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平四棱柱体，所述主体、金属平板电极、放电腔形状相同。

进一步，所述主体为陶瓷或者玻璃材质。

进一步，所述放电针均匀排列在放电电极上。

进一步，所述放电针为铈钨合金材料。

进一步，所述气体注入嘴注入的气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、水银蒸汽中的一种。

进一步，所述2个电极连杆间的投影距离＞2cm。

进一步，所述放电腔的厚度为1-20mm。

本发明的有益效果如下：

1、本发明采用环状放电电极，通过射频放电实现大口径面状放电，放电等离子体无箍缩现象，提高泵浦能量的均匀性，既可以在不降低电流密度的情况下，提高泵浦能量，也可以在不降低泵浦能量的情况下，减小电流密度，降低紫移现象对泵浦效率的影响；

2、根据氙灯口径大小调整放电针的数量，保证大面积等离子体的形成，设计灵活；

3、本发明设计合理，结构简单科学，适用于多种情况。

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俯视图。

图中：1—主体，2—金属平板电极，3—放电腔，31—放电电极，32—放电针，4—光窗，51—电极连杆一，52—电极连杆二，6—气体注入嘴。

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所示，一种大口径面状单向闪光氙灯，包括主体1、金属平板电极2、放电腔3、光窗4、电极连杆、气体注入嘴6，所述主体1为只有侧面、无上下端面的扁平柱体，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平四棱柱体，所述金属平板电极2、放电腔3、光窗4依次平行镶嵌于主体1内，所述金属平板电极2、放电腔3、光窗4均是与主体1的侧面固定连接，所述主体1、金属平板电极2、放电腔3形状相同，所述金属平板电极2与放电腔3的投影大小相同，所述放电腔3的厚度为1-20mm，所述金属平板电极2与放电腔3之间的距离为1-20mm。

如图2所示，所述电极连杆包括电极连杆一51和电极连杆二52。所述放电腔3为扁平柱体，内侧面环绕设有环状的放电电极31，所述放电电极31设有不少于2根放电针32，所述放电针32的数目根据氙灯的口径进行调整，所述放电针32均匀排列在放电电极31上。所述主体1设有电极孔一、电极孔二、气体注入孔，所述电极孔一和气体注入孔均与放电腔3相通，所述电极连杆一51密封连接在电极孔一内，所述电极连杆一51的一端与所述放电电极相接，所述气体注入嘴6密封连接在气体注入孔内，气体注入嘴6为放电腔3充入气体，所述电极连杆二52密封连接在电极孔二内，所述电极连杆二52的一端与所述金属平板电极2相接，所述2个电极连杆间的投影距离＞2cm，用于增加绝缘距离。根据氙灯口径大小调整放电针32的数量，保证大面积等离子体的形成，设计灵活，结构简单科学，适用于多种情况。

所述气体注入嘴6注入的气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、水银蒸汽中的一种，所述主体1为陶瓷或者玻璃材质，所述环状的放电电极31为不锈钢圆环，所述放电针32为铈钨合金材料，用于所述电极连杆一51、电极连杆二52、气体注入嘴6的密封连接材料均为环氧树脂。

具体工作时，环状放电电极31与金属平板电极2分别连接电极连杆一51和电极连杆二52的一端，电极连杆一51的另一端与驱动源负载电阻高压端相连，电极连杆二52的另一端与驱动源负载电阻低压端相连并接地。驱动源输出的脉冲电压通过环状的放电电极31放电，使由气体注入嘴6注入放电腔3内的气体被击穿形成大面积等离子体，此时金属平板电极2与气体等离子体构成一个平板电容，脉冲电压对该平板电容充电，使其发出高亮度脉冲闪光。采用环状放电电极31，通过射频放电实现大口径面状放电，放电等离子体无箍缩现象，提高泵浦能量的均匀性，既可以在不降低电流密度的情况下，提高泵浦能量，也可以在不降低泵浦能量的情况下，减小电流密度，降低紫移现象对泵浦效率的影响。

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)

1.一种大口径面状单向闪光氙灯，包括放电腔、电极连杆、气体注入嘴，其特征在于，还包括主体、金属平板电极、光窗，所述主体为扁平柱体，所述金属平板电极、放电腔、光窗依次平行镶嵌于主体内，所述金属平板电极与放电腔之间的距离为1-20mm；

所述电极连杆包括电极连杆一和电极连杆二；

所述放电腔为扁平柱体，内侧面环绕设有环状的放电电极，所述放电电极设有不少于2根放电针；

所述主体设有电极孔一、电极孔二、气体注入孔，所述电极孔一和气体注入孔均与放电腔相通，所述电极连杆一密封连接在电极孔一内，所述电极连杆一的一端与所述放电电极相接，所述气体注入嘴密封连接在气体注入孔内，所述电极连杆二密封连接在电极孔二内，所述电极连杆二的一端与所述金属平板电极相接。

2.根据权利要求1所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述扁平柱体为扁平圆柱体或扁平四棱柱体，所述主体、金属平板电极、放电腔形状相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述主体为陶瓷或者玻璃材质。

4.根据权利要求1所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述放电针均匀排列在放电电极上。

5.根据权利要求1或4所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述放电针为铈钨合金材料。

6.根据权利要求1所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述气体注入嘴注入的气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、水银蒸汽中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，2个所述电极连杆间的投影距离＞2cm。

8.根据权利要求1所述的一种大口径面状单向闪光氙灯，其特征在于，所述放电腔的厚度为1-20mm。