Газовый проточный лазер

Газовый проточный лазер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к конструкциям газоразрядных проточных лазеров. Целью изобретения является увеличение средней мощности лазерного излучения и обеспечение возможности работы лазера как в импульснопернодическом, так и в непрерывном iрежимах. Лазер содержит разрядную камеру с электродами для зажигания тлеющего разряда, газовый контур и акустический резонатор со штыревь ми электродами для зажигания импульсно-. периодического дугового разряда. В газовом контуре расположены холодильник , газонепроницаемая перегородка, перекрывающая поперечное сечение газового контура, и охлаждаемые каналы , установленные на перегородке соосно с акустическим резонатором. Разрядная камера с электродами для зажигания теплового разряда установлена отдельно от акустического резонатора . Прокачка рабочей смеси в лазере осуществляется акустическим резонатором при подаче на его электроды коротких импульсов напряжения. Величина напряжения подбирается такой , чтобы между электродами резонатора зажигался дуговой разряд. Скорость прокачки газа регулируется величиной импульсного напряжения или частотой зажигания разрядов в акустическом резонаторе. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. с (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) Я) (51)5 Н 01 S 3/036

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р

ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 30.09. 91. Пнп. Р 36 (21) 4093752/?5 (22) 22.07.86 (72) А. В. Губарев и А, А. Некрасов (53) 621.375.8(088.8) (56) Генералов Н. А. и др. Стационарный несамостоятельный разряд с ионизацией безэлектродными импульсами в лазере на замкнутом цикле, Физика плазмы. 1977, т. 3, с. 626-633.

Авторское свидетельство СССР

Ô 890929, кл, Н О! S 3/22, 1980.

d (54) ГАЗОВЫЙ ПРОТОЧНЫЙ ЛАЗЕР (57) Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к конструкциям гаэораэрядных проточных лазеров. Целью изобретения является увеличение средней мощности лазерного излучения и обеспечение возможности работы лазера как в импульснопериодическом, так и в непрерывном

I . режимах. Лазер содержит разрядную камеру с электродами для зажигания тлеющего разряда, газовый контур и акустический резонатор со штыревыми электродами для зажигания импульсно-. периодического дугового разряда. В газовом контуре расположены холодильник, газонепроницаемая перегородка, перекрывающая поперечное сечение газового контура, и охлаждаемые каналы, установленные на перегородке соосно с акустическим резонатором.

Разрядная камера с электродами для зажигания теплового разряда установлена отдельно от акустического резонатора. Прокачка рабочей смеси в лазере осуществляется акустическим резонатором при подаче на его электроды коротких импульсов напряжения, Величина напряжения подбирается такой, чтобы между злектродямн резонатора зажигался дуговой разряд, Скорость прокачки газа регулируется величиной импульсного напряжения или частотой зажигания разрядов в акустическом резонаторе. э.п, ф-лы, 3 ил.

10

1 1

Иэобрет.нне относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке газораэрядньх проточных лазеров с замкнутым контуром.

Целью изобретения является увеличение средней мощности излучения и обеспечение работы лазера в непре" рывном режиме, На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого лазера, имеющего, один акустический резонатор, на фиг. 2 - схема предлагаемого лазера с Hp.cKOJIbKkIMH резонаторами, равномерно распределенными в плоскос ти поперечного сечения газового потока; на фиг. 3 показана схема движения газа вблизи открытого торца акустического .резонатора.

Газовый и проточный лазеры содержат разрядную камеру 1 с электродами 2 для получения оптически активной лазерной смеси, газовый контур 3, акустический резонатор 4 со штыревыми электродами 5 для зажигания импульсно-периодического дугового разряда, холодильник 6, гаэонепроницаемую перегородку 7 с отверстием, перекрывающую поперечное сечение гаэовбго контура и установленl ные в отверстиях перегородки каналы 8, стенки которых охлаждаются при помощи холодильника 9. Каналы могут быть выполнены расширяющимися по направлению к холодипьнику 6. Площадь поперечного сечения канала 8 (для расширяющегося канала — его минимальная площадь) больше площади < выходного сечения акустического. резонатора.

Лазер работает следующим образом.

От высоковольтного источника энергии на электроды 5 периодически подаются. короткие импульсы напряжения с частотой, равной собственной частоте акустического резонатора ° Величина напряжения подбирается такой, чтобы между электродами 5 зажигался дуговой разряд. В результате зажигания короткого дугового разряда реа" лизуется близкий к изохорическому процесс подвода к газу тепловой энергии и в разрядном канале вместе с температурой повышается давление га" за. В следующий момент времени нагретый газ начинает адиабатическн pac" ширяться во все стороны от эоны разряда, что сопровождается распростра"

375058 2 нением интенсивных волн сжатия. Зто, в свою очередь, приводит к повышению среднего давления в акустическом резонаторе и возникновению колебаний.

Так как частота зажигания дуговых разрядов совпадает с частотой собственных колебаний газа в резонаторе, то в последнем возникают снло" вые резонансные колебания, периодически сопровождаемые направленным выбросом газа из резонатора и последующим всасыванием его из окружающего пространства. При этом в зазоре между резонатором 4 и каналом 8 возникает сложное течение, в котором можно выделить два потока, схематически показанных на фиг. 3. Первый поток 10 образуется газом, всасываемым нз окружающего пространства в полость резонатора 4 и направленно выбрасываемым в канал 8, второй поток 11 возникает в результате эжектируемого действия потока 10.

Расстояние между разрядным каналом и открытым торцом резонатора выбрано с таким расчетом, чтобы весь нагретый разрядом гаэ выбрасывался из

З0 резонатора и попадал в охлаждаемый канал 8, а иэ него — в объем газового тракта между перегородкой 7 и холодильником 6. В результате такого нагнетания газа давление в этом объеме возрастает и возникает движение рабочбго газа по замкнутому контуру через холодильник б, разрядную камеру 1, акустический резонатор 4 и канал 8. При этом пульсации гаэо40 вого потока, вызываемые работой акустическогЬ резонатора, могут быть погашены эа счет демпфирующегодействия объема газового контура, а также в каналах холодильника б.

Таким образом, осуществляется прокачка рабочего гаЪа через объем разрядной камеры, которая, очевидно, в этом случае может работать как в импульсно-периодическом, так и в непрерывном режимах. Скорость прокачки газа можно регулировать уменьшением величины импульсного иапряжения, подаваемого на электроды 5 акустического резонатора, или переходом на частоты зажигания дуговых разрядов, составляющих целую часть от собственной частоты акустичесrcoru резонатора, или комбинацией этих двух способов.

1375058

Для повышенкя эффективности преобразования энергии давления газа в ,кинетическую энергию газовой струи необходимо снижать утечки тепловой энергии эа тот период времени, когда гаэ в резонаторе сжат. Для этого необходима стенки резонатора, окружающие заку разряда, делать иэ термоизоляционного иатериала.

Для снижения гидравлических потерь канал 8 необходимо делать в виде охлаждаеиого диффузора, т.е. Расширяющимся по направлению к холодильнику.

Испольэуеиый в таком лазере акустический резонатор может иметь различную форму. Например, может использоваться резонатор с прямоугольным поперечным сечением. В этом случае

его открытый торец имеет форму щели.

Может использоваться резонатор в виде набора нескольких каналов, например в виде труб, равномерно распределенных по поперечному сечению rasosoro тракта. Очевидно, что форма поперечного сечения канала 8 во всех случаях должка соответствовать форме открытого конца резонатора.

Расположение штыревых электродов

; в резонаторе должно выбираться, ис" ходя иэ условия максимальной пере дачи энергии газу, заполняющему обьеи резонатора, и минимума возникающих при колебаниях гидравлических потерь. На фиг. 1, 2 показаны варианты с поперечным и продольным относительно аси резонатора ргспала:к .— нием штыревых электродов.

Формула изобретения

1. Газовый праточный лазер, содержащий разрядную камеру, устройства для прокачки rasa в ниде акустичес10 кого резонатора, холодильник и ra" эовый контур, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью увеличения средней мощности излучения и обеспечения работы лазера в непрерывном

15 режиме, акустический резонатор установлен между выходом разрядной каме" ры и холодильником, при этом ега ат" крытый торец обращен в сторону хола" дилькика, в акустическом резонаторе вблизи его открытого торца размещены электроды для создания дугового разряда, соединенные с импульсно-периодическим источником питания, между акустическим резонатором и холоВ

25 дильником установлена гвэонепроницвемая перегородка, перекрывающая поперечное сечение газового контура, в перегородке соосно с акустическим резонатором выполнено отверстие, в

gO котором установлен открытый с двух сторон канал, площадь поперечного сечения которого больше площади выходного сечения акустического резона" тора.

2. Лазер по и. l, о т л и ч в— ю шийся тем, что части стенки акустического резонатора, примыкающие к электродам, выполнены иэ теплоизоляционного материала.

13?5058

Составитель Н. Яценко

Техред H. Ходанич Корректор В, Бутяга

Редактор В. Фельдман

Заказ 3730 Тираж Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Ф

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул. Проектная, 4