小型化非链式脉冲DF/HF激光装置及其激发方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种小型化非链式脉冲DF/HF激光装置及其激发方法，其中的装置包括储气模块、智能快速充气模块、激光放电模块、尾气处理与排放模块和中央控制模块，储气模块用于存储工作气体；智能快速充气模块用于将储气模块内存储的工作气体充入激光放电块；激光放电模块用于对工作气体进行放电产生激光增益，形成激光输出；尾气处理与排放模块用于对激光放电模块放电时产生的工作尾气进行有害成分吸附处理，并将处理后的工作尾气排放到大气中；中央控制模块用于分别对储气模块、智能快速充气模块、激光放电模块、尾气处理与排放模块进行控制。本发明专利技术可有效延长激光装置的稳定工作时间，压缩激光装置的体积。压缩激光装置的体积。压缩激光装置的体积。

【技术实现步骤摘要】
小型化非链式脉冲DF/HF激光装置及其激发方法


[0001]本专利技术涉及中化学激光器
，特别涉及一种小型化非链式脉冲DF/HF激光装置及其激发方法。

技术介绍

[0002]基于化学反应的非链式脉冲氟化氘/氟化氢(DF/HF)激光器，其输出波段为2.6～4.2μm，处于大气传输窗口，覆盖了众多原子及分子的吸收峰，因此在光谱学、激光雷达、大气监测及军事等诸多领域均有重要的应用价值和前景。鉴于非链式脉冲DF/HF激光器的工作机理相似，在此仅以非链式脉冲DF激光器为例进行说明。非链式脉冲DF激光器依靠化学反应释放的能量完成泵浦过程，由于化学反应过程的不可逆性，非链式脉冲DF激光器的工作物质随着工作时间的延长而逐渐消耗，且化学反应产物对上能级的DF分子具有消激发作用，上述工作机制限制了封闭式非链式脉冲DF激光器的稳定工作时间。为了延长工作时间，通常采用分子筛吸附化学反应产物来抑制其消激发作用，并通过实时向腔内补充工作气体的方式补充化学反应消耗的工作气体。分子筛虽然可吸附化学反应产物，但也引入了巨大的气体流动阻力，而向腔内补充的新工作气体将与腔内的原工作气体混合在一起，需要高效的循环流动系统进行降温，这导致循环流动系统的结构变得复杂、体积庞大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种小型化非链式脉冲DF/HF激光装置及其激发方法，通过向放电区快速直充新鲜的工作气体，放电结束后快速清除工作尾气的方式，实现工作气体的快速更新，可有效延长非链式脉冲DF/HF激光装置的稳定工作时间，因无需采用流阻巨大的分子筛和结构复杂的循环流动系统，可实现脉冲DF/HF激光装置的小型化。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]本专利技术提供的小型化非链式脉冲DF/HF激光装置，包括储气模块、智能快速充气模块、激光放电模块、尾气处理与排放模块和中央控制模块；其中，储气模块用于存储工作气体；智能快速充气模块用于将储气模块内存储的工作气体充入激光放电块；激光放电模块用于对工作气体进行放电产生激光增益，形成激光输出；尾气处理与排放模块用于对激光放电模块放电时产生的工作尾气进行有害成分吸附处理，并将处理后的工作尾气排放到大气中；中央控制模块用于分别对储气模块、智能快速充气模块、激光放电模块、尾气处理与排放模块进行控制，实现在单次放电前通过智能快速充气模块向激光放电模块充入工作气体，在单次放电后通过尾气处理与排放模块排空激光放电模块产生的工作尾气。
[0006]优选地，储气模块包括SF6储气瓶、D2储气瓶、SF6充气管道、SF6充气流量计、D2充气流量计、D2充气管道、真空储气腔体和真空储气腔体压力传感器；其中，SF6储气瓶、SF6充气流量计、真空储气腔体依次通过SF6充气管道连接，SF6储气瓶用于存储SF6气体，SF6充气管道用于将SF6储气瓶内的SF6气体输送至真空储气腔体，SF6充气流量计与中央控制模块连
接，用于在中央控制模块的控制下控制SF6气体的充气量；D2储气瓶、D2充气流量计、真空储气腔体依次通过D2充气管道连接，D2储气瓶用于存储D2气体，D2充气管道用于将D2储气瓶内的D2气体输送至真空储气腔体内，D2充气流量计与中央控制模块连接，用于在中央控制模块的控制下控制D2气体的充气量；真空储气腔体压力传感器与中央处理模块连接，用于实时测量真空储气腔体内的气压，并发送至中央处理模块。
[0007]优选地，智能快速充气模块包括充气电磁阀和混合气管道，真空储气腔体、充气电磁阀、激光放电模块依次通过混合气管道连接，混合气管道用于将真空储气腔体内混合的D2气体与SF6气体输送至激光放电模块，电磁阀与中央控制模块连接，用于在中央控制模块的控制下控制混合气管道的通断。
[0008]优选地，激光放电模块包括放电腔体、放电电极、谐振腔反射镜、谐振腔输出镜和放电腔体压力传感器；其中，放电腔体具有进气管口和排气管口，进气管口与混合气管道连接，真空储气腔体内混合的D2气体与SF6气体从进气管口进入放电腔体内；放电电极镶嵌放电腔体内，用于对混合的D2气体与SF6气体放电，产生激光增益；放电腔体位于谐振腔反射镜与谐振腔输出镜之间，谐振腔反射镜和谐振腔输出镜构成光学谐振腔，在光学谐振腔的反馈下，放电腔体内形成激光振荡输出；放电腔体压力传感器与中央处理模块连接，用于实时测量放电腔体的气压，并发送至中央处理模块。
[0009]优选地，谐振腔反射镜为曲率半径大于10m的凹面反射镜，谐振腔输出镜为半透半返平面镜。
[0010]优选地，凹面反射镜为镀金铜镜，半透半返平面镜为ZnSe平面镜。
[0011]优选地，尾气处理与排放模块包括排气电磁阀、连接管道、真空排放腔体、真空排放腔体压力传感器、真空泵和尾气处理池；其中，排气管口、排气电磁阀、真空排放腔体依次通过连接管道连接，连接管道用于将放电腔体排放的工作尾气输送至真空排放腔体，排气电磁阀与中央控制模块连接，用于在中央控制模块的控制下控制连接管道的通断；真空泵用于将真空排放腔体内临时存储的工作尾气抽出送至尾气处理池；尾气处理池用于对该工作尾气进行有害成分吸附；真空排放腔体压力传感器与中央处理模块连接，用于实时测量真空排放腔体内的气压，并发送至中央处理模块。
[0012]优选地，尾气处理池包括尾气处理箱，尾气处理箱内充满分子筛吸附剂，分子筛吸附剂用于吸附工作尾气中的有害成分；在尾气处理箱上开设有尾气排放出口，用于将处理后的工作尾气排放到大气中。
[0013]本专利技术提供的小型化非链式脉冲DF/HF激光装置的激发方法，在单次激发过程中，包括如下步骤：
[0014]S1、通过中央控制模块的控制，驱使智能快速充气模块将储气模块存储的工作气体填充到激光放电块；
[0015]S2、通过中央控制模块的控制，驱使激光放电模块对工作气体进行放电产生激光增益，形成激光输出；
[0016]S3、通过中央控制模块的控制，驱使尾气处理与排放模块对激光放电模块放电时产生的工作尾气进行有害成分吸附处理，并将处理后的工作尾气排放到大气中。
[0017]优选地，步骤S1具体包括如下步骤：
[0018]S110、打开SF6充气流量计和D2充气流量计，向真空储气腔体内充入SF6气体和D2气
体；
[0019]S120、打开充气电磁阀，真空储气腔体向放电腔体内充入混合的SF6气体和D2气体；
[0020]步骤S2具体包括如下步骤：
[0021]S210、关闭充气电磁阀，放电电极对放电腔体内混合的SF6气体和D2气体进行放电，产生激光增益，在光学谐振腔的反馈下，形成激光振荡输出；
[0022]步骤S3具体包括如下步骤：
[0023]S310、在形成激光振荡输出后，打开排气电磁阀，将放电腔体内放电产生的工作尾气排到真空排放腔体；
[0024]S320、通过真空泵将真空排放腔体内临时存储的工作尾气抽出送至尾气处理池进行有害成分吸附，再排放到大气中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型化非链式脉冲DF/HF激光装置，其特征在于，包括储气模块、智能快速充气模块、激光放电模块、尾气处理与排放模块和中央控制模块；其中，所述储气模块用于存储工作气体；智能快速充气模块用于将所述储气模块内存储的工作气体充入所述激光放电块；所述激光放电模块用于对所述工作气体进行放电产生激光增益，形成激光输出；所述尾气处理与排放模块用于对所述激光放电模块放电时产生的工作尾气进行有害成分吸附处理，并将处理后的工作尾气排放到大气中；所述中央控制模块用于分别对所述储气模块、所述智能快速充气模块、所述激光放电模块、所述尾气处理与排放模块进行控制，实现在单次放电前通过所述智能快速充气模块向所述激光放电模块充入工作气体，在单次放电后通过所述尾气处理与排放模块排空所述所述激光放电模块产生的工作尾气。2.如权利要求1所述的小型化非链式脉冲DF/HF激光装置，其特征在于，所述储气模块包括SF6储气瓶、D2储气瓶、SF6充气管道、SF6充气流量计、D2充气流量计、D2充气管道、真空储气腔体和真空储气腔体压力传感器；其中，所述SF6储气瓶、所述SF6充气流量计、所述真空储气腔体依次通过所述SF6充气管道连接，所述SF6储气瓶用于存储SF6气体，所述SF6充气管道用于将所述所述SF6储气瓶内的SF6气体输送至所述真空储气腔体，所述SF6充气流量计与所述中央控制模块连接，用于在所述中央控制模块的控制下控制所述SF6气体的充气量；所述D2储气瓶、所述D2充气流量计、所述真空储气腔体依次通过所述D2充气管道连接，所述D2储气瓶用于存储D2气体，所述D2充气管道用于将D2储气瓶内的D2气体输送至所述真空储气腔体内，所述D2充气流量计与所述中央控制模块连接，用于在所述中央控制模块的控制下控制所述D2气体的充气量；所述真空储气腔体压力传感器与所述中央处理模块连接，用于实时测量所述真空储气腔体内的气压，并发送至所述中央处理模块。3.如权利要求2所述的小型化非链式脉冲DF/HF激光装置，其特征在于，所述智能快速充气模块包括充气电磁阀和混合气管道，所述真空储气腔体、所述充气电磁阀、所述激光放电模块依次通过所述混合气管道连接，所述混合气管道用于将所述真空储气腔体内混合的D2气体与SF6气体输送至所述激光放电模块，所述电磁阀与所述中央控制模块连接，用于在所述中央控制模块的控制下控制所述混合气管道的通断。4.如权利要求3所述的小型化非链式脉冲DF/HF激光装置，其特征在于，所述激光放电模块包括放电腔体、放电电极、谐振腔反射镜、谐振腔输出镜和放电腔体压力传感器；其中，所述放电腔体具有进气管口和排气管口，所述进气管口与所述混合气管道连接，所述真空储气腔体内混合的D2气体与SF6气体从所述进气管口进入所述放电腔体内；所述放电电极镶嵌所述放电腔体内，用于对混合的D2气体与SF6气体放电，产生激光增益；所述放电腔体位于所述谐振腔反射镜与所述谐振腔输出镜之间，所述谐振腔反射镜和所述谐振腔输出镜构成光学谐振腔，在所述光学谐振腔的反馈下，所述放电腔体内形成激光振荡输出；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘其坤，郭劲，陈飞，于德洋，张阔，何洋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：