Способ изготовления активного элемента лазера на парах щелочноземельных металлов
Патент 1331395
Авторы
Классы МПК
Способ изготовления активного элемента лазера на парах щелочноземельных металлов
Реферат
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании активных элементов лазеров (АЭЛ) на парах щелочно-земельных металлов как импульсного, так и непрерывного действия. Цель изобретения - увеличение срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшение потерь рабочего вещества - достигается за счет повышения температуры термовакуумной обработки АЭЛ до 1000 - 1050°С при использовании в качестве рабоего вещества окисла щелочно-земельного металла, например CaO, SrO, BaO, предварительно смешанного с порошком металловосстановителя, например Al или Mg. Срок службы лазера с активным элементом увеличивается в 2,5 - 3 раза.
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании активных элементов лазеров на парах щелочно-земельных металлов как импульсного, так и непрерывного действия. Целью изобретения является увеличение срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшение потерь рабочего вещества, которые обеспечиваются при повышении температуры термовакуумной обработки активного элемента лазера до 1000-1050оС при использовании в качестве рабочего вещества окисла щелочно-земельного металла, предварительно смешанного с порошком металла-восстановителя. Способ осуществляется следующим образом. Порошок окисла щелочно-земельного металла (CaO, SrO или BaO) смешивают с порошком металла-восстановителя (Al или Mg) марки ч. д. а. Относительное массовое содержание в смеси окисла и металла-восстановителя определяют из уравнения реакции. Например, при использовании в качестве восстановителя алюминия уравнения реакции имеет вид 3MeO+2Al=Al2O3+3Me, где Me - один из щелочно-земельных металлов. Приготовленную смесь можно размешать непосредственно на стенке разрядного канала. Однако в процессе обезгаживания при нагревании она "вскипает", частично диафрагмируя при этом разрядный канал. Для исключения этого отрицательного эффекта указанную смесь следует помещать в негерметичный контейнер, выполненный из фольги тугоплавкого металла, и устанавливать на внутренней стенке разрядного канала. Разрядную трубку с помещенной в ней смесью подсоединяют к вакуумному посту и откачивают до 1,3510-4 Па. Затем приступают к обезгаживанию разрядного канала и содержащейся в нем смеси окисла рабочего вещества и порошка металла-восстановителя. Для этого через разрядную трубку прокачивают инертный газ (например, неон) так, чтобы его давление поддерживалось на уровне 1,33103-2,0103 Па, и зажигают импульсный разряд. Подводимая к разряду мощность должна быть достаточной для нагревания разрядного канала до 1000-1050оС и определяется длиной разрядного канала, толщиной и качеством теплоизоляции. В качестве теплоизолятора можно использовать коалиновую вату с толщиной слоя около 3 см. Для нагревания стенок разрядного канала до 1000-1050оС требуется средняя погонная мощность 30-33 Вт/см. Температуру можно контролировать оптическим пирометром ВИМП-0,15 М. На этом уровне температура стенок разрядного канала поддерживается до тех пор, пока разряд по всей длине не станет светиться чистым неоном. Известно, что реакция восстановления металла из окислов щелочно-земельных металлов алюминием проходит при 1150-1200оС, поэтому в процессе обезгаживания в разрядном канале пары рабочего металла отсутствуют. По завершению процесса обезгаживания, при котором одновременно идет процесс тренировки, так как режим горения разряда при обезгаживании превышает номинальный рабочий режим данного лазера, осуществляется введение рабочего вещества в разрядный канал. Для этого прекращают прокачку газа, увеличивают давление неона в разрядной трубке до 4,0103-6,6103 Па и доводят температуру разрядного накала до 1200оС путем увеличения введенной в разряд мощности до 40-45 Вт/см. О поступлении паров рабочего вещества в разрядный канал в результате окислительно-восстановительной реакции можно судить по появлению в спектре линий восстановленного металла либо, поместив разрядную трубку в оптической резонатор, по наличию стимулированного излучения на соответствующей длине волны. Восстановленный из оксида металл получают в газовой фазе. Высокое давление неона предотвращает потери рабочего вещества вследствие ухода его паров из разрядного канала в холодные зоны разрядной трубки. Разряд выключают и при остывании разрядного канала пары рабочего вещества конденсируют на его стенках. Давление неона доводят до рабочего 1,30103 - 2,0103 Па и разрядную трубку отпаивают от вакуумной установки. На этом процесс изготовления активного элемента лазера завершается. В результате использования способа достигается снижение в 3-5 раз интенсивности линий примесных газов что свидетельствует о высокой степени обезгаживания активного элемента лазера. Срок службы лазера с активным элементом, выполненным по данному способу, увеличивается в 2,5-3 раза.
Формула изобретения
1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ЛАЗЕРА НА ПАРАХ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий размещение рабочего вещества внутри разрядного канала, обезгаживание и тренировку разрядного канала и рабочего вещества при нагревании разрядом с одновременной прокачкой инертного газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы за счет повышения степени обезгаживания и уменьшения потерь рабочего вещества, в качестве рабочего вещества используют окисел щелочно- земельного металла, который смешивают с порошком металла-восстановителя, а после тренировки и обезгаживания повышают температуру разряда до начала окислительно-восстановительной реакции в смеси. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окисла щелочноземельного металла используют CaO или SrO, или BaO. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве металла-восстановителя используют алюминий или магний.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000
Извещение опубликовано: 20.03.2000