CN112397987B - 一种多气室气体池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多气室气体池，包括窗口片、转动轴承、气体池支架、气压表、通气阀门、转动齿轮、多气室不锈钢池体，所述多气室不锈钢池体由两个支架支撑，支架通过转动轴承与气体池体连接，气体池外部设计有转动齿轮，外部驱动装置通过齿轮使气体池以一定转速转动，气体池内设计有多个独立气室，每个气室前后均安装有窗口片、通气阀门和气压表。入射激光从其中一个气室通过，开启驱动装置后，拉曼池旋转，光路不变情况下改变气体介质。本发明结构简单紧凑，通过与驱动装置配合更换气体介质方便，快捷，能够降低入射光在光路中热效应，或快速切换工作介质，实际使用性强。

Description

一种多气室气体池
技术领域
本发明属于激光变频领域，具体涉及一种多气室气体池。
背景技术
气体受激拉曼是一种获得新波长的方法，在激光与介质与介质相互作用过程中每产生一个斯托克斯光子就会产生一个振动激发态粒子，这些激发态粒子通过碰撞弛豫回基态时必将放出大量的热，当SRS中热效应比较严重时，由于热的气体会因比重较小而上升，导致介质上方的折射率小于下方折射率，这时整个光束会在发散的同时沿介质折射率大的方向(即下方)偏折，通常光斑会呈现为向上弯曲的新月形，降低输出光束质量。常见降低热效应影响的方法有液氮冷却气体和气体循环散热等。
发明内容
基于以上背景技术，本发明的目的是为了降低热透镜效应，用于降低气体介质的热效应影响，提高输出激光重复频率；或者快速切换工作介质改变输出波长。在驱动装置的驱动下通过快速切换气体介质来降低热累积，从而减少而透镜效应，提高输出激光光束质量和斯托克斯光的转换效率。除此之外，还可以通过在不同气室内充不同的气体介质(如：H2，CH4等)，在入射激光波长不变情况下，通过快速切换不同种类气体介质，改变输出斯托克斯光波长。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明提供一种多气室气体池，包括窗口片、转动轴承、气体池支架、气压表、通气阀门、转动齿轮、多气室池体，所述多气室不池体两端通过转动轴承与气体池支架连接，多气室池体阵列多个独立气室，每个气室前后都安装有窗口片，并且每个气室均配有气压表和通气阀门，入射激光从其中一个气室通过，当驱动装置通过齿轮带动多气室气体池转动，可以改变工作介质。
优选的，所述窗口片包括基底和镀膜；所述基底为具有一定厚度的晶体材质镜片，可根据通过激光波长选择，例如：远紫外石英(透过波长0.185—2.5μm)、红外石英(0.26—3.5μm)、氟化钙(0.13—11μm)、氟化钡(0.18—12μm)硒化锌(0.5—22μm)、硫化锌(8—14μm)等。所述镀膜为入射激光波长的增透膜或者多波长的增透膜，再或者高反膜，根据实际需要选择，例如：入射激光为1064nm波长，则前后窗口片每面均可以镀有增透膜@1064nm。所述窗口片厚度一般为镜片直径的五分之一，可视具体情况适当加厚，例如：窗口片直径50mm，常规厚度10mm。
优选的，所述转动轴承位于气体池体端面中心，能够承受气体池重量且转动流畅。
优选的，所述气体池支架具有伸缩功能，能够调节高度。
优选的，所述气压表的量程至少为所测气室内气压的1.5倍。
优选的，所述转动齿轮为凸出池体表面或凹进池体表面均可。
优选的，所述多气室池体为圆柱状。
优选的，所述多气室池体设置的多个独立气室作为通光通道，每个通道中心轴均平行于拉曼池的中心轴且按照圆周阵列。
优选的，所述每个通道横截面积至少为入射激光光斑尺寸的1.5倍，即每个独立气室的横截面积至少为入射激光光斑面积的1.5倍。
有益效果
(1)本发明的多气室气体池具有多个独立气室，在外置驱动装置作用下，可快速切换工作介质，从而减少介质中热量累积，降低热效应。
(2)本发明的多气室气体池可同时充有多种不同种类气体介质，因此可快速切换工作介质种类，因此改变输出波长。本发明具有结构紧凑，工作效率高，节省人力的优点。
附图说明
图1为本发明多气室气体池的主观示意图；
图2所示为图1视图的右视图；
图3所示为图1视图的前视图；
其中，1.窗口片，2.转动轴承，3.气体池支架，4.气压表，5.通气阀门，6.转动齿轮，7.多气室不锈钢池体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种多气室气体池。
实施例1
如图1所示，一种多气室气体池，包括窗口片(1)、转动轴承(2)、气体池支架(3)、气压表(4)、通气阀门(5)、转动齿轮(6)、多气室不锈钢池体(7)，所述多气室不锈钢池体(7)两端通过转动轴承(2)与气体池支架(3)连接，多气室不锈钢池体(7)内部阵列6个独立气室，所述6个气室两端均安装有窗口片(1)，所述6个气室均配有气压表(4)和通气阀门(5)；所述转动齿轮(5)位于所述多气室池体(7)外侧，呈径向圆周分布。
其技术方案是：采用波长为1064nm，光斑直径6mm，重复频率100Hz的高重频激光器作为入射激光，气体池包含6个独立气室，每个气室直径为10mm，前后窗口片厚度为10mm，材料是石英未镀膜，气室内部均充有2MPa高纯甲烷气体。首先使入射激光完全从其中一个气室通过，然后通过外部驱动电机结合设置在气体池外部的转动齿轮使气体池按照一定转速转动，通过调节转速使每个气室的转动间隔与入射激光的脉冲间隔时间的整数倍，因此，每个独立气室在通过一个或多个激光脉冲后通过转动，气室在转动的过程中有充足时间散热冷却，使热量不至大量积累，从而减少过程中热效应影响。
实施例2
如图1所示，一种多气室气体池，其技术方案是：采用波长为1064nm，光斑直径6mm，重复频率100Hz的高重频激光器作为入射激光，气体池包含6个独立气室，每个气室直径为10mm,前后窗口片厚度为10mm的平凸窗口，前后两个透镜窗口共焦，且两个前后透镜焦距焦距之和等于独立气室长度，材料是石英，气室内部均充有2MPa高纯甲烷气体。首先使入射激光完全从其中一个气室通过，然后开动驱动电机使气体池按照一定转速转动，通过调节转速使每个气室的转动间隔与入射激光的脉冲间隔时间的整数倍，因此，每个独立气室在通过一个或多个激光脉冲后通过转动，气室在转动的过程中有充足时间散热冷却，使热量不至大量积累，从而减少过程中热效应影响。
实施例3
如图1所示，一种多气室气体池，其技术方案是：采用波长为532nm，光斑直径10mm，重复频率50Hz的高重频激光器作为入射激光，气体池包含4个独立气室，每个气室直径为15mm，前后窗口片厚度为10mm，材料是石英入射窗口片镀有增透膜@532nm，出射窗口镀有增透膜@495nm&463nm&435nm&532nm&624nm&683nm，每个气室内部分别充有3MPa、2MPa、1MPa、0.5MPa高纯二氧化碳气体。首先使入射激光完全从其中一个气室通过，然后开动驱动电机使气体池按照一定转速转动，通过调节转速使每个气室的转动间隔与入射激光的脉冲间隔时间的整数倍，因此，每个独立气室在通过一个或多个激光脉冲后通过转动，气室在转动的过程中有充足时间散热冷却，使热量不至大量积累，从而减少过程中热效应影响。同时，由于每个气室的气压不同，在泵浦激光能量及波长不变的条件下，输出激光波长也不同，通过这种气体池，我们可以快速改变输出激光波长数量。
实施例4
如图1所示，一种多气室气体池，其技术方案是：采用波长为1064nm，光斑直径10mm，重复频率50Hz的高重频激光器作为入射激光，气体池包含3个独立气室，每个气室直径为15mm，一个气室内部充有高纯氢气，前后窗口片厚度为10mm，材料是石英，入射窗口镀有增透膜@1064nm，,出射窗口镀有增透膜@1064nm&1908nm；一个气室内部充有高纯甲烷气体，前后窗口片厚度为10mm，材料是石英，入射窗口镀有增透膜@1064nm，,出射窗口镀有增透膜@1064nm&1542nm；；一个气室内部充有高纯氘气，前后窗口片厚度为10mm，材料是氟化钙，入射窗口镀有增透膜@1064nm，,出射窗口镀有增透膜@1064nm&2920nm；，每个气室内部气压均为3MPa。首先使入射激光完全从其中一个气室通过，然后开动驱动电机使气体池按照一定转速转动，通过调节转速使每个气室的转动间隔与入射激光的脉冲间隔时间的整数倍，因此，每个独立气室在通过一个或多个激光脉冲后通过转动，气室在转动的过程中有充足时间散热冷却，使热量不至大量积累，从而减少过程中热效应影响。同时，由于每个气室的气体介质不同，在泵浦激光能量及波长不变的条件下，输出激光波长也不同，通过这种气体池，我们可以快速改变输出激光波长。

Claims (9)

1.一种多气室气体池，其特征在于，包括窗口片(1)、转动轴承(2)、气体池支架(3)、气压表(4)、通气阀门(5)、转动齿轮(6)、多气室池体(7)，所述多气室池体(7)两端通过转动轴承(2)与气体池支架(3)连接，多气室池体(7)内部阵列n个独立气室，所述n个气室安装有窗口片(1)、气压表(4)和通气阀门(5)；所述转动齿轮(6)位于所述多气室池体(7)外侧，呈径向圆周分布；所述多气室池体(7)为不锈钢材质；
设置在气体池外部的转动齿轮( 6 )使气体池按照一定转速转动，通过调节转速使每个气室的转动间隔与入射激光的脉冲间隔时间的整数倍。
2.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述窗口片(1)包括基底和表面镀膜；所述基底为晶体材质镜片；所述镀膜为增透膜或高反膜。
3.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述转动轴承(2)位于气体池体端面中心；所述气体池支架(3)具有伸缩功能，能够调节高度。
4.根据权利要求2所述的多气室气体池，其特征在于，所述基底为石英、氟化钙、氟化钡、硫化锌或硒化锌镜片。
5.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述气压表(4)的量程为所测气室内气压的1.5倍。
6.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述转动齿轮(6)为凸出多气室池体(7)表面或凹进多气室池体(7)表面。
7.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述多气室池体为圆柱状。
8.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述n个独立气室的横截面积至少为入射激光光斑面积的1.5倍。
9.根据权利要求1所述的多气室气体池，其特征在于，所述n个气室的中心轴均平行于多气室池体(7)的中心轴且按照圆周阵列。
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