Способ возбуждения лазеров на парах химических элементов

Способ возбуждения лазеров на парах химических элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛАЗЕРОВ НА ПАРАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, работающих в режиме саморазогрева, путем формирования в газоразрядной трубке периодически повторяющихся импульсов возбуждения, отличающийся тем, что, с целью ; повышения стабильности энергии генерагдаи в импульсе излучения при изменении fipss.f частоты следования импульсов возбуждения , перед каждым импульсом возбуждения в газоразрядной трубке формируют п дополнительных импульсов, не вызывающих генерацию, с временной задержкой между дополнительными, импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения, равной межимпульсному периоду при максимальной частоте следования импульсов возбуждения, причем h -1 дополнительных импуль сов имеют энергию, равную энергии импульсов возбуждения, а энергия первого дополнительного импульса меньше энергии импульса возбуждения в m г раз, при этом значения пит определяются из выражения (П ., где f 8 -максимальная частота маке С следования импульсов возбуждения; -частота следования импульсов возбуждения; П -целое число, ;е -дробное число. fn СП 0д

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

79115 А (19) (11) ЗА)) Н 01 S 3/09

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ де макс максимальная частота с следования импульсов возбуждения; частота следования нм ульсов возбуждения, целое число, дробное число.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2795572/18-25 (22) 11.07.79 (46) 07.11.84. Бюл.Р 41 (72) А.Н.Солдатов (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения "Оптика" СО АН СССР (53) 621.375.8 (088.8) (56) 1,Кнайпп Г., Ренч M. Лазер на парах меди, нагреваемый импульсным разрядом. Квантовая электроника, 197?, т.4 М 12, с.2544.

2. Гордон Е.Б. и др. Возбуждение лазеров на парах металлов щупами импу :ьсов. Квантовая электроника, 1978 )1 2, с,452, 3. Исаев А.А. и др. Письма в

ЖТФ, 1972, т.16, с.40 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

НА ПАРАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, работающих в режиме саморазогрева, путем формирования в газоразрядной трубке периодически повторяющихся импульсов возбуждения, о т л н ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности энергии генерации в импульсе излучения при изменении частоты еледования импульсов возбуждения, перед каждым импульсом возбуждения в газоразрядной трубке формируют и дополнительных импульсов, не вызывающих генерацию, с временной задержкой между дополнительными. импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения, равной межимпульсному периоду при максимальной частоте следования. импульсов возбуждения, причем 1) -1 дополнительных импульсов имеют энергию, равную энергии импульсов возбуждения, а энергия пер-. вого дополнительного импульса меньше энергии импульса возбуждения в )))

С2 раз, при этом значения и и и) опре" Е деляются иэ выражения

1макс — « п б

791156

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров на парах химических элементов, применяющихся при лазерной обработке материалов в устройствах записи графической информации, в навигацион-, ных устройствах, при лазерном зондировании атмосферы для получения высокостабилизированных по энергии 10 лазерных импульсов при изменении следования в широких пределах.

Известен способ возбуждения лазеров на.парах химических элементов (1), при котором через разрядную 15 трубку формируется импульсный короткий разряд с частотой повторения

50 Гц, создающий инверсную заселенность, а высокая рабочая температу ра создается при нагреве переменным 20 током напряжением 220 В и частотой

50 Гц. Этот способ возбуждения позволяет получать только низкие частоты следования импульсов генерации. 25

Известен также способ возбуждения лазеров на парах химических элементов (2), заключающийся в формировании периодически повторяющихся пугов импульсов возбуждения 30 переменной скважности. Однако при таком способе возбуждения средняя мощность генерации может быть стабилизирована только в режиме повторяющихся пугов, частота импульсов в котором изменяется в небольшом диапазоне.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ возбуждения лазеров на парах 40 химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, основанный на формировании импульсно-периодического разряда через гаэоразрядную трубку f3).

По известному способу через газоразрядную трубку формируются периодически повторяющиеся импульсы возбуждения при высоких частотах следования 10 кГц, которые за счет выделяемой при .разряде в газовой смеси мощности производят нагрев активного объема до рабочих температур и создают инверсную заселенность в парах химических элементов.

Ъ

Однако такой способ возбуждения не позволяет получать одинаковые по энергии лазерные импульсы при изменении частоты следования импульсов возбуждения, вызывающих генерацию.

При изменении частоты следования импульсов возбуждения изменяется средний энерговклад в газоразрядную трубку, вызывая при этом изменение теплового режима в активной среде, и за счет этого сильно изменяется энергия генерации в импульсе. Изменение межимпульсного периода приводит к существенным изменениям таких параметров плазмы как предимпульсная проводимость плазмы и предимпульсная концентрация частиц на рабочих уровнях. Это приводит к изменению параметров возбуждающего импульса (амплитуды тока, крутизны переднего фронта, напряженности поля в плазме). При этом изменяатся энергия генерации в импульсе, длительность импульса генерации и импульсная мощность.

Целью изобретения является повышение стабильности энергии генерации в импульсе излучения при изме-: нении частоты следования импульсов возбуждения в широких пределах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе возбуждения лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева путем формирования в газоразрядной трубке периодически повторяющихся импульсов возбуждения перед каждым импульсом возбуждения в газоразрядной трубке формируют П дополнительных импульсов, не вызывающих генерации, с временной задержкой между дополнительными импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения,равной межимпульсному периоду при максимальной частоте следования импульсов возбуждения, Причем

11-1 дополнительных импульсов имеют энергию, равную энергии импульсов. возбуждения, а энергия первого .из дополнительных импульсов меньшЬ энергии импульсов возбуждения в m раз.

При этом, .:количество дополнительных импульсов и величина 1в определяются из выражения макс

=п+ ! где n. — целое число; — — дробное число;

1156

f — частота следования импульсов возбуждения — максимальная частота следоvакс вания импульсов возбуждения.

Формирование дополнительных импульсов позволяет при изменении частоты следования импульсов возбуждения сохранить энерговклад в газоразрядную трубку постоянным и равным энерговкладу при максимальной частоте повторения. Это условие запишется следующим образом: макс Ef E(p-,i<+ „f =соп k) 4 где Š— энергия импульса возбуждения; энергия дополнительного импульса с переменной энергией.

На фиг. I 5 представлены диаграммы, поясняющие взаимное расположение импульсов возбуждения и дополнительных импульсов при разных àñтотах, На фиг. 1 показано 1 1 а„ когда дополнительные импульсы отсутствуют. Наиболее легко представить работу способа при дискретном изменении частотЫ следования, когда отношение fÄ Äc ф составляет целое число n . НHа п р иHмMеeр, при и = 2 (см.фиг.3) частоты возбуждающих и дополнительных импульсов равны половине 1 ца„с, в временная задержка между всеми импульсами равна межимпульсному периоду при 1 а„с.

Если отношение ак / — число дробное, то для сохранения одинакового суммарного энерговклада перед последовательностью дополнительных импульсов с энерговкладом, равным, необходимо подавать дополнительный импульс (см.фиг. 2,4,5), энергия которого меньше или равна,1 и составляет -„, E, Величина дроби опре4 ixaxi деляется выражением = Tl+— и временная задержка между всеми дополнительными импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения равняется 11 f

Таким образом, для достижения одинаковых параметров плазмы перед импульсом возбуждения, последний из предшествующих импульсов тока при

10 изменении 1 должен не только обладать одним и тем же энерговкладом и отстоять на один и тот же временной интервал, но и иметь одинаковую форму. Однако дополнительный импульс в данном способе не может иметь такую же форму, как и возбуждающий, так как в этом случае все импульсы вызывают генерацию, Поэтому наименьшей с гепенью стабилизации энергии импульса генерации способ обладает в диапазоне частот от Х чакс до иакс .При увеличении числа дополнительных импульсов степень стабилизации лазерных им25 пульсов при данном способе увеличивается. Для повышения степени стабилизации энергии в импульсе при из" менении f. необходимо формировать один или несколько дополнительных импульсов тока перед каждым импуль-. сом возбуждения при

Формирование импульсоь, не вызывающих генерации, не представляет трудностей, так как существуют раз личные способы воздействия на форму импульсов тока при формировании их через газоразрядный промежуток.

Способ позволяет производить наряду со стабилизацией энергии лазерных импульсов также и стабилиэа" цию длительности импульсов генерации и импульсной мощности при изме нении частоты в широком диапазоне.

791156 циаме (- имущею боздумдемид

Аюдаг

$ — Ж ©®лЮЛ С,а е Е инлумвфр

Фиг. S

Редактор Л. Утехина

Техред Л.Микеш

КорректорС.Шекмар

Заказ 8908/1 Тираж 590

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4