CN109378680B - 高功率激光装置无窗口主放大系统 - Google Patents

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Abstract

一种高功率激光装置无窗口主放大系统，包括沿着光路方向依次的变形镜、主放大器、第一空间滤波器、偏振片、反射镜、助推放大器和第二空间滤波器；其特点在于所述的变形镜、主放大器、第一空间滤波器、偏振片、反射镜、助推放大器和第二空间滤波器两两之间靠光管道进行密闭连接，隔离外部污染物沉积在元器件表面，所述的主放大器和助推放大器两端分别设置流场阻挡物，阻挡光管道与主放大器和助推放大器之间的气流交换，所述的偏振片边缘设置一风刀A，隔离自然降尘。本发明具有构思巧妙，简单易行，保证了主放大系统的洁净度，不会带来二次污染，同时有助于降低B积分，提高激光系统的光束质量，有助于提升激光装置的输出能力。

Description

高功率激光装置无窗口主放大系统
技术领域
本发明涉及高功率激光装置，特别是一种高功率激光装置无窗口主放大系统。
背景技术
随着高能密度物理以及聚变研究的发展，对高功率激光系统提出了越来越高的要求，如美国的NIF其输出能量可达MJ量级。主放大器系统由片状放大器、空间滤波器、反射镜、偏振片等光学元器件组成，是高功率激光装置能量放大的关键环节，提供了99％以上的能量，因此对其工作条件提出了极其严格的要求，如片状放大器保持百级洁净工作环境，装置保持万级工作环境等。目前，片状放大器通过两端窗口玻璃密封、充排干燥洁净氮气实现了百级洁净工作环境，整个实验大厅通过改造实现万级洁净环境等。尽管以上措施最终满足了高功率装置主放大系统极其严格的要求，但片状放大器两端窗口玻璃的使用，在实现其内部百级洁净环境的同时，增加了光学元件的使用，由于主放大系统部分能流较大，因此B积分的影响更为显著，限制了激光驱动器的输出能力。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有技术的问题，提出一种高功率激光装置无窗口主放大系统。该系统在保证系统洁净度的同时，减少了光学元件，降低了系统B积分，改善了光束质量，达到了提高系统输出能力的效果。
本发明的解决方案如下：
一种高功率激光装置无窗口主放大系统，包括沿光路方向依次的变形镜、主放大器、第一空间滤波器、等离子体开关、偏振片、反射镜、助推放大器和第二空间滤波器；其特点是在所述的变形镜、主放大器、第一空间滤波器、等离子体开关、偏振片、反射镜、助推放大器和第二空间滤波器两两之间靠光管道进行密闭连接，并在所述的主放大器两端和助推放大器两端的光管道上分别设置流场阻挡物，所述的偏振片边缘设置一风刀A，所述的光管道设有进气口和排气口，所述的进气口与所述的充气源相连，该充气源为干燥洁净空气或干燥洁净氮气源。
所述的流场阻挡物为风刀B，或自动开闭机构。
所述的自动开闭机构的构成包括光管道外侧的电机与外磁铁，光管道内的内磁铁、屏板和转轴G，所述外磁铁依靠定位销固定于电机的转子上，随着电机的转动而转动，所述的内磁铁和外磁铁相互吸引，所述的内磁铁吸附在屏板的边缘，所述的屏板随着内磁铁的转动而绕着转轴G转动，实现自动开闭。
所述风刀A和风刀B的出口风速≥50m/s。
所述的进气口的口径为φ10mm，单排3个，位于光管道上板，距离光管道两端口均为20mm，所述出气口与进气口位置相对，位于光管道下板，数量和尺寸均相同。
所述的风刀A的出气口距离所述的偏振片的上表面的距离H为2～10mm。
本发明的技术效果：
本发明构思巧妙，简单易行，在保证系统洁净度的同时，减少了光学元件，降低了系统的B积分，改善了光束质量以及增大了系统的输出能力，最终实现了高功率激光装置主放大系统的无窗口。
附图说明
图1为本发明高功率激光装置无窗口主放大系统实施例1结构示意图；
图2为本发明方法实施例1光管道结构示意图；
图3为本发明高功率激光装置无窗口主放大系统实施例2结构示意图；
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
参阅图1，图1为本发明高功率激光装置无窗口主放大系统实施例1结构示意图，由图可见，本发明高功率激光装置无窗口主放大系统，包括沿光路方向依次的变形镜1、主放大器2、第一空间滤波器3、等离子体开关4、偏振片5、反射镜7、助推放大器9和第二空间滤波器11；在变形镜1、主放大器2、第一空间滤波器3、等离子体开关4、偏振片5、反射镜7、助推放大器9和第二空间滤波器11两两之间靠光管道8进行密闭连接，所述的主放大器2的两端和助推放大器9的两端分别设置流场阻挡物10，所述的偏振片5边缘设置一风刀A6，所述的光管道8设有进气口19和排气口20，所述的进气口19与所述的充气源(图中未示)相连，该充气源为干燥洁净空气或干燥洁净氮气源。
参阅图2，所述的光管道8含进气口19和排气口20，所述的充气源为干燥洁净氮气源，所述流场阻挡物10为风刀B，所述风刀A 6和B 10出口风速为60m/s，所述的进气口19口径φ10mm，单排3个，位于光管道8上底板，距离管道8两端口均为20mm，所述出气口19与排气口20位置相对，位于光管道8下底板，数量尺寸均相同，所述的风刀A 6出气口距离所述的偏振片5上表面的距离H为5mm。当主放大系统通过进气口19和排气口20进行充排气时，开启风刀A 6和风刀B 10，此时风刀A 6有效阻挡了污染物颗粒沉积在偏振片5表面，风刀B 10有效阻挡了气流在光管道8与放大器2、9之间的交换，实现了主放大系统污染物的原位控制，减少了污染物之间的扩散。
实施例2
参阅图3，图3为本发明高功率激光装置无窗口主放大系统实施例2结构示意图；由图可见，本发明高功率激光装置无窗口主放大系统，包括沿光路方向依次的变形镜1、主放大器2、第一空间滤波器3、等离子体开关4、偏振5、反射镜7、助推放大器9和第二空间滤波器11，其特点在于在变形镜1、主放大器2、第一空间滤波器3、等离子体开关、偏振片5、反射镜、助推放大器9和第二空间滤波器11两两之间靠光管道8进行密闭连接，所述的主放大器2和助推放大器9两端分别设置流场阻挡物10，所述的偏振片5边缘设置一风刀A 6。所述的充气源为干燥洁净氮气。所述的流场阻挡物10自动开闭机构，所述的自动开闭机构10包括由光管道8外侧的电机12与外磁铁17，光管道8内的内磁铁16、屏板15和转轴G 14，所述外磁铁17依靠定位销18固定于电机12的转子13上，随着电机12的转动而转动，所述内磁铁16和外磁铁17相互吸引，所述内磁铁16吸附于屏板15的边缘，屏板15随着磁铁16的转动而绕着转轴G14转动，实现自动开闭。
参阅图2，所述风刀A 6出口风速为80m/s，所述的进气口19口径φ10mm，单排3个，位于光管道8上底板，距离管道8两端口均为20mm，所述排气口20与进气口19位置相对，位于光管道8下底板，数量尺寸均相同，所述的风刀A 6出气口距离所述的偏振片5上表面的距离H为5mm。当主放大系统通过进气口19和排气口20进行充排气时，开启风刀A 6，此时风刀A 6有效阻挡了污染物颗粒沉积在偏振片5表面，同时电机12带动通过定位销18固定于转子13上的外磁铁17转动，外磁铁17带动吸附于屏板15上的内磁铁16转动，内磁铁16带动屏板15绕着转轴G 14转动，最终实现屏板15对光管道8的闭合，屏板15有效阻挡了气流在光管道8与放大器2、9之间的交换，实现了主放大系统污染物的原位控制，减少了污染物之间的扩散。

Claims (5)

1.一种高功率激光装置无窗口主放大系统，包括沿光路方向依次的变形镜(1)、主放大器(2)、第一空间滤波器(3)、等离子体开关(4)、偏振片(5)、反射镜(7)、助推放大器(9)和第二空间滤波器(11)；其特征在于在变形镜(1)、主放大器(2)、第一空间滤波器(3)、等离子体开关(4)、偏振片(5)、反射镜(7)、助推放大器(9)和第二空间滤波器(11)两两之间靠光管道(8)进行密闭连接，所述的主放大器(2)的两端和助推放大器(9)的两端分别设置流场阻挡物(10)，所述的偏振片(5)边缘设置一风刀A(6)，所述的光管道(8)设有进气口(19)和排气口(20)，所述的进气口(19)与充气源相连，该充气源为干燥洁净空气或干燥洁净氮气源，所述的流场阻挡物(10)是风刀B，或自动开闭机构。
2.根据权利要求1所述的高功率激光装置无窗口主放大系统，其特征在于所述的自动开闭机构的构成包括由光管道(8)外侧的电机(12)与外磁铁(17)，光管道(8)内的内磁铁(16)、屏板(15)和转轴G(14)，所述外磁铁(17)依靠定位销(18)固定于电机(12)的转子(13)上，随着电机(12)的转动而转动，所述的内磁铁(16)和外磁铁(17)相互吸引，所述的内磁铁(16)吸附在屏板(15)的边缘，所述的屏板(15)随着内磁铁(16)的转动而绕着转轴G(14)转动，实现自动开闭。
3.根据权利要求1所述的高功率激光装置无窗口主放大系统，其特征在于所述风刀A(6)和风刀B(10)的出口风速≥50m/s。
4.根据权利要求1所述的高功率激光装置无窗口主放大系统，其特征在于所述的进气口(19)的口径为φ10mm，单排3个，位于光管道(8)上板，距离管道(8)两端口均为20mm，所述排气口(20)与进气口(19)位置相对，位于光管道(8)下板，数量和尺寸均相同。
5.根据权利要求1至3任一项所述的高功率激光装置无窗口主放大系统，其特征在所述的风刀A(6)的出气口距离所述的偏振片(5)的上表面的距离H为2～10mm。
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