CN208256294U - 多脉冲激光吹气系统扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属受控核聚变杂质注入技术领域，具体涉及一种多脉冲激光吹气系统扫描装置。所述的多脉冲激光吹气系统扫描装置采用二维(XY方向)扫描振镜，能够高速步进式移动激光焦斑在靶片上的相对位置的装置，该系统包括：激光准直器、45°全反射镜、Y方向扫描振镜、X方向扫描振镜、fθ透镜、二维平移台。该设计能够高速步进式移动激光焦斑在靶片上的相对位置，转动中Y方向扫描振镜可以沿Y方向移动激光焦斑在靶片上的位置，转动X方向扫描振镜可以沿X方向移动激光焦斑在靶片上的位置。可以沿垂直于激光束的水平方向调节靶片上激光扫描的中心位置，还可以沿平行于激光束的方向调节靶片上激光光斑的大小，从而调节杂质注入量。

Description

多脉冲激光吹气系统扫描装置

技术领域

本实用新型属受控核聚变杂质注入技术领域，具体涉及一种多脉冲激光吹气系统扫描装置。

背景技术

在受控核聚变研究中，激光吹气是研究等离子体粒子输运重要方法。激光吹气系统能控制注入杂质的数量，不会对等离子体的主要参数和约束品质造成严重的影响。其原理是用会聚透镜将激光器发出的高能激光脉冲会聚到靶片上，靶片上的金属膜吸收激光能量后，温度升高并汽化形成金属原子“气体”，这些金属原子高速进入等离子体，从而实现向等离子体中注入杂质。完成一次杂质注入实验后，靶片上激光焦斑对应位置的金属膜没有了，所以必须移动激光焦斑在靶片上的相对位置，才能继续进行下一次杂质注入实验。当前，在国际和国内的激光吹气系统中，移动激光焦斑在靶片上相对位置的方法有：1、手动调节；2、电动调节(主要使用步进电机)。这两种方法都无法实现在一次等离子体放电的较短时间内多次移动激光焦斑在靶片上的相对位置，也就是说无法实现一次等离子体放电中多次注入杂质。基于以上原因，有必要采用多脉冲激光吹气系统扫描装置移动激光焦斑位置。本实用新型就是一种高速步进式移动激光焦斑在靶片上的相对位置的装置，是实现一次等离子体放电中多次注入杂质的关键装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种实现一次等离子体放电中多次注入杂质的装置，多脉冲激光吹气系统扫描装置能够高速步进式移动激光焦斑在靶片上的相对位置，实现多脉冲杂质注入。

本实用新型的技术方案如下：

多脉冲激光吹气系统扫描装置包括激光准直器、45°全反射镜、Y方向扫描振镜、X方向扫描振镜、透镜、靶片、二维平移台，水平方向的激光束经过激光准直器扩束后，入射到45°全反射镜上，经过全反射镜反射后沿竖直方向射出，然后入射到Y方向扫描振镜上，反射后再入射到X方向扫描振镜上，经过X 方向扫描振镜后的出射光垂直于靶片所在平面，经过前面的两次反射后，出射激光束沿垂直于靶片的方向入射到透镜，激光束穿过透镜会聚后入射到靶片上。

多脉冲激光吹气系统扫描装置，转动中Y方向扫描振镜可以沿Y方向移动激光焦斑在靶片上的位置，X方向扫描振镜可以沿X方向移动激光焦斑在靶片上的位置。

多脉冲激光吹气系统扫描装置，所述调节二维平移台，可以沿垂于激光束、水平于激光束的方向调节靶片上激光扫描的中心位置和光斑大小，从而确定激光扫描的中心位置和杂质注入量。

多脉冲激光吹气系统扫描装置，所述透镜的焦距为500mm。

本实用新型的优点在于：

(1)实现一次等离子体放电注入多个杂质脉冲，从而实现了调制杂质注入，进一步提高了杂质注入的效率。使用该装置的激光吹气系统能够达到30赫兹的杂质注入频率。

(2)可以在一次等离子体放电过程中，比较不同等离子体条件下的杂质输运过程。

附图说明

图1、多脉冲激光吹气系统扫描装置光路示意。

图2、多脉冲激光吹气系统扫描装置安装示意图。

其中，1-激光准直器；2-45°全反射镜；3-Y方向扫描振镜；4-X方向扫描振镜；5-fθ透镜；6-靶片；7-二维平移台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，是多脉冲激光吹气系统扫描装置安装示意图。扫描装置由激光准直器(1)、45°全反射镜(2)、Y方向扫描振镜(3)、X方向扫描振镜(4)、 fθ透镜(5)、靶片(6)、二维平移台(7)构成。

如图1所示，水平方向的激光束经过激光准直器(1)扩束后，入射到45°全反射镜(2)上，经过45°全反射镜(2)反射后沿竖直方向射出，然后入射到 Y方向扫描振镜(3)上，反射后再入射到X方向扫描振镜(4)上，经过X方向扫描振镜(4)后的出射光垂直于靶片(6)所在平面，经过前面的两次反射后，出射激光束沿垂直于靶片(6)的方向入射到fθ透镜(5)，fθ透镜(5)的焦距为500mm，激光束穿过fθ透镜(5)会聚后入射到靶片(6)上。

如图2所示，转动中Y方向扫描振镜(3)可以沿Y方向移动激光焦斑在靶片上的位置，转动图2中X方向扫描振镜(4)可以沿X方向移动激光焦斑在靶片上的位置。这样就能实现激光光斑对整个靶片(6)的扫描。调节图1中的二维平移台(7)，可以沿垂直于激光束的水平方向调节靶片上激光扫描的中心位置，还可以沿平行于激光束的方向调节靶片上激光光斑的大小，从而调节杂质注入量。

Claims (4)

1.多脉冲激光吹气系统扫描装置包括激光准直器(1)、45°全反射镜(2)、Y方向扫描振镜(3)、X方向扫描振镜(4)、fθ透镜(5)、靶片(6)、二维平移台(7)，其特征在于：水平方向的激光束经过激光准直器(1)扩束后，入射到45°全反射镜(2)上，经过全反射镜(2)反射后沿竖直方向射出，然后入射到Y方向扫描振镜(3)上，反射后再入射到X方向扫描振镜(4)上，经过X方向扫描振镜(4)后的出射光垂直于靶片(6)所在平面，经过前面的两次反射后，出射激光束沿垂直于靶片(6)的方向入射到fθ透镜(5)，激光束穿过fθ透镜(5)会聚后入射到靶片(6)上。

2.如权利要求1所述的多脉冲激光吹气系统扫描装置，其特征在于：转动中Y方向扫描振镜(3)可以沿Y方向移动激光焦斑在靶片上的位置，X方向扫描振镜(4)可以沿X方向移动激光焦斑在靶片上的位置。

3.如权利要求1所述的多脉冲激光吹气系统扫描装置，其特征在于：所述调节二维平移台(7)，可以沿垂于激光束、水平于激光束的方向调节靶片上激光扫描的中心位置和光斑大小，从而确定激光扫描的中心位置和杂质注入量。

4.如权利要求1所述的多脉冲激光吹气系统扫描装置，其特征在于：所述fθ透镜(5)的焦距为500mm。