ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ ЛАЗЕР Российский патент 1994 года по МПК H01S3/977 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании электроразрядных лазеров, применяемых в технологии, медицине и других областях народного хозяйства.

В известном устройстве [1] используется лазерная камера с поперечным разрядом с параллельно включенными промежутками, которые питаются от отдельных источников питания.

В этом случае внутреннее сопротивление разрядного промежутка сравнимо с сопротивлением подводящей линии и составляет единицы Ом, а энергия, выделяемая в промежутке, мала из-за трудностей согласования сопротивления нагрузки и источника накачки. Кроме того, при низком сопротивлении разрядного контура значительно возрастает длительность фронта импульса, подаваемого на нагрузку. Низкий КПД связан с малым энерговкладом в разряд. Это объясняется низким сопротивлением разряда и соответственно низким напряжением на нем в установившейся фазе разряда.

При использовании нескольких источников накачки для питания параллельно включенных разрядных промежутков серьезным препятствием является синхронизация подачи импульсов на эти промежутки.

Известен электроразрядный лазер [2] , содержащий разрядную камеру с лазерной средой, электроды, один из которых выполнен секционированным, размещенные симметрично оптической оси лазера, а также предыонизатор и источника питания. При этом после подачи импульса предыонизации осуществляется фотоионизация ультрафиолетом зоны между предыонизатором (молибденовой полоской) и зоной анода, а затем происходит эмиссия электронов в основной рабочей зоне между анодом и профилированным катодом, на которую подается силовой импульс.

Недостаток известного устройства заключается в малом энерговкладе в разряд, что приводит к уменьшению выходной энергии и КПД лазера.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Цель достигается тем, что в известном электроразрядном лазере, содержащем разрядную камеру, заполненную рабочей средой, два протяженных вдоль оптической оси лазера и расположенных симметрично относительно нее электрода, один из которых образован профилированными секциями и подключен к источнику питания, и предыонизатор, расположенный со стороны второго электрода, второй электрод также образован профилированными секциями, секции одного электрода смещены в продольном направлении относительно секций другого электрода на половину их длины, на краях секций выполнены выступы, обращенные к оптической оси лазера, в выступах секций электрода, обращенного к предыонизатору, образованы сквозные отверстия, предыонизатор выполнен в виде синхронизирующего разрядника, размещенного внутри диэлектрической экранирующей трубки с отверстиями напротив отверстий в секциях второго электрода, при этом источник питания подключен к крайним секциям первого электрода.

На чертеже показана конструкция лазера.

Лазер содержит разрядную камеру 1, электроды, образованные секциями 2, со сквозными отверстиями 3 в секциях одного из электродов, зеркала резонатора 4, синхронизирующий разрядник 5, расположенный в диэлектрической экранирующей трубке 6 с отверстиями 7, источник 8 питания.

Лазер работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника 8 питания на крайние секции верхнего электрода и засветке этого электрода от синхронизирующего разрядника 5 через отверстия 7 в экранирующей трубке 6 и в нижних электродах, образуются последовательно соединенные разрядные промежутки l₁ между верхними и нижними электродами.

Для предотвращения несанкционированного самопробоя между соседними секциями электрода углы секций скруглены по радиусу R, расстояния между противоположными l₁ и соседними l₂ секциями электродов выбираются в соотношении 2: 5 (или 2l₁ < l₂), угол засветки α выбирается из условия tg α≅ 0,5.

При наличии зеркал оптического резонатора 4 в разрядной камере 1 возникает лазерное излучение.

Так как сопротивление разрядного контура состоит из активного и индуктивного сопротивлений суммарной длины плазмы разрядных промежутков и секций электродов, то при увеличении количества секций электродов будет увеличиваться активное сопротивление и уменьшаться индуктивное сопротивление плазмы, а также незначительно увеличиваться активное и индуктивное сопротивление цепи за счет дополнительного включения секций электродов.

Токи в разрядных промежутках направлены встречно-параллельно, при этом происходит взаимная компенсация магнитного поля, индуктивное сопротивление параллельных разрядных промежутков будет уменьшаться, общее индуктивное сопротивление разряда будет уменьшаться, что позволяет уменьшить фронт импульса накачки и увеличить вклад к единицу времени. Сопротивление плазмы разряда выше, чем сопротивление электродов, поэтому основная часть подведенной энергии выделится в плазме разрядных промежутков. Так как общее сопротивление плазмы разряда увеличилось в число раз, соответствующее количеству разрядных промежутков, то доля энергии, вкладываемая в разряд, по сравнению с энергией, выделяющейся в подводящем контуре, возрастает и соответственно возрастают выходная энергия и КПД. (56) 1. Артемьев А. Ю. и др. Квантовая электроника, 1982, т. 9, N 4.

2. Патент США N 4426706, кл. 331-94.5, 1984.

Сущность изобретения: в электроразрядном лазере электроды выполнены в виде секций, которые расположены в верхней и нижней частях разрядной камеры параллельно оптической оси излучения лазера, секции одного электрода смещены в продольном направлении относительно секций другого электрода, в котором выполнены отверстия. Секции электродов соединены в последовательную электрическую цепь, подключенную к источнику питания. Кроме того, введен синхронизирующий разрядник, находящийся внутри экранизирующей диэлектрической трубки с отверстиями, выполненными напротив отверстий в секциях электрода. 1 ил.

ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЙ ЛАЗЕР, содержащий разрядную камеру, заполненную рабочей средой, два протяженных вдоль оптической оси лазера и расположенных симметрично относительно нее электрода, один из которых образован профилированными секциями и подключен к источнику питания, и предыонизатор, расположенный со стороны второго электрода, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной энергии и КПД, второй электрод также образован профилированными секциями, секции одного электрода смещены в продольном направлении относительно секций другого электрода на половину их длины, на краях секций выполнены выступы, обращенные к оптической оси лазера, в выступах секций электрода, обращенного к предыонизатору, образованы сквозные отверстия, предыонизатор выполнен в виде синхронизирующего разрядника, размещенного в диэлектрической экранирующей трубке с отверстиями напротив отверстий в секциях второго электрода, при этом источник питания подключен к крайним секциям первого электрода.