CN105849988A - 分子氧激光振荡器 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供一种分子氧激光振荡器，以便能够由激发态的单线态氧(O2(1Δg))直接引起激光振荡。根据本实施例的分子氧激光振荡器(100)包括：激发态氧发射器(130)，其上设有旋转盘(204)；以及激光共振器(102)，其位于激发态氧发射器(130)正上方且直接联接到该激发态氧发射器。对于根据本实施例的分子氧激光振荡器(100)，还可以允许在激发态氧发射器(130)与激光共振器(102)之间设有分隔件(112)。

Description

分子氧激光振荡器
技术领域
本发明涉及一种氧激光振荡器，其目的是从激发态氧分子获得直接激光振荡。
背景技术
已知单线态氧分子(O2(1Δg))是通过氯气与过氧化氢溶液(H2O2)和氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的混合溶液的化学反应而产生。化学氧碘激光(通常称为COIL，COIL是化学氧碘激光的缩写)是通常所知的1.315um的高能量激光，其通过将O2(1Δg)的能量传递到碘原子(I)(即，从处于基态的I(2P1/2)产生处于激发态的I(2P3/2))而操作为激光。非专利文献1至4说明了化学氧碘激光。
历史上，所谓“喷洒器”(sparger，起泡装置)通常被用于上述化学反应来产生单线态氧(singlet oxygen，单态氧)发生器，这在非专利文献5中被概述。在喷洒器中，泡状氯气经过H2O2和(KOH或NaOH)的混合溶液，该溶液被称为基础过氧化氢(BHP)。更具体而言，喷洒器在从1977年(刚好在COIL被发明后)到1990年代中期最多地被使用。
而在1980年代中，使用所谓“湿壁法”，在该方法中氯气接触被BHP溶液湿润的壁。特别地，在一种湿壁法中使用的旋转盘发生器被广泛地使用到1990年代后期，因其可以容易地增加BHP溶液的供给量。
在此之后，则使用所谓的喷雾发生器，其有助于高功率的COIL操作。在喷雾发生器中，BHP溶液经由喷嘴被喷射，且与氯气起反应。由于BHP溶液总表面积很大，因此在短时间内引发大量的化学反应。
然而，喷雾发生器从所喷射的BHP溶液产生BHP溶液的液滴。由于这些液滴被输送到激光腔中，该液滴已被指出对激光振荡有不利影响。因此，现已开发出了所谓的“气溶胶发生器”。由于抑制了产生较大液滴，该方法被认为是产生单线态氧分子的最先进的方法之一。
利用从激发态O2(1Δg)到碘的能量传递作为化学氧碘激光的原因之一在于，从O2(1Δg)直接产生激光是被认为是困难的。实际上，并无关于从O2(1Δg)直接产生激光的报告。然而，有报告声称在旨在实现O2(1Δg)直接产生激光的实验中探测到弱光。在该实验中，没有执行证实激光(存在)的光谱观测。非专利文献6是是声称从O2(1Δg)直接产生激光成功的唯一报告。根据非专利文献6，虽然确认产生了氧激光，但却只产生了少量的能量。由于在该实验之后没有其它由O2(1Δg)直接产生激光的相关报告，所以氧激光被认为非常难以实现。
直接由O2(1Δg)发出激光困难的原因是，O2(1Δg)的自发发射寿命相当长，使得与自发发射寿命成反比例的激光增益(laser gain)相当小。然而，小增益并不意味着不可能产生激光。这只是意味着产生激光是困难的。因此，人们认为如果增益长度相当长，则是有可能产生激光的。非专利文献7中示出了产生激光的可能性，其中包括实验的理论思考与O2(1Δg)产生激光的目的一起被描述。
人们认为如果在短时间内产生了大量的O2(1Δg)，则高压力的O2(1Δg)可在瞬间填充激光腔的内部。这样就提供了高增益，且可以使得产生激光更容易。因此，人们认为脉冲激光操作使得产生激光更容易。非专利文献6和7涉及旨在进行脉冲激光操作的实验。
引文列表
非专利文献
非专利文献1：Stephen C.Hurlick等人，“波音公司的COIL技术进展(COILtechnology development at Boeing)”，Proceedings of SPIE，第4631期，101-115页(2002)；
非专利文献2：Masamori Endo，“日本的COIL发展史：1982-2002(History of COILdevelopment in Japan：1982-2002)”，Proceedings of SPIE，第4631期，116-127页(2002)；
非专利文献3：Edward A.Duff和Keith A.Truesdell，“化学氧碘激光技术及其发展(Chemical oxygen iodine laser(COIL)technology and development)”，Proceedingsof SPIE，第5414期，52-68页(2004)；
非专利文献4：Jarmila Kodymova，“COIL-化学氧碘激光：发展和应用中的进步(COIL-Chemical oxygen iodine laser:advances in development andapplications)”，Proceedings of SPIE，第5958期，595818页(2005)；
非专利文献5：Kevin B.Hewett，“单线态氧发生器-化学氧碘激光的核心：过去、现在和将来(Singlet oxygen generators-the heart of chemical:past,present andfuture)”，Proceedings of SPIE，第7131期(2009)；
非专利文献6：Hironari Miyajima，“基于单线态激发态氧的激光振荡器发展的调查(Investigation of a laser oscillator development based on singlet excitedoxygen)”，庆应大学理工学部毕业论文，1986年；
非专利文献7：Masamori Endo等人，“化学泵送的O2(a-X)激光(ChemicallyPumped O2(a-X)Laser)”，Applied Physics B，第56期，71-78页(1993)；
非专利文献8：Wolfgang O.Schall等人，“旋转盘发生器的流体力学方面(FluidMechanic Aspects for Rotating Disc Generators)”，Proceedings of SPIE，第3574期，265-272页(1998)；
非专利文献9：Karin M.Grunewald等人，“COIL性能上的气体混合效果(Effectsof the Gas Mixing on COIL Performance)”，Proceedings of SPIE，第3574期，315-320页(1998)。
发明内容
技术问题
然而，关于非专利文献7，在O2(1Δg)的生成中产生了非常小的BHP溶液的液滴(其被称为雾)。据指出，由于对辐射的散射，这种雾成为激光的阻碍。一种多孔管发生器被用作气溶胶发生器，且因此其不能抑制雾的产生。虽然可考虑使用过滤器来从雾中分离O2(1Δg)，但是据预期O2(1Δg)将会失活并且/或者氧传递下降。因此，在激光腔中填充足够高压力的O2(1Δg)变得困难。
本发明能够解决上文所述的阻碍氧激光振荡器产生激光的问题，且能够提供一种氧激光振荡器，其具有能够容易地产生脉冲激光的构造。
技术方案
为解决上文提到的问题，根据本发明的氧激光振荡器采用旋转盘发生器作为单线态氧发生器，且将激光腔置于氧发生器的正上方。非专利文献5、8和9中描述了旋转盘发生器。
旋转盘发生器利用基于表面反应的化学反应以产生O2(1Δg)，而气泡发生器和喷雾发生器利用BHP液滴的流放。非专利文献7中所示的气溶胶发生器产生BHP雾。与气泡发生器、喷雾发生器和气溶胶发生器相比，旋转盘发生器通过平静的表面反应来产生O2(1Δg)。因此，使用旋转盘发生器的方法几乎不产生液滴。
然而，简单地利用旋转盘发生器作为常规COIL中的单线态氧发生器(SOG)，导致了下列问题。常规的旋转盘发生器具有图10中所示的结构。在SOG 901中，BHP溶液906被填充。围绕旋转轴905旋转的旋转盘904附接在SOG 901中。由箭头907表示的氯气被供给到BHP溶液906。因此，通过BHP溶液与氯气之间的反应而在SOG 901中产生O2(1Δg)。O2(1Δg)如箭头908所表示地流过反应部902。
多个碘原子喷射器909被置于反应部902中。因此，碘原子和O2(1Δg)的混合物如箭头910所表示地流过反应部902。通过碘原子与O2(1Δg)之间的反应而在反应部902中产生激发态碘原子。激发态碘原子经过反应部902，并进入激光腔903中。因此，激光腔903被激发态碘原子填充。反应部902如箭头902所表示地通过激光腔903而被泵空。
反应部902可以是足够长的，以便将快速流动的O2(1Δg)与碘原子良好地混合。所以，激光腔903的内部容积仅包括了填充有O2(1Δg)的总容积的10-30％。并且，激光光线的光轴OA9垂直于纸面。
在本发明中，SOG和激光腔可紧密地连接。这使得通过除以总容积得到的激光腔的比率能增大到超过80％之高。所以，如果产生相同质量的O2(1Δg)，激光腔所填充的O2(1Δg)的压力比常规COIL的压力高3-9倍。所以，能够获得高增益，并且更容易产生激光。
虽然为了获得高增益而需要在短时间内产生高压O2(1Δg)，但是可以通过在短时间内喷射大量的氯气，通过产生大量化学反应来获得高增益。因此，尽管采用的是表面反应，但快速流动的氯气可能从BHP溶液的表面产生较大的液滴。当液滴进入激光腔时，液滴可能影响激光产生。因此，在本发明中，在SOG与激光腔之间设置有分隔壁。
旋转盘发生器的旋转轴可由管制成以便抑制液滴产生。冷却剂可流过该管。这使旋转盘能够被冷却。因此，覆盖旋转盘表面的BHP溶液被冷却到几乎与旋转盘相同的温度。由于BHP溶液越冷，粘度越高，因此BHP溶液的表面张力增大。因此，当快速流动的氯气在溶液的表面上流动时，几乎不形成液滴。旋转盘和旋转轴可由耐腐蚀性金属制成。
BHP溶液的温度越低，越不容易产生液滴。在本发明中，冷却剂可流过旋转轴来冷却BHP溶液，而不是从外部将预先冷却的BHP溶液供给到SOG中。由于产生O2(1Δg)的化学反应通过其反应热来加热BHP溶液，因此仅从外部供给预冷却的BHP溶液的温度会迅速增加。另一方面，由于旋转盘可以被持续冷却，因此即便O2(1Δg)连续被产生，本发明也能够将BHP溶液保持在低温。
上文所提到的通过使冷却剂在旋转轴内部流动来进行冷却的另一个优点是，即使转速较低，接触旋转盘的BHP溶液仍可被充分冷却。因此，转速可以降低。当转速较低时，由于离心力变小，可以抑制液滴产生。而在从溶液容器的外侧来冷却BHP溶液的情况下，转速可能要足够高以使盘上的溶液被保持在低温。这样容易导致液滴产生。
有益效果
本发明提供了一种能容易地产生脉冲激光的氧激光振荡器。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的氧激光振荡器100的断面图；
图2是描述从氧激光振荡器100的旋转盘104产生液滴的说明图；
图3是从氧激光振荡器100的旋转盘104产生液滴的说明图；
图4是从旋转盘104通过离心力产生液滴119B的说明图；
图5是氧激光振荡器100的旋转盘104和旋转轴105的立体图；
图6是氧激光振荡器100的断面侧视图；
图7是使冷却剂流入和流出氧激光振荡器100的旋转轴105的结构的断面图；
图8是根据本发明一实施例的氧激光振荡器200的断面图；
图9是根据本发明一实施例的氧激光振荡器300的断面图；以及
图10是使用旋转盘发生器的COIL的断面图。
具体实施方式
现参照附图描述本发明的多个示例性实施例。下文描述的这些示例性实施例为本发明的示例，而本发明并不局限于这些示例性实施例。应注意的是在说明书和附图中由相同附图标记指示的部件表示相同的部件。
第一实施例
下面将基于图1描述根据本发明的第一实施例。图1示出了显示根据本发明的氧激光振荡器100的断面构造，该断面构造垂直于激光的光轴OA1。氧激光振荡器100具有激光腔102和单线态氧发生器(SOG)130。氧激光振荡器100具有将激光腔102的壳体101A(激光束从中穿过)与SOG 130的壳体101B整合的结构。壳体101A和101B均是厚壁管。该厚壁管由耐BHP溶液和氯气腐蚀的金属制作。
壳体101B填充有BHP溶液103。旋转盘104被可旋转地置于壳体101B中。在壳体101B中，旋转盘104能绕旋转轴105旋转。旋转轴105的方向平行于旋转盘104的厚度方向。旋转轴105垂直于图1的纸面。旋转轴105位于旋转盘104的中心处。
旋转盘104的一半以上被浸没到BHP溶液中。壳体101A和101B的理想材料是镍基合金，如蒙乃尔合金、因科镍合金或哈斯特洛合金，因为镍基合金具有高耐腐蚀性。此外，透明的聚氯乙烯管可被用于壳体101A和101B以便观察其内部。
举例来说，壳体101B呈圆筒形，其纵向位于垂直于纸面的方向。壳体101B的内部空间大于旋转盘104的外径。壳体101B具有喷射管108、供给管115和排出管117。喷射管108连接到壳体101B的上部位置。供给管115和排出管117连接到壳体101B的下部位置。供给管115和排出管117位于喷射管108下方。举例来说，喷射管108在比旋转轴105的位置更高的位置处连接到壳体101B。供给管115和排出管117在比旋转轴105的位置更低的位置处连接到壳体101B。这些喷射管108、这些供给管115和这些排出管117可分别沿垂直于纸面的方向排列。
通道121连接到壳体101B。通道121在比喷射管108的位置更高的位置处连接到壳体101B。通道121将壳体101B的内部空间连接到壳体101A的内部空间。即是说，通道121的一端连接到壳体101B而另一端连接到壳体101A。激光腔位于SOG的正上方且与SOG 130直接连接。即是说，激光腔通过通道121直接连接到SOG 130。
旋转盘104沿箭头106所示的方向绕旋转轴105旋转。因此，旋转盘104的未浸没到BHP溶液130中的上部的表面被BHP溶液所103覆盖。旋转盘104也由耐腐蚀性金属制成。旋转轴105是金属管。被冷却到-20摄氏度的冷却剂流入旋转轴105的内部。由于旋转轴105和旋转盘104由金属制成，所以旋转轴105和旋转盘104具有高导热性。因此，旋转盘104被保持为大约-20摄氏度。旋转盘104和旋转轴105的材料优选为具有高耐腐蚀性的镍基合金。
为了产生O2(1Δg)，将氯气沿着箭头107所示的方向供给。随后氯气通过喷射管108喷射到壳体101B内。喷射管108具有能够被打开或关闭的阀109。即是说，阀109刚好位于壳体101B前方，且阀109仅在产生O2(1Δg)时打开。当氯气被供给到壳体101B时，氯气在旋转盘104的表面处与BHP溶液反应。该反应产生O2(1Δg)。
在壳体101B中产生的O2(1Δg)如虚线箭头110所示地流过通道121。然后，O2(1Δg)流入到激光腔102。虽然图1中仅示出一个喷射管，但实际上多个喷射管108沿着垂直于纸面的方向排列。
旋转轴105为中空管。冷却剂流过旋转轴105的中空部。这样就将旋转轴105和旋转盘104保持在低温。当旋转盘104被保持在-20摄氏度时，BHP溶液能被保持在与旋转盘104几乎相同的温度。因此，BHP溶液的粘度变为30mPa·s，这是0摄氏度时的粘度的三倍。这样使得即使氯气快速地流到旋转盘104的表面，仍难于将覆盖着旋转盘的表面的BHP溶液吹掉。而且，高粘度会抑制BHP溶液被旋转盘104的离心力吹掉。非专利文献8描述了BHP溶液的粘度。BHP溶液的粘度在0摄氏度时是10mPa·s，而在-20摄氏度时是30mPa·s，这是0摄氏度时的粘度的三倍。
即使快速流动的氯气可能将旋转盘104的表面上的BHP溶液吹去，BHP溶液的粘度也是变高的。因此，产生的液滴不会像雾一样小，而是具有相对大的尺寸。因此液滴不会与如虚线110所示地流动的O2(1Δg)一同被送入激光腔102。
还是在这一构造中，分隔壁111位于激光腔102下方以便分开壳体101A与壳体101B。因此，分隔壁111能阻止液滴从旋转盘104的表面沿直线飞行。这样就防止了液滴穿过激光腔102。虽然分隔壁111是中空壳体101A和101B的一部分，但也可替代性地使用一些板，只要这些板能够被置于旋转盘104与激光腔102之间。然而，通道121形成在分隔壁的右侧上。有必要在壳体101B的一部分中形成一空间以便将O2(1Δg)送入激光腔102中。因此，壳体101b的该部分连接到通道121。
现在将利用图2、图3和图4描述分隔壁111的功能。如图2中所示，由箭头107所示的氯气被以高速喷射到壳体101B中。随后，较大的液滴119可被从旋转盘104的表面吹去且直线飞行。因此，液滴119被图3中所示的分隔壁111阻挡或者进入通道121中。然而，进入通道121中的液滴119仅仅是击打通道121的右侧处的内壁121C。因此，液滴119不会直接进入激光腔102中。
当如图4所示地通过旋转盘104的离心力形成液滴120时，液滴120飞入旋转盘104的圆周的切线的方向。所以，液滴120被分隔壁111阻挡。因此，液滴120不会直接进入激光腔102中。
此外，由于旋转盘10如箭头106所示地顺时针旋转，通道121形成在分隔壁111的右侧上。如上文所述，旋转盘104沿着与从分隔壁111朝向通道121的方向大致相同的方向旋转。因此，通过离心力从旋转盘104吹去的液滴120不会直接进入激光腔102中。换言之，如垂直于旋转轴105的截面所示，在壳体101B的上部中，分隔壁111的位置可处于旋转的上游侧，而通道121的位置可处于旋转的下游侧。
举例来说，在沿着旋转轴105观看SOG 130从而旋转盘104顺时针旋转时，可以看到通道121位于分隔壁111的右侧。另一方面，在沿着旋转轴105观看SOG 130从而旋转盘104逆时针旋转时，通道121位于分隔壁111的左侧。因此，在垂直于旋转轴105的平面视图中，通道121与分隔壁111之间的相对位置由旋转盘104的旋转方向决定。在图1中，分隔壁111位于旋转轴105的正上方。通道121位于旋转轴105的右侧。
此外，在即将进行激光操作之前，激光腔102通过排气管112被提前抽空，如图1中所示。为此目的，位于激光腔102正上方的阀113提前打开，随后激光腔102沿着箭头114所示的方向被泵空(抽空)。在泵空之后，阀113被关闭以使所产生的O2(1Δg)能够填充激光腔102内部。总之，在阀113被关闭后，壳体101A的内部空间被O2(1Δg)填充。由于阀113位于靠近壳体101A的位置，位于阀113前面且处于壳体101A外侧的死空间(dead space)较小。即是说，在排气管112中，阀113被设置为紧邻壳体101A。未示出的真空泵被连接到排气管112。
如上文所描述的，在氧激光振荡器100中，壳体101B(其形成SOG 130)直接连接到壳体101A(其形成激光腔102)。因此，在关闭阀113之后，所产生的O2(1Δg)填充激光腔102，激光腔102的空间几乎是O2(1Δg)能够填充的全部空间。由于被O2(1Δg)填充的全部体积占据激光腔102的体积的百分比为大约90％，因此死空间变得非常小。因此，易于以高压的O2(1Δg)来填充激光腔102。由此，可取得高增益，并且可以容易地获得脉冲激光。
此外，BHP溶液103如箭头116A所示地通过供给管115被供给，并且积蓄在壳体101B的下部中。冷却的BHP溶液能够通过供给管115被供给。由于通过用于产生O2(1Δg)的化学反应而在BHP溶液103中产生了H2O，BHP溶液103的浓度降低。因此，H2O和BHP溶液103如箭头116B所示地通过排出管117被排出。与排出的BHP溶液关联地，产生的盐被移除，使上述浓度被控制，随后BHP溶液通过供给管115被再次供给到壳体101B。
图5示出旋转盘104和旋转轴105的立体图。多个旋转盘104被紧密放置。换言之，多个旋转盘104被同轴地对齐。所有这些旋转盘104都具有相同的尺寸。所有这些旋转盘104都被旋转轴105贯穿而被固定。即是说，旋转轴105贯穿上述多个旋转盘104。因此，这些旋转盘104围绕旋转轴105旋转。
冷却剂如箭头118A所示地流入旋转轴105中，且如箭头118B所示地流出。因此，旋转轴105和接触旋转轴105的旋转盘104能够被保持在低温。采用上述多个旋转盘104能够使产生O2(1Δg)的化学反应的总表面积增大。
图6示出氧激光振荡器100的断面图的侧视图。激光腔102由附接在壳体101A的两端的总反射器131和输出镜132组成。总反射器131附接到圆筒形壳体101A的一端，而输出镜132附接到另一端。在总反射器131处激光辐射发生反射且进入输出镜132中。激光辐射的一部分从输出镜132被抽取，而其剩余部分被朝向总反射器131反射。因此，激光被抽取为LA1。圆筒形壳体101B和圆筒形壳体101A被彼此平行地放置。激光的光轴大致平行于旋转轴105。
管形的旋转轴105可旋转地附接到马达123。旋转轴105由控制冷却剂流动的流动控制器124A和流动控制器124B保持。此配置的细节在作为流动控制器124A的断面图的图7中示出。旋转轴105由两个O型环126A和126B保持且密封。由于流动控制器124A保持旋转轴105，所以冷却剂如箭头所示地流动。因此，冷却剂能够流动并循环而不会从旋转轴105的内部泄漏。虽然图6中未示出，但可类似地将O型环附接到壳体101B的被旋转轴105贯穿的两个壁。
将流动控制器124A连接到流动控制器124B的管125具有冷却装置127，该冷却装置127能够将流过管125的冷却剂保持为恒温。关于冷却剂，理想的是使用一种在-20摄氏度不会冻结并且不会腐蚀金属的冷却剂。一种这样的冷却剂未Galden(一种氟化流体)。还可使用乙醇。
第二实施例
接下来，将参照图8描述根据本发明的第二实施例。图8示出氧激光振荡器200的断面图。氧激光振荡器200具有激光腔202，其是由大直径厚壁管制成的壳体201A形成，以获得大的模容量(mode volume，模态体积)。因此，氧激光振荡器200被设计为比图1中所示的氧激光振荡器100产生更高的激光能量。
为了产生此高激光能量，SOG 230具有双排旋转盘204A和204B。这样的构造不同于第一实施例的构造。与第一实施例类似的内容的说明将被省略。
旋转盘204A和204B被并排地对齐。旋转盘204A的旋转轴205A和旋转盘205B的旋转轴205B彼此平行。旋转盘204A的旋转方向和旋转盘205B的旋转方向相反(如图8中的箭头所示)。在图8中，旋转盘204A逆时针旋转而旋转盘204B顺时针旋转。为防止旋转盘204A和旋转盘204B彼此干涉，旋转轴205A被安置为与旋转轴205B分隔开。
虽然图8中仅示出两个盘，但是旋转盘204A和旋转盘205B是由沿着垂直于纸面方向对齐的多个盘构成。由于这类似于在图5等图中示出的构造，因此省略其详细说明。旋转轴205A和旋转轴205B是中空的，以便于冷却剂在它们内部流动。由于这同样类似于图6、图7等图中所示的构造，故省略其详细描述。
从安装在壳体201B下部处的喷射管208供给用于启动(引发)化学反应的氯气。氯气从下方流过喷射管208，且如箭头所示地从喷射管208的上端被射出到右边和左边。喷射管208附接在旋转盘204A与旋转盘205B之间。喷射管208穿过壳体201B的底部且延伸到BHP溶液203的溶液液面上方。
供给管215A和供给管215B连接到壳体201B的下部。供给管215A和215B被安装在壳体201B的底部。BHP溶液如箭头216A和216B所示地通过供给管215A和215B流入壳体201B。排出管217A和排出管217B连接在壳体201B的侧表面。排出管217A和排出管217B连接在壳体201B的相对的侧表面。在这样的结构中，排出管217A连接在壳体201B的左侧，而排出管217B连接在壳体201B的右侧。如上文所述，通过与氯气的化学反应使BHP溶液的浓度降低。因此，浓度降低的BHP溶液通过排出管217A和217B被排放出，如箭头218A和218B所示。
分隔壁211位于旋转盘204A和旋转盘204B上方。分隔壁211是壳体201A的一部分。即便由于氯气而使粘附在旋转盘204A或旋转盘204B表面上的BHP溶液流掉而产生液滴，这些液滴也不能直接进入激光腔202中。
分隔壁211位于旋转轴205A和旋转轴205B上方。对于顺时针旋转的旋转盘204B，通道221B位于分隔壁211的右侧上。而对于逆时针旋转的旋转盘204A，通道221A位于分隔壁211的左侧上。因此，分隔壁211位于通道221A与通道221B之间。
块体(block)222附接在旋转盘204A和旋转盘204B的正上方以形成供氯气流入其中的空间。块体222位于分隔壁211的正下方。块体222以如上所述的方式附接，而使得氯气仅靠近旋转盘204A和旋转盘204B的表面流动。这样就防止了氯气进入激光腔202中而不接触BHP溶液。块体222还具有降低死空间的功能。因此，O2(1Δg)能够填充的体积占激光腔202的体积的百分比高达约90％。块体222的材料优选为具有耐腐蚀性和良好机加工性的材料。因此，理想的(材料)例如为氟基树脂，比如特氟龙(注册商标)，或者聚丙烯。
在上述实施例中，由于采用了双排旋转盘204A和204B，因此盘的数量可以增多。所以，增大了产生O2(1Δg)的化学反应的表面积。因此，O2(1Δg)的产生率能够增大，这使得能够获得高激光输出能量。
第三实施例
接下来，将参照图9描述根据本发明的第三实施例。图9是氧激光振荡器300的断面图。氧激光振荡器300具有激光腔302，激光腔302是由大直径厚壁管制成的壳体301A形成，以获得大的模容量。因此，采用双排旋转盘304A和304B来产生O2(1Δg)。
氧激光振荡器300具有双排旋转盘304A和304B以便产生高激光输出能量。这样的构造不同于第一实施例的构造。与第一实施例类似的内容的说明将被省略。旋转轴305A和旋转轴305B是中空的，以便使冷却剂流入旋转轴305A和305B。
旋转盘304A和旋转盘305B的旋转方向与图8中所示的旋转盘204A和204B的旋转方向相反。举例来说，在垂直于旋转轴305A的截面中，旋转盘304B和旋转盘304A从右到左地对齐。置于左侧的旋转盘304A顺时针旋转，而置于右侧的旋转盘304B逆时针旋转。
两个喷射管308A和308B被置于旋转盘304A或旋转盘304B的外部。举例来说，喷射管308A(其将氯气供给到旋转盘304A)连接在壳体301B的左侧表面，而喷射管308B(其将氯气供给到旋转盘304B)连接在壳体301B的右侧表面。氯气如箭头307A和307B所示地被供给。当阀309A和309B打开时，氯气流入壳体301B中，这样就引发了产生O2(1Δg)的化学反应。
两个供给管315A和315B分别连接在旋转盘304A和旋转盘304B的外部。供给管315A连接在壳体301B的左侧表面的下部，而供给管315B连接在壳体301B的右侧表面的下部。BHP溶液如箭头316A和316B所示地通过供给管315A和供给管315B被供给到壳体301B。排出管317连接在壳体301B的底部。排出管317在水平方向上位于旋转盘304A与旋转盘304B之间。由于化学反应而浓度降低的BHP溶液如箭头318所示地通过排出管317被排放出。
在本实施例中，两个块体322A和322B附接到壳体301B的内部，以形成一空间，为进行化学反应而喷射的氯气流入该空间中。块体322A和322B防止氯气直接进入激光腔302中而不接触BHP溶液。正如块体222那样，块体322A和块体322B的理想材料是特氟龙(注册商标)、聚丙烯或类似材料。
在本实施例中，在双排旋转盘304A和304B处产生的O2(1Δg)通过单个通道321被供给到激光腔302中。通道321位于光轴OA3的正下方。对于顺时针旋转的旋转盘304A，通道321位于分隔壁311A的右侧，而在逆时针旋转的旋转盘304B中，通道321位于分隔壁311B的左侧。
这样就简化了构成激光腔302的壳体301A的制造。换言之，可通过在壳体301A的材料的管上形成宽缝来形成通道321。
如果氯气使粘附在旋转盘304A的表面上的BHP溶液流掉，则产生的液滴420如虚线箭头所示地飞行且正好撞击分隔壁311B的边缘。因此，液滴320难以进入激光腔302中。虽然分隔壁311A和311B是壳体301A的一部分，它们仍然被特别称为“分隔壁”，因为它们位于旋转盘304A和304B的正上方以便阻挡液滴。
在上述实施例中，由于采用双排旋转盘304A和304B，旋转盘的数量能够增多。所以，产生O2(1Δg)的化学反应的表面积可以增大。因此，O2(1Δg)的产生率可以增大，这样能够产生高激光输出能量。
虽然在第一至第三实施例中，旋转盘进行旋转以便产生O2(1Δg)，但是替代性地也可以旋转其它形状的板。能够使不同于圆盘形的其它形状的旋转盘来旋转。换言之，可通过将氯气供给到浸没在BHP溶液中的旋转盘来产生O2(1Δg)。
尽管已参照本发明的多个示例性实施例来具体地阐示和描述了本发明，但本发明包含不会消极地影响其目的和益处的各种改变，并且不局限于这些示例性实施例。
工业实用性
根据本发明，能够实现一种氧激光振荡器，且能够产生脉冲激光。特别地，由于容易进行放大，所以能够通过采用储存高容量单氧分子的大容量腔室来产生极大能量的脉冲激光。因此，本发明适用于需要极大能量脉冲激光的惯性约束聚变的驱动器，或者是用于摧毁危险飞行物的装置。
附图标记列表
100 氧激光振荡器
101A，101B 壳体
102 激光腔
103 BHP溶液
104 旋转盘
105 旋转轴
106 旋转方向
107 氯气流动方向
108 喷射管
109 阀
110 流动方向
111 分隔壁
112 排气管
113 阀
114 排气方向
115 供给管
116A，116B BHP溶液流动方向
117 排出管
118A，118B BHP溶液流动方向
119 通过接触氯气的液滴的流动方向
120 通过离心力的液滴的流动方向
121 通道
121C 内壁
123 马达
124A，124B 流动控制器
125 管
126A，126B O型环
127 冷却装置
131 总反射器
132 输出镜
200 氧激光振荡器
201A，201B 壳体
202 激光腔
203 BHP溶液
204A，204B 旋转盘
205A，205B 旋转轴
207 氯气流动方向
208 喷射管
211 分隔壁
212 排气管
213 阀
214 排气方向
215A，215B 供给管
216A，216B BHP溶液流动方向
217A，217B 排出管
218A，218B BHP溶液流动方向
221A，221B 通道
222 块体
300 氧激光振荡器
301A，301B 壳体
302 激光腔
303 BHP溶液
304A，304B 旋转盘
305A，305B 旋转轴
307A，307B 氯气流动方向
308A，308B 喷射管
311A，311B 分隔壁
312 排气管
313 阀
314 泵送方向
315A，315B 供给管
316A，316B BHP溶液流动方向
317 排出管
318 BHP溶液流动方向
320 液滴流动方向
321 通道
322A，322B 块体
900 COIL
901 SOG
902 单线态氧与碘原子之间的反应部
903 激光腔
904 旋转盘
905 旋转轴
906 BHP溶液
907 氯气
908 单线态氧的方向
909 碘原子喷射器
910 单线态氧与碘原子的流动方向
912 排气方向
LA1 激光
OA1，OA2，OA3，OA9 光轴

Claims (5)

1.一种氧激光振荡器，包括：
单线态氧发生器，具有旋转板；以及
激光腔，位于所述单线态氧发生器的正上方并且直接连接到所述单线态氧发生器。
2.根据权利要求1所述的氧激光振荡器，还包括：
分隔壁，位于所述单线态氧发生器与所述激光腔之间。
3.根据权利要求1所述的氧激光振荡器，其中，所述旋转板的轴呈中空形状，并且冷却剂流过所述旋转轴的内部。
4.根据权利要求2所述的氧激光振荡器，其中，当沿着所示旋转轴观看所述单线态氧发生器从而所述旋转板顺时针旋转时，位于所述单线态氧发生器与所述激光腔之间的、所述单线态氧流过的通道位于所述分隔壁的右侧。
5.根据权利要求1所述的氧激光振荡器，其中，所述单线态氧发生器的壳体和所述激光腔的壳体呈圆筒状。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01200685A (ja) * 1988-02-04 1989-08-11 Kawasaki Heavy Ind Ltd よう素レーザー装置
JPH02181991A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Ind Res Inst Japan 可視光レーザー装置
JPH07249813A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 励起酸素発生器及びその運転方法
US5900219A (en) * 1994-11-29 1999-05-04 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft -Ung Raumfahrt E.V. Generator and process for generating a product gas

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563894A (en) * 1978-11-06 1980-05-14 Nec Corp Gas laser tube and manufacturing method thereof
JP2544132B2 (ja) * 1987-03-31 1996-10-16 財団法人 工業開発研究所 励起酸素発生装置
US5229100A (en) * 1988-06-13 1993-07-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Rotating disk singlet oxygen generator
RU2091939C1 (ru) * 1995-09-05 1997-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Способ получения синглетного кислорода и устройство для его осуществления
JP2000124535A (ja) * 1998-10-13 2000-04-28 Tokai Univ 励起酸素発生装置
US6650681B1 (en) * 2000-04-25 2003-11-18 The Boeing Company Sealed exhaust chemical oxygen-iodine laser system
JP3949627B2 (ja) * 2003-08-28 2007-07-25 川崎重工業株式会社 化学レーザ発生装置の吸着排気装置
US7379487B2 (en) * 2005-02-14 2008-05-27 Neumann Information Systems, Inc. Two phase reactor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01200685A (ja) * 1988-02-04 1989-08-11 Kawasaki Heavy Ind Ltd よう素レーザー装置
JPH02181991A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Ind Res Inst Japan 可視光レーザー装置
JPH07249813A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 励起酸素発生器及びその運転方法
US5900219A (en) * 1994-11-29 1999-05-04 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft -Ung Raumfahrt E.V. Generator and process for generating a product gas

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. TAKEHISA: "Proposal of a defense application for a chemical oxygen laser", 《PROC. SPIE 9466, LASER TECHNOLOGY FOR DEFENSE AND SECURITY XI》 *
KEVIN B. HEWETT: "Singlet oxygen generators - the heart of chemical oxygen iodine lasers: past, present, and future", 《PROC. SPIE 7131, XVII INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON GAS FLOW, CHEMICAL LASERS, AND HIGH-POWER LASERS》 *

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