阅读说明：本技术 片状放大器洁净控制结构和方法 (Chip amplifier cleaning control structure and method ) 是由 李养帅 朱健强 马伟新 周申蕾 张艳丽 王冰艳 于 2020-04-08 设计创作，主要内容包括：一种片状激光放大器洁净控制结构和方法,包括进气装置和吸气装置,采用“主动吸气+被动进气+主动进气”相结合的方式,实现放大器腔体内的洁净控制。本发明具有构思巧妙,简单易行,相对于片状放大器传统洁净控制方法降低了片状放大器腔体的密封性,减少了耗气量。(A cleaning control structure and method for a sheet laser amplifier comprises an air inlet device and an air suction device, and the cleaning control in an amplifier cavity is realized by adopting a mode of combining active air suction, passive air suction and active air suction. The invention has the advantages of ingenious conception, simplicity and feasibility, reduces the sealing property of the cavity of the chip amplifier and reduces the gas consumption compared with the traditional clean control method of the chip amplifier.)

片状放大器洁净控制结构和方法

技术领域

本发明涉及高功率放大器，特别是一种片状激光放大器洁净控制结构和方法。

背景技术

片状放大器作为高功率激光装置能量放大的关键环节，提供了99％以上的能量，随着高功率激光装置能量的不断提升，因此对其工作条件提出了极其严格的要求，放大器腔体要保持在洁净度为百级的工作环境。目前，片状放大器洁净控制大都采用腔体高压充气和排气，这种高压充排气方法存在一定问题：首先，采用的是高压充气和排气，对放大器腔体的密封性提出了较高的要求；其次，由于放大器腔体特殊的结构设计，充排气过程中放大器密闭腔体内容易造成湍流，进而造成密闭腔体内的污染物很难短时间并且一次性排出，所以常用的手段是加大吹排气时间(30分钟及以上)，或者实施间歇性多次吹排气(总耗时25分钟以上)等，这些常用的手段存在吹扫时间长、耗气量多、对放大器密封性要求高等缺点。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的问题，提出一种片状放大器洁净控制结构和方法。采用“主动吸气+被动进气+主动进气”相结合的方式，实现放大器腔体内的洁净控制。该结构和方法在保证片状放大器洁净控制的同时，降低了片状放大器密封性要求，缩短了洁净控制时间，减少了用气量，无湍流产生，一次抽排气即可实现片状放大器洁净控制，在高功率激光装置中具有重要应用。

本发明的解决方案如下：

一种片状放大器洁净控制结构，其特点在于，包括进气装置和吸气装置：

所述的进气装置包括气源、开关A、进气管和进气室，所述的气源通过所述的进气管和所述的进气室相连，在所述的进气管上设置所述的开关A，所述的进气室三角形底板沿着边线分布有进气口；

所述的吸气装置包括吸气室、吸气管、开关B和抽气机，所述的抽气机通过所述的吸气管与所述的吸气室相连，在所述的吸气管上设置所述的开关B9，所述的吸气室的三角形底板沿着边线分布有吸气口，并且该吸气口与进气室三角形底板上进气口的大小、形状和位置相同；所述的进气装置通过所述的进气室的三角形底板与待洁净的片状放大器的腔体的顶部相连，该待洁净的片状放大器的腔体的底部通过所述的吸气室的三角形底板与所述的吸气装置相连。

所述的进气口或出气口既可以是直径为φD的、均匀分布的圆形孔(5mm≤D≤15mm)，其中心线与对应边线的距离为D1(D1≤10mm)，也可以是条形进气口，长条宽度为W(5mm≤W≤10mm)，其中心线与对应边的距离为D2(5mm≤d2≤10mm)。

所述的气源为洁净氮气或洁净空气，纯度≥99.99％。

利用上述片状放大器洁净控制结构进行洁净的方法，包括下列步骤：

1)所述的进气装置和吸气装置分别与待洁净的片状放大器腔体的顶部和底部相连；

2)打开所述的吸气装置，通过所述的抽气机调节所述的吸气口处气体的流速为V(m/s)，主动吸气，所述的进气装置则进行被动常压(20℃，1个标准大气压)进气，所述的待洁净的片状放大器腔体内形成无湍流流场结构，吸气T(5min≤t≤10min)分钟之后，放大器腔体内实现洁净，关闭吸气装置；

3)调节所述的进气装置的气压升高△P，主动进气，而后关闭进气装置，此时所述的片状放大器腔体维持正压环境(相对环境压力),从而实现片状放大器的洁净维持。

所述的吸气口处气体的流速V的使用范围为：40m/s≤V≤100m/s。

本发明的技术效果：

本发明构思巧妙，简单易行，一次性抽排即可实现片状放大器腔体的洁净控制，缩短了洁净控制时间，减少了耗气量，同时也降低片状放大器密闭腔体的密封性要求。

附图说明

图1为本发明片状放大器洁净控制结构实施例1示意图，其中(a)为片状放大器洁净控制结构示意图，(b)为进气室或吸气室的三角形底板的结构示意图，即进气口或出气口为圆形孔，(c)进气口或出气口为长条形。

图2为本发明实施例片状放大器洁净控制流场矢量图。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参阅图1，图1为本发明片状放大器洁净控制结构实施例1示意图，其中(a)为片状放大器洁净控制结构示意图，(b)为进气室或吸气室的三角形底板的结构示意图。由图可见，本发明片状放大器洁净控制结构，包括进气装置3和吸气装置10：

所述的进气装置3包括气源1、开关A2、进气管4和进气室5，所述的气源1通过所述的进气管4和所述的进气室5相连，在所述的进气管4上设置所述的开关A2，所述的进气室三角形底板沿着边线分布有进气口；

所述的吸气装置10包括吸气室6、吸气管7、开关B9和抽气机8，所述的抽气机8通过所述的吸气管7与所述的吸气室6相连，在所述的吸气管7上设置所述的开关B9，所述的吸气室6的三角形底板沿着边线分布有吸气口，并且该吸气口与进气室三角形底板上进气口的大小、形状和位置相同；所述的进气装置3通过所述的进气室5的三角形底板与待洁净的片状放大器的腔体的顶部相连，该待洁净的片状放大器的腔体的底部通过所述的吸气室6的三角形底板与所述的吸气装置10相连。

所述的气源1为洁净氮气或洁净空气，纯度≥99.99％。

所述的进气口或出气口既可以是直径为φD的、均匀分布的圆形孔(5mm≤D≤15mm)，其中心线与对应边线的距离为D1(D1≤10mm)，也可以是条形进气口，长条宽度为W(5mm≤W≤10mm)，其中心线与对应边的距离为D2(5mm≤d2≤10mm)。

实施例

所述的进气口和出气口是直径为φ10mm的均匀分布的圆形进气口，其中心线与对应边线的距离D1为10mm，气源1是纯度99.99％洁净空气。

利用上述片状放大器洁净控制结构进行洁净的方法，包括下列步骤：

1)所述的进气装置3和吸气装置10分别与待洁净的片状放大器腔体的顶部和底部相连；

2)打开所述的吸气装置10，通过所述的抽气机8调节所述的吸气口处气体的流速为V＝40m/s，主动吸气，所述的进气装置3则进行被动常压(20℃，1个标准大气压)进气，所述的待洁净的片状放大器腔体内形成无湍流流场结构，吸气5分钟之后，放大器腔体内实现洁净，关闭吸气装置10；

3)调节所述的进气装置3的气压升高2000Pa，主动进气，而后关闭进气装置3，此时所述的片状放大器腔体维持正压环境(相对环境压力),从而实现片状放大器的洁净维持。

实施例的效果如图2所示，图2为本发明实施例片状放大器洁净控制流场矢量图，放大器腔体内基本无湍流产生，获得了均匀的流场。实验表明，本发明采用“主动吸气+被动进气+主动进气”相结合的方式，实现放大器腔体内的洁净控制。构思巧妙，简单易行，通过一次性抽排即可实现片状放大器腔体的洁净控制，缩短了洁净控制时间，减少了耗气量，同时也降低片状放大器密闭腔体的密封性要求。