CN1619405A - 一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,含有框架构件、片箱、中间灯箱和侧灯箱,各部件均为独立的单元模块,中间灯箱设置在框架构件内的中央位置,两个片箱分别设置在中间灯箱的两侧,两个侧灯箱分别设置在框架构件外部的两侧。本发明提供一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,解决了片状放大器在工作现场(低于100级洁净环境)的超净精密装校问题,提高了大型激光装置片状放大器大规模集成的可行性,增加了排布的灵活性,便于现场维护;在氙灯反射器上进行了新的选型,提高了反射效率。

Description

一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器
1.技术领域
本发明属于高功率固体激光器领域,具体涉及一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器。
2.背景技术
大型高功率固体激光装置通常采用大口径钕玻璃片状放大器作为主要能量提取的载体,即通过氙灯放电使钕玻璃中钕粒子受激辐射,在激光光束通过钕玻璃时提取能量。大口径钕玻璃片状放大器由于自身条件及环境所限,片状放大器中激光光束与钕玻璃的法线成布儒斯特角排布,钕玻璃所处的激光腔为100级洁净度的超净环境,往往制作的庞大而复杂,且精密装校和维护流程均较烦琐,不利于规模化工程化的实现。由于钕玻璃片在工作状态时要求极高的洁净度(100级洁净度),不仅要求钕玻璃片的工作环境的洁净度要求很高,而且要求在安装、维护的过程中也要保证钕玻璃片的洁净度,均在100级超净间或移动超净间内实施,即洁净要求贯穿于钕玻璃片安装的始终,为了满足这样的要求,往往将钕玻璃与片状放大器的安装均在超净装校间内完成后,进行洁净封装,再运至工作现场,这种运作模式不利于大型激光装置的大规模装校工作的开展。而且一台片状放大器含多片钕玻璃(光束串接方向),使科学工程的灵活性和维护性降低。一般氙灯反射器采用平板式,光能也未得到充分利用。
3.发明内容
为了解决现有的大口径钕玻璃片状放大器存在的结构复杂、体积庞大、在工作现场进行超净精密装校困难的问题,本发明提供一种模块化灯箱式组合结构的大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器。
本发明的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,含有框架构件、片箱I、片箱II和灯箱,灯箱包括中间灯箱、侧灯箱I和侧灯箱II;其连接关系是:框架构件作为机架,中间灯箱设置在框架构件内的中央位置,片箱I和片箱II分别设置在框架构件内中间灯箱的两侧;侧灯箱I和侧灯箱II分别设置于框架构件外部的两侧,并与框架构件相连接。
本发明的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器的组成部件:框架构件、片箱、中间灯箱和侧灯箱均为独立的单元模块结构,解决了片状放大器在工作现场的超净精密装校问题,增加排布的灵活性。
框架构件采用焊接性能良好的铝合金或不锈钢制成。
中间灯箱含有中间灯箱框架、氙灯、菱形反射器、绝缘垫;氙灯、菱形反射器固定设置在中间灯箱框架上,菱形反射器与中间灯箱通过绝缘垫连接;中间灯箱框架采用焊接性能良好的铝合金或不锈钢制成;菱形反射器的截面成菱形,由铝合金经挤压成型或模轧成型,表面镀银后抛光而成,绝缘垫采用聚四氟乙烯材料。
片箱含有片箱框架、钕玻璃、片框、反射器和减摩滚轮。其连接关系是:片箱框架,成n×1阵列化排布,每台片箱框架可装n片钕玻璃,钕玻璃固定在片箱框架的预留框内,片框用于固定钕玻璃,反射器固定设置于片箱框架的顶部和底部,减摩滚轮设置于片箱框架的两侧;片箱框架和片框由不锈钢制成,减摩滚轮由聚四氟乙烯制成。
侧灯箱含有侧灯箱框架、氙灯、双曲渐开线反射器、绝缘垫;氙灯、双曲渐开线反射器均固定设置在侧灯箱框架上;侧灯箱框架采用焊接性能良好的铝合金或不锈钢制成;双曲渐开线反射器的反射面为两个对开的变形渐开线型面,氙灯对应于双曲渐开线反射型面,双曲渐开线反射器与侧灯箱框架间通过绝缘垫连接,由铝合金经挤压成型或模轧成型,表面镀银后抛光而成,绝缘垫采用聚四氟乙烯材料。
对应于一个双曲渐开线反射型面,反射面截面模型数学公式如下:
(x=24.5(cosT+T.sinT),y=24.5(1-c0|T|power).(sinT-TcosT),power=0.01);
侧灯箱的反射器采用双曲渐开线构型,中间灯箱的反射器采用菱形构型,以提高光的反射率。
本发明一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器的具体设置装配过程如下:
框架构件作为基础构件,陈列型的一级部件片箱I和片箱II通过减摩滚轮的导向作用,从框架构件的顶部插入安装,在中间灯箱的两侧,中间灯箱从框架构件的顶部插入安装,每两支氙灯间安装一个菱形反射器,菱形反射器与中间灯箱框架由绝缘垫进行连接,并由绝缘垫进行高压绝缘,绝缘垫采用聚四氟乙烯材料。框架构件两侧分别挂设侧灯箱I和侧灯箱II,形成两个独立的灯腔,并于框架构件相连接。双曲渐开线反射器设置于侧灯箱框架上,每一支氙灯对应一个双曲渐开线反射型面,双曲渐开线反射器与侧灯箱框架间通过绝缘垫连接。
本发明采用模块化组合结构解决了片状放大器在工作现场的超净精密装校问题,提高了大型激光装置片状放大器的集成规模,增加了排布的灵活性,易维护性也大大加强。可适用于高功率固体激光器中多种组合形式的阵列化片状放大器。整台片状放大器就是一个模块,可任意组合、更换;整台装置采用阵列化构型,使多光束在一台片状放大器中得到能量放大,提高了能量转化效率。安装方便,片箱外采用减摩滚轮可降低片箱插入框架构件因摩擦产生的细微颗粒物。
4.附图说明
图1为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例的俯视结构示意图
图2为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例的中间灯箱结构示意图
图3a为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例片箱的结构示意图
图3b为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例片箱中的片框结构示意图
图4a为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例的侧灯箱结构示意图
图4b为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例的侧灯箱中的双曲渐开线反射器的局部剖面结构示意图
图5为本发明的大口径方光束钕模块化玻璃片状放大器实施例的装配示意图
图中,1.框架构件  2.片箱I  3.中间灯箱  4.侧灯箱I  5.片箱框架  6.钕玻璃  7.片框  反射器(8、9)  10.减摩滚轮  11.侧灯箱框架  氙灯(12、16)  13.双曲渐开线反射器  绝缘垫(14、15)  17.中间灯箱框架  18.菱形反射器  19.侧灯箱II  20.片箱II
5.具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述
本发明一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,含有框架构件1、片箱I2、片箱II20和灯箱,灯箱包括中间灯箱3、侧灯箱I4和侧灯箱II19;其连接关系是:框架构件1作为机架,中间灯箱3设置在框架构件1内的中央位置,片箱I和片箱II分别设置在框架构件1内中间灯箱3的两侧;侧灯箱I和侧灯箱II分别设置于框架构件1外部的两侧,并与框架构件1相连接。
中间灯箱3含有中间灯箱框架17、氙灯16、菱形反射器18、绝缘垫15;氙灯16、菱形反射器18均设置于中间灯箱框架17上,每两支氙灯16间设置一个菱形反射器18,菱形反射器18与中间灯箱框架17通过绝缘垫15连接,并由绝缘垫15进行高压绝缘,中间灯箱3中的菱形反射器18的截面为菱形。
片箱I2含有片箱框架5、钕玻璃6、片框7、反射器(8、9)和减摩滚轮10,片箱框架5的预留框内设置有钕玻璃6,每台片箱框架装8块钕玻璃,反射器(8、9)固定设置于片箱框架5上,减摩滚轮10固定设置于片箱框架5的两侧,减摩滚轮10的外侧略突出片箱框架5;片箱I2设置在框架构件1内中间灯箱3的一侧,与片箱I2结构相同的片箱II20设置于框架构件1内中间灯箱3的另一侧。
侧灯箱I4含有侧灯箱框架11、氙灯12、双曲渐开线反射器13、绝缘垫14;氙灯12、双曲渐开线反射器13均设置于侧灯箱框架11上,每一支氙灯16对应于一个双曲渐开线反射型面,双曲渐开线反射器13与侧灯箱框架11通过绝缘垫14连接,并由绝缘垫14进行高压绝缘,侧灯箱I4设置在框架构件1外部的一侧,与侧灯箱I4结构相同的侧灯箱II19设置于框架构件1外部的另一侧,并与框架构件1相连接。侧灯箱I4和侧灯箱II19中的双曲渐开线反射器13的反射面为两个对开的变形渐开线型面。
本发明一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器的框架构件1采用焊接性能良好的铝合金制成。中间灯箱框架17采用焊接性能良好的铝合金制成;菱形反射器18由铝合金经挤压成型,表面镀银后抛光而成。片箱框5架和片框7由不锈钢制成,减摩滚轮10由四氟乙烯制成。侧灯箱框架11采用焊接性能良好的铝合金制成;双曲渐开线反射器由铝合金经挤压成型,表面镀银后抛光而成,绝缘垫14采用聚四氟乙烯材料。
本发明一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器的具体设置装配过程如下:
框架构件1作为基础构件,陈列型的一级部件片箱I2和片箱II20通过减摩滚轮10的导向作用,从框架构件1的顶部插入安装,在中间灯箱3的两侧,中间灯箱3从框架构件1的顶部插入安装,每两支氙灯间安装一个菱形反射器8,菱形反射器8与中间灯箱框架17由绝缘垫15进行连接,并由绝缘垫15进行高压绝缘,绝缘垫15采用聚四氟乙烯材料。框架构件1两侧分别挂设侧灯箱I4和侧灯箱II19,形成两个独立的灯腔,并于框架构件1相连接。双曲渐开线反射器13设置于侧灯箱框架11上,每一支氙灯16对应一个双曲渐开线反射型面,双曲渐开线反射器13与侧灯箱框架11间通过绝缘垫14连接。

Claims (9)

1.一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:含有框架构件(1)、片箱I(2)、片箱II(20)和灯箱,灯箱包括中间灯箱(3)、侧灯箱I(4)和侧灯箱II(19)以上各部件均为独立的单元模块;其连接关系是:框架构件(1)作为机架,中间灯箱(3)设置在框架构件(1)内的中央位置,片箱I(2)和片箱II(20)分别设置在框架构件(1)内中间灯箱(3)的两侧;侧灯箱I(4)和侧灯箱II(19)分别设置于框架构件(1)外部的两侧,并与框架构件(1)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:所述的中间灯箱(3)含有中间灯箱框架(17)、氙灯(16)、菱形反射器(18)、绝缘垫(15);氙灯(16)、菱形反射器(18)均设置于中间灯箱框架(17)上,每两支氙灯(16)间设置一个菱形反射器(18),菱形反射器(18)与中间灯箱框架(17)通过绝缘垫(15)连接。
3.根据权利要求1所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:所述的片箱I(2)含有片箱框架(5)、钕玻璃(6)、片框(7)、反射器(8、9)和减摩滚轮(10),片箱框架(5)的预留框内设置有钕玻璃(6),反射器(8、9)分别固定设置于片箱框架(5)的顶部和底部,减摩滚轮(10)固定设置于片箱框架(5)的两侧,片箱I(2)设置在框架构件(1)内中间灯箱(3)的一侧;与片箱I(2)结构相同的片箱II(20)设置于框架构件(1)内中间灯箱(3)的另一侧。
4.根据权利要求1所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:所述的侧灯箱I(4)含有侧灯箱框架(11)、氙灯(12)、双曲渐开线反射器(13)、绝缘垫(14);氙灯(12)、双曲渐开线反射器(13)均设置于侧灯箱框架(11)上,每一支氙灯(16)对应于一个双曲渐开线反射型面,双曲渐开线反射器(13)与侧灯箱框架(11)通过绝缘垫(14)连接,侧灯箱I(4)设置在框架构件(1)外部的一侧;与侧灯箱I(4)结构相同的侧灯箱II(19)设置于框架构件(1)外部的另一侧。
5.根据权利要求4所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:所述的侧灯箱I(4)中的双曲渐开线反射器(13)的反射面为两个对开的变形渐开线型面。
6.根据权利要求1所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:框架构件(1)采用铝合金或不锈钢材料。
7.根据权利要求3所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:减摩滑轮(10)采用聚四氟乙烯材料。
8.根据权利要求4所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:双曲渐开线反射器(13)采用铝合金材料挤压成型或模轧成型后,表面镀银、抛光制成。
9.根据权利要求2所述的一种大口径方光束模块化钕玻璃片状放大器,其特征在于:菱形反射器(18)采用铝合金材料挤压成型或模轧成型后,表面镀银、抛光制成。
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