一種堿金屬增益池加熱爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及堿金屬增益池的加熱保護(hù)裝置，具體地說是一種堿金屬增益池加熱爐。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，二極管泵浦堿金屬蒸汽激光(簡稱DPAL)，以其具有體積小、量子效率高、光束質(zhì)量好、波長大氣傳輸效率高、附屬設(shè)備簡單以及與太陽能電池板吸收波長共振等優(yōu)點(diǎn)，成為未來高能激光的一個重要發(fā)展方向。2008年DPAL正式成為美國國防部的預(yù)研項目，并進(jìn)行了十萬瓦和兆瓦級的激光器概念設(shè)計；其兆瓦級激光器的設(shè)計，增益池長度也僅僅只有30厘米左右，由此可見這一研究方向的發(fā)展前景。然而，二極管泵浦堿金屬激光器研制過程中遇到的一個嚴(yán)重問題就是采用普通加熱爐對堿金屬增益池進(jìn)行加熱時，極易出現(xiàn)窗口污染問題，不僅降低了堿金屬增益池的使用壽命，更嚴(yán)重影響了堿金屬增益池單程透過率和堿金屬蒸汽對泵浦光的吸收效率，極大的降低了堿金屬激光器的光光轉(zhuǎn)換效率和出光功率，甚至導(dǎo)致激光器無法出光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有堿金屬增益池在加熱時出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種堿金屬增益池加熱爐。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種堿金屬增益池加熱爐，包括殼體、金屬填充體、一級控溫加熱塊、二級控溫加熱塊及基體，其中二級控溫加熱塊放置在基體上，所述殼體與該二級控溫加熱塊相連；所述殼體內(nèi)開有爐腔，殼體的兩端分別開有與所述爐腔相連通、供光通過的殼體通光孔；所述爐腔內(nèi)容置有增益池，該增益池兩端的爐腔內(nèi)分別填充有固定增益池的金屬填充體，所述增益池由殼體穿出、并與所述二級控溫加熱塊相連接；所述增益池兩側(cè)的金屬填充體上分別設(shè)有對增益池兩端的窗口進(jìn)行加熱的一級控溫加熱塊，并在所述金屬填充體上沿軸向開有供光通過的填充體通光孔；所述增益池的兩側(cè)與殼體之間填充有對增益池兩側(cè)壁加熱的陶瓷填充體。
[0006]所述增益池兩端的金屬填充體與增益池窗口接觸的端面垂直或傾斜于所述填充體通光孔的軸向中心線。
[0007]所述金屬填充體遠(yuǎn)離增益池窗口的端面與爐腔內(nèi)壁之間設(shè)有固定彈簧。
[0008]所述增益池兩端的金屬填充體與爐腔內(nèi)壁之間的固定彈簧分別位于爐腔軸向中心線的上下兩側(cè)。
[0009]所述爐腔側(cè)壁上設(shè)有滑道，金屬填充體上設(shè)有與該滑道配合連接的連接銷。
[0010]所述增益池一端的金屬填充體上的連接銷及爐腔側(cè)壁上的滑道與增益池另一端的金屬填充體上的連接銷及爐腔側(cè)壁上的滑道分別位于爐腔軸向中心線的上下兩側(cè)。
[0011]所述二級控溫加熱塊與殼體之間設(shè)有隔熱電木板，所述增益池的下部向下延伸、依次穿過殼體、隔熱電木板，與所述二級控溫加熱塊相連接；所述二級控溫加熱塊的溫度低于一級控溫加熱塊的溫度。
[0012]所述金屬填充體上沿軸向設(shè)有盲孔，所述一級控溫加熱塊安裝在該盲孔內(nèi)；所述一級控溫加熱塊包括加熱電阻絲、導(dǎo)熱硅膠及熱電偶，其中加熱電阻絲及熱電偶分別容置在所述盲孔內(nèi)，并通過導(dǎo)熱硅膠填充固定。
[0013]所述增益池兩端的金屬填充體上的盲孔分別位于填充體通光孔軸向中心線的上下兩側(cè)；所述殼體、爐腔均為柱狀回轉(zhuǎn)體，殼體、爐腔、殼體通光孔、金屬填充體、填充體通光孔的軸向中心線共線，并與所述盲孔的軸向中心線平行。
[0014]所述基體為俯仰調(diào)節(jié)裝置，該俯仰調(diào)節(jié)裝置包括安裝架擴(kuò)調(diào)節(jié)螺釘，所述安裝架上均布有多個螺紋孔，每個螺紋孔內(nèi)分別螺紋連接有調(diào)節(jié)螺釘，通過旋轉(zhuǎn)所述調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整所述殼體的放置角度。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0016]1.本發(fā)明通過兩部分金屬填充體及陶瓷填充體和兩級控溫加熱塊的設(shè)計，有效地解決了堿金屬增益池的窗口污染問題，提高了堿金屬增益池的使用壽命，提高了增益池的吸收率和單程透過率，進(jìn)而提高了堿金屬激光器的出光功率和光效率。
[0017]2.本發(fā)明增益池窗口對應(yīng)的金屬材料熱導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陶瓷材料，且采用窗口加熱的方式，保證了在加熱過程中，增益池窗口溫度高于側(cè)壁溫度，從而避免堿金屬在加熱過程中在窗口處的凝結(jié)。
[0018]3.本發(fā)明的金屬填充體加工形狀靈活多變，可根據(jù)不同增益池外形設(shè)計加工不同金屬填充體，特別是可以設(shè)計成布儒斯特角形狀。
[0019]4.本發(fā)明爐腔側(cè)壁設(shè)有滑道，金屬填充體底部設(shè)有連接銷，并在金屬填充體與爐腔之間設(shè)置了固定彈簧，極大地方便了增益池的安放、固定和光路調(diào)節(jié)；同時，固定彈簧在加熱過程中還起到釋放熱應(yīng)力、保護(hù)增益池的作用。
[0020]5.本發(fā)明在殼體與二級控溫加熱塊之間設(shè)置了隔熱電木板，起到了隔熱作用，可以使整個加熱爐實(shí)現(xiàn)兩級溫度控制；在加熱過程中，本發(fā)明的二級控溫加熱塊的溫度設(shè)置低于一級控溫加熱塊的溫度，從而使主體部分增益池內(nèi)的堿金屬蒸汽的飽和蒸汽壓高于二級控溫加熱塊內(nèi)增益池部分的飽和蒸汽壓，堿金屬蒸汽過量時將向溫度較低的二級控溫加熱塊內(nèi)裝有堿金屬的增益池部分?jǐn)U散凝結(jié)，進(jìn)一步降低主體內(nèi)堿金屬凝結(jié)造成窗口污染和單程透過率降低的風(fēng)險。
[0021]6.本發(fā)明可整體安裝在俯仰調(diào)節(jié)裝置上，通過調(diào)整殼體的放置角度，進(jìn)而對增益池在實(shí)驗光路中的俯仰角進(jìn)行調(diào)節(jié)，便于堿金屬激光器光路的調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明金屬填充體的端面圖；
[0025]其中:1為殼體,2為爐腔,3為殼體通光孔,4為一級控溫加熱塊,5為第一滑道,6為連接銷，7為固定彈簧,8為第一金屬填充體,9為填充體通光孔,10為陶瓷填充體，11為增益池，13為第二滑道,16為第二金屬填充體,17為隔熱電木板,18為二級控溫加熱塊,19為俯仰調(diào)節(jié)裝置，20為加熱電阻絲，21為導(dǎo)熱硅膠，22為熱電偶。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1、圖3所示，本發(fā)明包括殼體1、金屬填充體、一級控溫加熱塊4、二級控溫加熱塊18及基體，其中二級控溫加熱塊18放置在基體上，該二級控溫加熱塊18上設(shè)有隔熱電木板17,殼體I位于隔熱電木板17上；該隔熱電木板17用于將殼體I與二級控溫加熱塊18之間分開，具有隔熱作用，可以使整個加熱爐實(shí)現(xiàn)兩級溫度控制。
[0029]殼體I內(nèi)部開有爐腔2，該殼體I與爐腔2的軸向中心線共線，且均為柱狀回轉(zhuǎn)體。殼體I采用金屬材料(如鋁)制成，是加熱爐的主體部分。殼體I的左右兩端中心分別開有與爐腔2相連通、供光通過的殼體通光孔3。爐腔2的中間容置有增益池11，該增益池11左右兩端的爐腔2內(nèi)分別填充有固定增益池11的金屬填充體，即位于增益池11左端、與增益池11左端窗口抵接的第一金屬填充體8，以及位于增益池11右端、與增益池11右端窗口抵接的第二金屬填充體16。第一、二金屬填充體8、16的中間沿軸向分別開有供光通過的填充體通光孔9，兩個金屬填充體上的填充體通光孔9、殼體I左右兩端的殼體通光孔3的軸向中心線與殼體I的軸向中心線共線；泵浦光及激光可由殼體通光孔3及填充體通光孔9通過。
[0030]第一、二金屬填充體8、16的形狀可根據(jù)不同增益池外形設(shè)計加工成不同形狀。本實(shí)施例的第一、二金屬填充體8、16為柱狀回轉(zhuǎn)體，與增益池窗口抵接一端的端面及遠(yuǎn)離增益池11另一端的端面均垂直于填充體通光孔9的軸向中心線。第一金屬填充體8另一端的端面與爐腔2的左端內(nèi)壁之間設(shè)有固定彈簧7，該固定彈簧7位于填充體通光孔9軸向中心線的上方。第一金屬填充體8上沿軸向設(shè)有盲孔，該盲孔內(nèi)安裝有對增益池11左端窗口進(jìn)行加熱的一級控溫加熱塊4 ;第一金屬填