[发明专利]一种碱金属蒸气室及其装配制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及一种碱金属蒸气室及其装配制作方法。

背景技术

半导体激光泵浦碱金属蒸气激光器(Diode pumped alkali vapor laser，DPAL)是一种新型的光泵浦气体激光器。由于该类激光器具有极高的量子效率，近年来得到了快速发展。DPAL的增益介质为碱金属蒸气，通常为钾(potassium，K)、铷(rubidium，Rb)或铯(cesium，Cs)蒸气。目前，在DPAL中广泛使用的碱金属蒸气室是基于玻璃吹制技术制作的。玻璃吹制的铷蒸气室又叫做铷泡，主要制作步骤如下：

1)使用模具和空气压缩机，将融化的石英玻璃吹制为如图1所示的形状；

2)对窗口外表面镀膜，增加窗口对泵浦光和激光的透过率；

3)利用铷泡充制设备完成铷的定量填充，并充入适量的缓冲气体；

4)基于玻璃封离技术，完成铷泡制作。

采用玻璃吹制技术制作DPAL中的铷蒸气室最主要的缺点在于铷原子对石英玻璃污染问题。随着时间的推移，铷原子向玻璃泡壁(铷蒸气室)渗透和扩散，该问题在铷光谱灯中已被广泛证实和研究。与铷光谱灯不同，铷蒸气激光器中，吸附在泡壁上的铷会对泵浦光进行吸收，使得泡壁吸收的热量更多，进而使得窗口损坏或失效。

另外，吹制的铷蒸气泡的另一个缺点在于吹制后端面窗口的光洁度较差。较差的光洁度会引起波前的扭曲和反射。当表面高度差达到波长量级时，窗口片的散射可能会引起振幅的变化，从而导致更大的几何光学问题，如局部聚焦效应。当高功率泵浦光注入铷泡内时，窗口极易局部损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种碱金属蒸气室及其制作方法。

本发明公开的碱金属蒸气室，其包括：两个窗口片、两个盖板和主体部分；

所述主体部分为圆柱体，其上下底面的中心位置处具有上下连通的通光孔，其圆柱侧面具有放置堵头的沉孔和阀门，所述放置堵头的沉孔和阀门与所述通光孔连通；

所述盖板也为与所述主体部分直径相同的圆柱体，其上底面具有通光孔，下底面具有放置所述窗口片的沉孔，该通光孔与沉孔上下连通；

其中，放置有窗口片的所述两个盖板分别固定在所述主体部分的上下底面形成所述碱金属蒸气室；且所述碱金属蒸气室的主体部分上的通光孔、盖板上的通光孔和放置窗口片的沉孔共心设置；所述堵头固定在所述放置堵头的沉孔中后，在所述主体部分内部形成用于放置碱金属的碱金属池。

本发明公开的上述碱金属蒸气室的装配及制作方法，其包括：

步骤1、加工备所述碱金属蒸气室的各个部件，并将所述放置有窗口片的盖板固定安装在所述主体部分的两底面，固定所述堵头和阀门；

步骤2、对所述碱金属蒸气室进行检漏，并在待漏率小于预定值时，将所述碱金属蒸气室放入惰性气体保护气氛手套箱中；

步骤3、在手套箱内，打开其中一个盖板，并将碱金属以固态形式放入碱金属池内，重新固定该盖板；

步骤4、将所述碱金属蒸气室移出手套箱，在高真空排气台上，通过所述阀门将所述碱金属蒸气室内的惰性气体抽出，然后通入高纯气体，并将其置于碱金属蒸气激光系统中。

本发明采用蓝宝石窗口片作为激光传输的窗口。蓝宝石窗口片为单晶的Al₂O₃，化学性质极其稳定，抗铷渗透作用强，将基本消除铷的渗透作用引起的窗口片污染问题；

此外，本发明中窗口片和碱金属室主体部分通过O圈密封，二者的加工具有独立性。因此，窗口片可通过光学研磨抛光等方法实现20/10的光洁度，与吹制玻璃的窗口光洁度相比具有明显优势，可用于高功率激光泵浦系统。

附图说明

图1是现有技术中采用玻璃吹制技术制作的铷蒸气室；

图2是本发明中碱金属蒸气室的结构示意图；

图3是本发明中碱金属蒸气室的剖视图；

图4是本发明中碱金属蒸气室的装配及制作方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。