分子氧激光振蕩器的制造方法
【專利摘要】本發明的一個目的是提供一種分子氧激光振蕩器，以便能夠由激發態的單線態氧(O2(1Δg))直接引起激光振蕩。根據本實施例的分子氧激光振蕩器(100)包括：激發態氧發射器(130)，其上設有旋轉盤(204)；以及激光共振器(102)，其位于激發態氧發射器(130)正上方且直接聯接到該激發態氧發射器。對于根據本實施例的分子氧激光振蕩器(100)，還可以允許在激發態氧發射器(130)與激光共振器(102)之間設有分隔件(112)。
【專利說明】
分子氧激光振蕩器
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種氧激光振蕩器，其目的是從激發態氧分子獲得直接激光振蕩。
【背景技術】
[0002]已知單線態氧分子(02(1Ag))是通過氯氣與過氧化氫溶液(H2O2)和氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)的混合溶液的化學反應而產生。化學氧碘激光(通常稱為C0IL，COIL是化學氧碘激光的縮寫)是通常所知的1.315um的高能量激光，其通過將02(1 Ag)的能量傳遞到碘原子(1)(即，從處于基態的I(2Pv2)產生處于激發態的I(2Pv2))而操作為激光。非專利文獻I至4說明了化學氧碘激光。
[0003]歷史上，所謂“噴灑器”(sparger，起泡裝置)通常被用于上述化學反應來產生單線態氧(singlet oxygen，單態氧)發生器，這在非專利文獻5中被概述。在噴灑器中，泡狀氯氣經過H2O2和(Κ0Η或NaOH)的混合溶液，該溶液被稱為基礎過氧化氫(BHP)。更具體而言，噴灑器在從1977年(剛好在CO IL被發明后)到1990年代中期最多地被使用。
[0004]而在1980年代中，使用所謂“濕壁法”，在該方法中氯氣接觸被BHP溶液濕潤的壁。特別地，在一種濕壁法中使用的旋轉盤發生器被廣泛地使用到1990年代后期，因其可以容易地增加BHP溶液的供給量。
[0005]在此之后，則使用所謂的噴霧發生器，其有助于高功率的COIL操作。在噴霧發生器中，BHP溶液經由噴嘴被噴射，且與氯氣起反應。由于BHP溶液總表面積很大，因此在短時間內引發大量的化學反應。
[0006]然而，噴霧發生器從所噴射的BHP溶液產生BHP溶液的液滴。由于這些液滴被輸送到激光腔中，該液滴已被指出對激光振蕩有不利影響。因此，現已開發出了所謂的“氣溶膠發生器”。由于抑制了產生較大液滴，該方法被認為是產生單線態氧分子的最先進的方法之
O
[0007]利用從激發態02(1Ag)到碘的能量傳遞作為化學氧碘激光的原因之一在于，從O2(1 A g)直接產生激光是被認為是困難的。實際上，并無關于從02(1 Δ g)直接產生激光的報告。然而，有報告聲稱在旨在實現CM1 Ag)直接產生激光的實驗中探測到弱光。在該實驗中，沒有執行證實激光(存在)的光譜觀測。非專利文獻6是是聲稱從(M1 Ag)直接產生激光成功的唯一報告。根據非專利文獻6，雖然確認產生了氧激光，但卻只產生了少量的能量。由于在該實驗之后沒有其它由02(1 Ag)直接產生激光的相關報告，所以氧激光被認為非常難以實現。
[0008]直接由02(1Ag)發出激光困難的原因是，02(1 Ag)的自發發射壽命相當長，使得與自發發射壽命成反比例的激光增益(laser gain)相當小。然而，小增益并不意味著不可能產生激光。這只是意味著產生激光是困難的。因此，人們認為如果增益長度相當長，則是有可能產生激光的。非專利文獻7中示出了產生激光的可能性，其中包括實驗的理論思考與O2(1 A g)產生激光的目的一起被描述。
[0009]人們認為如果在短時間內產生了大量的02(1Ag)，則高壓力的02(1 Ag)可在瞬間填充激光腔的內部。這樣就提供了高增益，且可以使得產生激光更容易。因此，人們認為脈沖激光操作使得產生激光更容易。非專利文獻6和7涉及旨在進行脈沖激光操作的實驗。
[0010]引文列表
[0011]非專利文獻
[0012]非專利文獻l:Stephen C.Hur I i ck等人，“波音公司的COIL技術進展(COILtechnology development at Boeing)，，，Proceedings of SPIE，第4631 期，101-115頁(2002)；
[0013]非專利文獻2:MasamoriEndo，“日本的COIL發展史:1982_2002(History of COILdevelopment in Japan: 1982-2002 )，，，Proceedings of SPIE，第4631期，116-127頁(2002)；
[0014]非專利文獻3:Edward A.Duff和Keith A.Truesdell，“化學氧碘激光技術及其發展(Chemical oxygen 1dine laser(COIL)technology and development)，，,Proceedingsof SPIE，第5414期，52-68頁(2004);
[0015]非專利文獻4:Jarmila Kodymova，“COIL-化學氧碘激光:發展和應用中的進步(CO IL-ChemicaI oxygen 1dine laser: advances in development andapplicat1ns)，，，Proceedings of SPIE，第5958期，595818頁(2005);
[ΟΟ??]非專利文獻5:Kevin B.Hewett, “單線態氧發生器-化學氧碘激光的核心:過去、現在和將來(Singlet oxygen genera tors-the heart of chemical: past, present andfuture)，，，Proceedings of SPIE，第7131 期(2009);
[0017]非專利文獻6:HironariMiyajima，“基于單線態激發態氧的激光振蕩器發展的調查(Investigat1n of a laser oscillator development based on singlet excitedoxygen)”，慶應大學理工學部畢業論文，1986年；
[0018]非專利文獻7:Masamori Endo等人，“化學栗送的02(a-Χ)激光(ChemicalIyPumped 02(a_X)Laser)，，，Applied Physics B，第56期，71-78頁(1993);
[0019]非專利文獻8:Wolfgang0.Schall等人，“旋轉盤發生器的流體力學方面(FluidMechanic Aspects for Rotating Disc Generators)，，，Proceedings of SPIE，第3574期，265-272頁(1998);
[0020]非專利文獻9:Karin M.Grunewald等人，“⑶IL性能上的氣體混合效果(Effectsof the Gas Mixing on COIL Performance)，，，Proceedings of SPIE，第3574期，315-320頁(1998)。
【發明內容】
[0021]技術問題
[0022]然而，關于非專利文獻7，在O2(1 △ g)的生成中產生了非常小的BHP溶液的液滴(其被稱為霧)。據指出，由于對輻射的散射，這種霧成為激光的阻礙。一種多孔管發生器被用作氣溶膠發生器，且因此其不能抑制霧的產生。雖然可考慮使用過濾器來從霧中分離OK1Ag)，但是據預期CM1 Ag)將會失活并且/或者氧傳遞下降。因此，在激光腔中填充足夠高壓力的02(1 Ag)變得困難。
[0023]本發明能夠解決上文所述的阻礙氧激光振蕩器產生激光的問題，且能夠提供一種氧激光振蕩器，其具有能夠容易地產生脈沖激光的構造。
[0024]技術方案
[0025]為解決上文提到的問題，根據本發明的氧激光振蕩器采用旋轉盤發生器作為單線態氧發生器，且將激光腔置于氧發生器的正上方。非專利文獻5、8和9中描述了旋轉盤發生器。
[0026]旋轉盤發生器利用基于表面反應的化學反應以產生02(1Δ g)，而氣泡發生器和噴霧發生器利用BHP液滴的流放。非專利文獻7中所示的氣溶膠發生器產生BHP霧。與氣泡發生器、噴霧發生器和氣溶膠發生器相比，旋轉盤發生器通過平靜的表面反應來產生02(1 Δ g)。因此，使用旋轉盤發生器的方法幾乎不產生液滴。
[0027]然而，簡單地利用旋轉盤發生器作為常規COIL中的單線態氧發生器(SOG)，導致了下列問題。常規的旋轉盤發生器具有圖10中所示的結構。在SOG 901中，BHP溶液906被填充。圍繞旋轉軸905旋轉的旋轉盤904附接在SOG 901中。由箭頭907表示的氯氣被供給到BHP溶液906。因此，通過BHP溶液與氯氣之間的反應而在SOG 901中產生02(1 Δ g)。糾1 Δ g)如箭頭908所表示地流過反應部902。
[0028]多個碘原子噴射器909被置于反應部902中。因此，碘原子和02(1Δ g)的混合物如箭頭910所表示地流過反應部902。通過碘原子與02(1 Δ g)之間的反應而在反應部902中產生激發態碘原子。激發態碘原子經過反應部902，并進入激光腔903中。因此，激光腔903被激發態碘原子填充。反應部902如箭頭902所表示地通過激光腔903而被栗空。
[0029]反應部902可以是足夠長的，以便將快速流動的02(1Ag)與碘原子良好地混合。所以，激光腔903的內部容積僅包括了填充有02(1 Δ g)的總容積的10-30%。并且，激光光線的光軸0A9垂直于紙面。
[0030]在本發明中，SOG和激光腔可緊密地連接。這使得通過除以總容積得到的激光腔的比率能增大到超過80%之高。所以，如果產生相同質量的02(1 Δ g)，激光腔所填充的02(1 Δg)的壓力比常規COIL的壓力高3-9倍。所以，能夠獲得高增益，并且更容易產生激光。
[0031]雖然為了獲得高增益而需要在短時間內產生高壓02(1Ag)，但是可以通過在短時間內噴射大量的氯氣，通過產生大量化學反應來獲得高增益。因此，盡管采用的是表面反應，但快速流動的氯氣可能從BHP溶液的表面產生較大的液滴。當液滴進入激光腔時，液滴可能影響激光產生。因此，在本發明中，在SOG與激光腔之間設置有分隔壁。
[0032]旋轉盤發生器的旋轉軸可由管制成以便抑制液滴產生。冷卻劑可流過該管。這使旋轉盤能夠被冷卻。因此，覆蓋旋轉盤表面的BHP溶液被冷卻到幾乎與旋轉盤相同的溫度。由于BHP溶液越冷，粘度越高，因此BHP溶液的表面張力增大。因此，當快速流動的氯氣在溶液的表面上流動時，幾乎不形成液滴。旋轉盤和旋轉軸可由耐腐蝕性金屬制成。
[0033]BHP溶液的溫度越低，越不容易產生液滴。在本發明中，冷卻劑可流過旋轉軸來冷卻BHP溶液，而不是從外部將預先冷卻的BHP溶液供給到SOG中。由于產生02(1 Ag)的化學反應通過其反應熱來加熱BHP溶液，因此僅從外部供給預冷卻的BHP溶液的溫度會迅速增加。另一方面，由于旋轉盤可以被持續冷卻，因此即便O2 (1 △ g)連續被產生，本發明也能夠將BHP溶液保持在低溫。
[0034]上文所提到的通過使冷卻劑在旋轉軸內部流動來進行冷卻的另一個優點是，即使轉速較低，接觸旋轉盤的BHP溶液仍可被充分冷卻。因此，轉速可以降低。當轉速較低時，由于離心力變小，可以抑制液滴產生。而在從溶液容器的外側來冷卻BHP溶液的情況下，轉速可能要足夠高以使盤上的溶液被保持在低溫。這樣容易導致液滴產生。
[0035]有益效果
[0036]本發明提供了一種能容易地產生脈沖激光的氧激光振蕩器。
【附圖說明】
[0037]圖1是根據本發明一實施例的氧激光振蕩器100的斷面圖；
[0038]圖2是描述從氧激光振蕩器100的旋轉盤104產生液滴的說明圖；
[0039]圖3是從氧激光振蕩器100的旋轉盤104產生液滴的說明圖；
[0040]圖4是從旋轉盤104通過離心力產生液滴119B的說明圖；
[0041 ]圖5是氧激光振蕩器100的旋轉盤104和旋轉軸105的立體圖；
[0042]圖6是氧激光振蕩器100的斷面側視圖；
[0043]圖7是使冷卻劑流入和流出氧激光振蕩器100的旋轉軸105的結構的斷面圖；
[0044]圖8是根據本發明一實施例的氧激光振蕩器200的斷面圖；
[0045]圖9是根據本發明一實施例的氧激光振蕩器300的斷面圖；以及
[0046]圖10是使用旋轉盤發生器的COIL的斷面圖。
【具體實施方式】
[0047]現參照附圖描述本發明的多個示例性實施例。下文描述的這些示例性實施例為本發明的示例，而本發明并不局限于這些示例性實施例。應注意的是在說明書和附圖中由相同附圖標記指示的部件表示相同的部件。
[0048]第一實施例
[0049]下面將基于圖1描述根據本發明的第一實施例。圖1示出了顯示根據本發明的氧激光振蕩器100的斷面構造，該斷面構造垂直于激光的光軸0A1。氧激光振蕩器100具有激光腔102和單線態氧發生器(S0G)130。氧激光振蕩器100具有將激光腔102的殼體1lA(激光束從中穿過)與SOG 130的殼體1lB整合的結構。殼體1lA和1lB均是厚壁管。該厚壁管由耐BHP溶液和氯氣腐蝕的金屬制作。
[0050]殼體1lB填充有BHP溶液103。旋轉盤104被可旋轉地置于殼體1lB中。在殼體1lB中，旋轉盤104能繞旋轉軸105旋轉。旋轉軸105的方向平行于旋轉盤104的厚度方向。旋轉軸105垂直于圖1的紙面。旋轉軸105位于旋轉盤104的中心處。
[0051 ]旋轉盤104的一半以上被浸沒到BHP溶液中。殼體1lA和1lB的理想材料是鎳基合金，如蒙乃爾合金、因科鎳合金或哈斯特洛合金，因為鎳基合金具有高耐腐蝕性。此外，透明的聚氯乙烯管可被用于殼體1lA和1lB以便觀察其內部。
[0052]舉例來說，殼體1lB呈圓筒形，其縱向位于垂直于紙面的方向。殼體1lB的內部空間大于旋轉盤104的外徑。殼體1lB具有噴射管108、供給管115和排出管117。噴射管108連接到殼體1lB的上部位置。供給管115和排出管117連接到殼體1lB的下部位置。供給管115和排出管117位于噴射管108下方。舉例來說，噴射管108在比旋轉軸105的位置更高的位置處連接到殼體101B。供給管115和排出管117在比旋轉軸105的位置更低的位置處連接到殼體101B。這些噴射管108、這些供給管115和這些排出管117可分別沿垂直于紙面的方向排列。
[0053]通道121連接到殼體101B。通道121在比噴射管108的位置更高的位置處連接到殼體101B。通道121將殼體1lB的內部空間連接到殼體1lA的內部空間。即是說，通道121的一端連接到殼體1lB而另一端連接到殼體101A。激光腔位于SOG的正上方且與SOG 130直接連接。即是說，激光腔通過通道121直接連接到SOG 130。
[0054]旋轉盤104沿箭頭106所示的方向繞旋轉軸105旋轉。因此，旋轉盤104的未浸沒到BHP溶液130中的上部的表面被BHP溶液所103覆蓋。旋轉盤104也由耐腐蝕性金屬制成。旋轉軸105是金屬管。被冷卻到-20攝氏度的冷卻劑流入旋轉軸105的內部。由于旋轉軸105和旋轉盤104由金屬制成，所以旋轉軸105和旋轉盤104具有高導熱性。因此，旋轉盤104被保持為大約-20攝氏度。旋轉盤104和旋轉軸105的材料優選為具有高耐腐蝕性的鎳基合金。
[0055]為了產生02(1Δ g)，將氯氣沿著箭頭107所示的方向供給。隨后氯氣通過噴射管108噴射到殼體1lB內。噴射管108具有能夠被打開或關閉的閥109。即是說，閥109剛好位于殼體1lB前方，且閥109僅在產生02(1 Ag)時打開。當氯氣被供給到殼體1lB時，氯氣在旋轉盤104的表面處與BHP溶液反應。該反應產生02(1 Δ g)。
[0056]在殼體1lB中產生的02(1Ag)如虛線箭頭110所示地流過通道121。然后，02(1 Ag)流入到激光腔102。雖然圖1中僅示出一個噴射管，但實際上多個噴射管108沿著垂直于紙面的方向排列。
[0057]旋轉軸105為中空管。冷卻劑流過旋轉軸105的中空部。這樣就將旋轉軸105和旋轉盤104保持在低溫。當旋轉盤104被保持在-20攝氏度時，BHP溶液能被保持在與旋轉盤104幾乎相同的溫度。因此，BHP溶液的粘度變為30mPa.s，這是O攝氏度時的粘度的三倍。這樣使得即使氯氣快速地流到旋轉盤104的表面，仍難于將覆蓋著旋轉盤的表面的BHP溶液吹掉。而且，高粘度會抑φ?」ΒΗΡ溶液被旋轉盤104的離心力吹掉。非專利文獻8描述了BHP溶液的粘度。BHP溶液的粘度在O攝氏度時是1mPa.s，而在-20攝氏度時是30mPa.s，這是O攝氏度時的粘度的三倍。
[0058]即使快速流動的氯氣可能將旋轉盤104的表面上的BHP溶液吹去，BHP溶液的粘度也是變高的。因此，產生的液滴不會像霧一樣小，而是具有相對大的尺寸。因此液滴不會與如虛線110所示地流動的02(1 Ag)—同被送入激光腔102。
[0059]還是在這一構造中，分隔壁111位于激光腔102下方以便分開殼體1lA與殼體101B。因此，分隔壁111能阻止液滴從旋轉盤104的表面沿直線飛行。這樣就防止了液滴穿過激光腔102。雖然分隔壁111是中空殼體1lA和1lB的一部分，但也可替代性地使用一些板，只要這些板能夠被置于旋轉盤104與激光腔102之間。然而，通道121形成在分隔壁的右側上。有必要在殼體1lB的一部分中形成一空間以便將02(1 Ag)送入激光腔102中。因此，殼體1lb的該部分連接到通道121。
[0060]現在將利用圖2、圖3和圖4描述分隔壁111的功能。如圖2中所示，由箭頭107所示的氯氣被以高速噴射到殼體1lB中。隨后，較大的液滴119可被從旋轉盤104的表面吹去且直線飛行。因此，液滴119被圖3中所示的分隔壁111阻擋或者進入通道121中。然而，進入通道121中的液滴119僅僅是擊打通道121的右側處的內壁121C。因此，液滴119不會直接進入激光腔102中。
[0061]當如圖4所示地通過旋轉盤104的離心力形成液滴120時，液滴120飛入旋轉盤104的圓周的切線的方向。所以，液滴120被分隔壁111阻擋。因此，液滴120不會直接進入激光腔102 中。
[0062]此外，由于旋轉盤10如箭頭106所示地順時針旋轉，通道121形成在分隔壁111的右側上。如上文所述，旋轉盤104沿著與從分隔壁111朝向通道121的方向大致相同的方向旋轉。因此，通過離心力從旋轉盤104吹去的液滴120不會直接進入激光腔1 2中。換言之，如垂直于旋轉軸105的截面所示，在殼體1lB的上部中，分隔壁111的位置可處于旋轉的上游側，而通道121的位置可處于旋轉的下游側。
[0063]舉例來說，在沿著旋轉軸105觀看SOG130從而旋轉盤104順時針旋轉時，可以看到通道121位于分隔壁111的右側。另一方面，在沿著旋轉軸105觀看SOG 130從而旋轉盤104逆時針旋轉時，通道121位于分隔壁111的左側。因此，在垂直于旋轉軸105的平面視圖中，通道121與分隔壁111之間的相對位置由旋轉盤104的旋轉方向決定。在圖1中，分隔壁111位于旋轉軸105的正上方。通道121位于旋轉軸105的右側。
[0064]此外，在即將進行激光操作之前，激光腔102通過排氣管112被提前抽空，如圖1中所示。為此目的，位于激光腔102正上方的閥113提前打開，隨后激光腔102沿著箭頭114所示的方向被栗空(抽空)。在栗空之后，閥113被關閉以使所產生的O2 (1 △ g)能夠填充激光腔102內部。總之，在閥113被關閉后，殼體1IA的內部空間被O2 (1 Δ g)填充。由于閥113位于靠近殼體10IA的位置，位于閥113前面且處于殼體1lA外側的死空間(dead space)較小。即是說，在排氣管112中，閥113被設置為緊鄰殼體101A。未示出的真空栗被連接到排氣管112。
[0065]如上文所描述的，在氧激光振蕩器100中，殼體101B(其形成SOG130)直接連接到殼體101A(其形成激光腔102)。因此，在關閉閥113之后，所產生的02(1 Ag)填充激光腔102，激光腔102的空間幾乎是02(1 Δ g)能夠填充的全部空間。由于被02(1 Δ g)填充的全部體積占據激光腔102的體積的百分比為大約90%，因此死空間變得非常小。因此，易于以高壓的02(1Ag)來填充激光腔102。由此，可取得高增益，并且可以容易地獲得脈沖激光。
[0066]此外，BHP溶液103如箭頭116A所示地通過供給管115被供給，并且積蓄在殼體1lB的下部中。冷卻的BHP溶液能夠通過供給管115被供給。由于通過用于產生02(1 Ag)的化學反應而在BHP溶液1 3中產生了 H2O，BHP溶液103的濃度降低。因此，H2O和BHP溶液1 3如箭頭116B所示地通過排出管117被排出。與排出的BHP溶液關聯地，產生的鹽被移除，使上述濃度被控制，隨后BHP溶液通過供給管115被再次供給到殼體101B。
[0067]圖5示出旋轉盤104和旋轉軸105的立體圖。多個旋轉盤104被緊密放置。換言之，多個旋轉盤104被同軸地對齊。所有這些旋轉盤104都具有相同的尺寸。所有這些旋轉盤104都被旋轉軸105貫穿而被固定。即是說，旋轉軸105貫穿上述多個旋轉盤104。因此，這些旋轉盤104圍繞旋轉軸105旋轉。
[0068]冷卻劑如箭頭118A所示地流入旋轉軸105中，且如箭頭118B所示地流出。因此，旋轉軸105和接觸旋轉軸105的旋轉盤104能夠被保持在低溫。采用上述多個旋轉盤104能夠使產生CM1 Ag)的化學反應的總表面積增大。
[0069]圖6示出氧激光振蕩器100的斷面圖的側視圖。激光腔102由附接在殼體1lA的兩端的總反射器131和輸出鏡132組成。總反射器131附接到圓筒形殼體1lA的一端，而輸出鏡132附接到另一端。在總反射器131處激光輻射發生反射且進入輸出鏡132中。激光輻射的一部分從輸出鏡132被抽取，而其剩余部分被朝向總反射器131反射。因此，激光被抽取為LAl。圓筒形殼體1lB和圓筒形殼體1lA被彼此平行地放置。激光的光軸大致平行于旋轉軸105。
[0070]管形的旋轉軸105可旋轉地附接到馬達123。旋轉軸105由控制冷卻劑流動的流動控制器124A和流動控制器124B保持。此配置的細節在作為流動控制器124A的斷面圖的圖7中示出。旋轉軸105由兩個O型環126A和126B保持且密封。由于流動控制器124A保持旋轉軸105，所以冷卻劑如箭頭所示地流動。因此，冷卻劑能夠流動并循環而不會從旋轉軸105的內部泄漏。雖然圖6中未示出，但可類似地將O型環附接到殼體1lB的被旋轉軸105貫穿的兩個壁。
[0071]將流動控制器124A連接到流動控制器124B的管125具有冷卻裝置127，該冷卻裝置127能夠將流過管125的冷卻劑保持為恒溫。關于冷卻劑，理想的是使用一種在-20攝氏度不會凍結并且不會腐蝕金屬的冷卻劑。一種這樣的冷卻劑未Galden(—種氟化流體)。還可使用乙醇。
[0072]第二實施例
[0073]接下來，將參照圖8描述根據本發明的第二實施例。圖8示出氧激光振蕩器200的斷面圖。氧激光振蕩器200具有激光腔202，其是由大直徑厚壁管制成的殼體201A形成，以獲得大的模容量(mode volume，模態體積)。因此，氧激光振蕩器200被設計為比圖1中所示的氧激光振蕩器100產生更高的激光能量。
[0074]為了產生此高激光能量，SOG230具有雙排旋轉盤204A和204B。這樣的構造不同于第一實施例的構造。與第一實施例類似的內容的說明將被省略。
[0075]旋轉盤204A和204B被并排地對齊。旋轉盤204A的旋轉軸205A和旋轉盤205B的旋轉軸205B彼此平行。旋轉盤204A的旋轉方向和旋轉盤205B的旋轉方向相反(如圖8中的箭頭所示)。在圖8中，旋轉盤204A逆時針旋轉而旋轉盤204B順時針旋轉。為防止旋轉盤204A和旋轉盤204B彼此干涉，旋轉軸205A被安置為與旋轉軸205B分隔開。
[0076]雖然圖8中僅示出兩個盤，但是旋轉盤204A和旋轉盤205B是由沿著垂直于紙面方向對齊的多個盤構成。由于這類似于在圖5等圖中示出的構造，因此省略其詳細說明。旋轉軸205A和旋轉軸205B是中空的，以便于冷卻劑在它們內部流動。由于這同樣類似于圖6、圖7等圖中所示的構造，故省略其詳細描述。
[0077]從安裝在殼體201B下部處的噴射管208供給用于啟動(引發)化學反應的氯氣。氯氣從下方流過噴射管208，且如箭頭所示地從噴射管208的上端被射出到右邊和左邊。噴射管208附接在旋轉盤204A與旋轉盤205B之間。噴射管208穿過殼體201B的底部且延伸到BHP溶液203的溶液液面上方。
[0078]供給管215A和供給管215B連接到殼體201B的下部。供給管215A和215B被安裝在殼體201B的底部。BHP溶液如箭頭216A和216B所示地通過供給管215A和215B流入殼體201B。排出管217A和排出管217B連接在殼體201B的側表面。排出管217A和排出管217B連接在殼體201B的相對的側表面。在這樣的結構中，排出管217A連接在殼體201B的左側，而排出管217B連接在殼體201B的右側。如上文所述，通過與氯氣的化學反應使BHP溶液的濃度降低。因此，濃度降低的BHP溶液通過排出管217A和217B被排放出，如箭頭218A和218B所示。
[0079]分隔壁211位于旋轉盤204A和旋轉盤204B上方。分隔壁211是殼體201A的一部分。即便由于氯氣而使粘附在旋轉盤204A或旋轉盤204B表面上的BHP溶液流掉而產生液滴，這些液滴也不能直接進入激光腔202中。
[0080]分隔壁211位于旋轉軸205A和旋轉軸205B上方。對于順時針旋轉的旋轉盤204B，通道221B位于分隔壁211的右側上。而對于逆時針旋轉的旋轉盤204A，通道221A位于分隔壁211的左側上。因此，分隔壁211位于通道221A與通道221B之間。
[0081 ]塊體(block)222附接在旋轉盤204A和旋轉盤204B的正上方以形成供氯氣流入其中的空間。塊體222位于分隔壁211的正下方。塊體222以如上所述的方式附接，而使得氯氣僅靠近旋轉盤204A和旋轉盤204B的表面流動。這樣就防止了氯氣進入激光腔202中而不接觸BHP溶液。塊體222還具有降低死空間的功能。因此，O2 (1 Δ g)能夠填充的體積占激光腔202的體積的百分比高達約90%。塊體222的材料優選為具有耐腐蝕性和良好機加工性的材料。因此，理想的(材料)例如為氟基樹脂，比如特氟龍(注冊商標)，或者聚丙烯。
[0082]在上述實施例中，由于采用了雙排旋轉盤204A和204B，因此盤的數量可以增多。所以，增大了產生02(1 Ag)的化學反應的表面積。因此，02(1 Ag)的產生率能夠增大，這使得能夠獲得高激光輸出能量。
[0083]第三實施例
[0084]接下來，將參照圖9描述根據本發明的第三實施例。圖9是氧激光振蕩器300的斷面圖。氧激光振蕩器300具有激光腔302，激光腔302是由大直徑厚壁管制成的殼體301A形成，以獲得大的模容量。因此，采用雙排旋轉盤304A和304B來產生O2 (1Ag)0
[0085]氧激光振蕩器300具有雙排旋轉盤304A和304B以便產生高激光輸出能量。這樣的構造不同于第一實施例的構造。與第一實施例類似的內容的說明將被省略。旋轉軸305A和旋轉軸305B是中空的，以便使冷卻劑流入旋轉軸305A和305B。
[0086]旋轉盤304A和旋轉盤305B的旋轉方向與圖8中所示的旋轉盤204A和204B的旋轉方向相反。舉例來說，在垂直于旋轉軸305A的截面中，旋轉盤304B和旋轉盤304A從右到左地對齊。置于左側的旋轉盤304A順時針旋轉，而置于右側的旋轉盤304B逆時針旋轉。
[0087]兩個噴射管308A和308B被置于旋轉盤304A或旋轉盤304B的外部。舉例來說，噴射管308A(其將氯氣供給到旋轉盤304A)連接在殼體301B的左側表面，而噴射管308B(其將氯氣供給到旋轉盤304B)連接在殼體301B的右側表面。氯氣如箭頭307A和307B所示地被供給。當閥309A和309B打開時，氯氣流入殼體301B中，這樣就引發了產生O2(1 Δ g)的化學反應。
[0088]兩個供給管315A和315B分別連接在旋轉盤304A和旋轉盤304B的外部。供給管315A連接在殼體301B的左側表面的下部，而供給管315B連接在殼體301B的右側表面的下部。BHP溶液如箭頭316A和316B所示地通過供給管315A和供給管315B被供給到殼體301B。排出管317連接在殼體301B的底部。排出管317在水平方向上位于旋轉盤304A與旋轉盤304B之間。由于化學反應而濃度降低的BHP溶液如箭頭318所示地通過排出管317被排放出。
[0089]在本實施例中，兩個塊體322A和322B附接到殼體301B的內部，以形成一空間，為進行化學反應而噴射的氯氣流入該空間中。塊體322A和322B防止氯氣直接進入激光腔302中而不接觸BHP溶液。正如塊體222那樣，塊體322A和塊體322B的理想材料是特氟龍(注冊商標)、聚丙烯或類似材料。
[0090]在本實施例中，在雙排旋轉盤304A和304B處產生的02(1 Δ g)通過單個通道321被供給到激光腔302中。通道321位于光軸0A3的正下方。對于順時針旋轉的旋轉盤304A，通道321位于分隔壁311A的右側，而在逆時針旋轉的旋轉盤304B中，通道321位于分隔壁311B的左側。
[0091]這樣就簡化了構成激光腔302的殼體301A的制造。換言之，可通過在殼體301A的材料的管上形成寬縫來形成通道321。
[0092]如果氯氣使粘附在旋轉盤304A的表面上的BHP溶液流掉，則產生的液滴420如虛線箭頭所示地飛行且正好撞擊分隔壁311B的邊緣。因此，液滴320難以進入激光腔302中。雖然分隔壁311A和311B是殼體301A的一部分，它們仍然被特別稱為“分隔壁”，因為它們位于旋轉盤304A和304B的正上方以便阻擋液滴。
[0093]在上述實施例中，由于采用雙排旋轉盤304A和304B，旋轉盤的數量能夠增多。所以，產生02(1 Ag)的化學反應的表面積可以增大。因此，02(1 Ag)的產生率可以增大，這樣能夠產生高激光輸出能量。
[0094]雖然在第一至第三實施例中，旋轉盤進行旋轉以便產生02(1Δ g)，但是替代性地也可以旋轉其它形狀的板。能夠使不同于圓盤形的其它形狀的旋轉盤來旋轉。換言之，可通過將氯氣供給到浸沒在BHP溶液中的旋轉盤來產生02(1 Ag)。
[0095]盡管已參照本發明的多個示例性實施例來具體地闡示和描述了本發明，但本發明包含不會消極地影響其目的和益處的各種改變，并且不局限于這些示例性實施例。
[0096]工業實用性
[0097]根據本發明，能夠實現一種氧激光振蕩器，且能夠產生脈沖激光。特別地，由于容易進行放大，所以能夠通過采用儲存高容量單氧分子的大容量腔室來產生極大能量的脈沖激光。因此，本發明適用于需要極大能量脈沖激光的慣性約束聚變的驅動器，或者是用于摧毀危險飛行物的裝置。
[0098]附圖標記列表
[0099]100氧激光振蕩器
[0100]1lAaoiB殼體
[0101]102激光腔
[0102]103BHP 溶液
[0103]104旋轉盤
[0104]105旋轉軸
[0105]106旋轉方向
[0106]107氯氣流動方向
[0107]108噴射管
[0108]109閥
[0109]HO流動方向
[0110]111分隔壁
[0111]112排氣管
[0112]113閥
[0113]114排氣方向
[0114]115供給管
[0115]116A，116BBHP溶液流動方向
[0116]117排出管
[0117]118A，118BBHP溶液流動方向
[0118]119通過接觸氯氣的液滴的流動方向
[0119]120通過離心力的液滴的流動方向
[0120]121通道
[0121]121C內壁
[0122]123馬達
[0123]124A，124B流動控制器
[0124]125管
[0125]126A，126BO 型環
[0126]127冷卻裝置
[0127]131總反射器
[0128]132輸出鏡
[0129]200氧激光振蕩器
[0130]201A，201B殼體
[0131]202激光腔
[0132]203BHP 溶液
[0133]204A，204B旋轉盤
[0134]205A，205B旋轉軸
[0135]207氯氣流動方向
[0136]208噴射管
[0137]211分隔壁
[0138]212排氣管
[0139]213閥
[0140]214排氣方向
[0141]215A，215B供給管
[0142]216A，216BBHP溶液流動方向
[0143]217A，217B排出管
[0144]218A，218BBHP溶液流動方向
[0145]221A，221B通道
[0146]222塊體
[0147]300氧激光振蕩器
[0148]301A，301B殼體
[0149]302激光腔
[0150]303BHP 溶液
[0151]304A，304B旋轉盤
[0152]305A，305B旋轉軸
[0153]307A，307B氯氣流動方向
[0154]308A，308B噴射管
[0155]311A，311B分隔壁
[0156]312排氣管
[0157]313閥
[0158]314栗送方向
[0159]315A，315B供給管
[0160]316A，316BBHP溶液流動方向
[0161]317排出管
[0162]318BHP溶液流動方向
[0163]320液滴流動方向
[0164]321通道
[0165]322A，322B塊體
[0166]900COIL
[0167]901SOG
[0168]902單線態氧與碘原子之間的反應部
[0169]903激光腔
[0170]904旋轉盤
[0171]905旋轉軸
[0172]906BHP 溶液
[0173]907氯氣
[0174]908單線態氧的方向
[0175]909碘原子噴射器
[0176]910單線態氧與碘原子的流動方向
[0177]912排氣方向
[0178]LAl激光
[0179]0A1，0A2，0A3，0A9 光軸
【主權項】
1.一種氧激光振蕩器，包括: 單線態氧發生器，具有旋轉板；以及 激光腔，位于所述單線態氧發生器的正上方并且直接連接到所述單線態氧發生器。2.根據權利要求1所述的氧激光振蕩器，還包括: 分隔壁，位于所述單線態氧發生器與所述激光腔之間。3.根據權利要求1所述的氧激光振蕩器，其中，所述旋轉板的軸呈中空形狀，并且冷卻劑流過所述旋轉軸的內部。4.根據權利要求2所述的氧激光振蕩器，其中，當沿著所示旋轉軸觀看所述單線態氧發生器從而所述旋轉板順時針旋轉時，位于所述單線態氧發生器與所述激光腔之間的、所述單線態氧流過的通道位于所述分隔壁的右側。5.根據權利要求1所述的氧激光振蕩器，其中，所述單線態氧發生器的殼體和所述激光腔的殼體呈圓筒狀。
【文檔編號】H01S3/095GK105849988SQ201480070822
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年1月30日
【發明人】武久究
【申請人】武久究