Способ повышения надёжности зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками Российский патент 2024 года по МПК G01C19/64 H01S3/83 

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к кольцевым газовым лазерам.

Известен способ для зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками [1]. В этом способе в кольцевом лазере с двумя газоразрядными промежутками, имеющими общий катод и раздельные аноды, электрод поджига. Для зажигания тока разряда, необходимого для накачки лазера, осуществляют подачу импульсного положительного напряжения на электрод поджига, установление положительного напряжения на аноды и отрицательного напряжения на катод.

Недостатком этого способа является то, что длина газового разряда занимает не больше трети контура кольцевого газового лазера, что приводит к тому, что для достижения достаточного усиления может потребоваться большой ток, что может привести к износу электродов в лазере.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ зажигания разряда, описанный в диссертации Синельникова А.О. [2].

Недостатком известного способа является то, что в нем при одновременном поджиге разряда в плечах кольцевого лазера возможно возникновение разряда от общего катода, к одному из анодов, а от него через обводной канал для лазерного излучения ко второму аноду, при этом разряд по цепи от катода ко второму аноду не возникает. Ситуация усугубляется при различии длин или диаметров каналов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками, а также исключение возможности пробоя через обводной канал.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками, имеющими общий катод и раздельные аноды, электрод поджига в каждом газоразрядном промежутке, включающем подачу импульсного положительного напряжения зажигания разряда на электроды поджига, установку положительного напряжения на аноды и отрицательного напряжения на катод для поддержания постоянного тока разряда, перед поджигом разряда в обоих газоразрядных промежутках поочередно зажигают и гасят разряд в каждом газоразрядном промежутке путем подачи положительного импульсного напряжения на каждый из электродов поджигова в отдельности и последующего снятия отрицательного катодного напряжения.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что для надежного зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками перед одновременной подачей импульсного положительного напряжения зажигания разряда на электроды поджига импульс поочередно подают на каждый электрод поджига по отдельности, поджигаю и прерывают разряд перед подачей импульса на оба электрода поджига и создания разряда в обоих газоразрядных промежутках.

Эффективность предложенного способа объясняется тем, что при предварительном поочередном зажигании и прерывании разряда в каждом газоразрядном промежутке по отдельности, активная среда и стенки каналов в обоих газоразрядных промежутках ионизируются, благодаря чему значительно повышается вероятность одновременного пробоя обоих газоразрядных промежутков при подаче импульса на оба электрода поджига и снижается вероятность пробоя через обводной канал.

Эффективность предложенного способа подтверждается экспериментом: был взят кольцевой газовый лазер с длиной волны 632,8 нм с He-Ne средой с соотношением газов 14:1, с одним изотопом неона ²⁰Ne, с давлением активной среды 700 Па. Балластные резисторы в анодных цепях имели номинал 100 кОм, напряжение на катоде относительно земли составило -125 В, а напряжение на аноде относительно земли составило +673 В. При этом длина газоразрядных промежутков отличалась на 5%. При использовании способа поджига описанного в прототипе вероятность зажигания разряда в обоих плечах составляла примерно 50% (примерно 50 включений из 100). Напряжение горения длинного газоразрядного промежутка составило 500 В, а короткого 450 В. Однако, при использовании предложенного способа вероятность поджига разряда одновременно в обоих плечах составила 100% (100 включений из 100).

Таким образом показано, что, используя предложенный способ можно повысить надежность зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными, промежутками, а также исключить зажигание разряда в обводном канале, предназначенном для лазерного излучения.

Источники информации

1. ЕР 0 682 823 В1 Европейское патентное ведомство, международный номер публикации: WO 94/18729 (18.08.1994 Gazette 1994/19). Концепция запуска кольцевого лазерного разряда / Подгорски, Теодор, Дж.; Владелец: Honeywell inc. - Дата подачи заявки: 04.02.1994; Дата публикации и упоминания о выдаче патента: 25.09.1996, 10 стр.: 3 рис.

2. Синельников А.О. Влияние температуры внешней среды и саморазогрева на выходные характеристики зеемановских лазерных датчиков вращения: дис.канд. физ. мат.наук: 05.27.03: защищена 22.01.15 / Синельников Антон Олегович. - М., 2016. - 120 с.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к кольцевым газовым лазерам. Способ зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками, общим катодом и раздельными анодами, электродом поджига в каждом газоразрядном промежутке включает подачу импульсного положительного напряжения зажигания разряда на электроды поджига, установление положительного напряжения на анодах и отрицательного напряжения на катоде для поддержания постоянного тока разряда. Перед одновременным зажиганием разряда в обоих газоразрядных промежутках поочередно зажигают и гасят разряд в каждом газоразрядном промежутке путем подачи положительного импульсного напряжения на каждый из электродов поджига в отдельности и последующего снятия отрицательного катодного напряжения. Технический результат - повышение надежности зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками и исключить возможность возникновения разряда в обводном канале кольцевого газового лазера.

Способ зажигания разряда в кольцевом газовом лазере с двумя газоразрядными промежутками, имеющими общий катод и раздельные аноды, электрод поджига в каждом газоразрядном промежутке, включающий подачу импульсного положительного напряжения зажигания разряда на электроды поджига, установку положительного напряжения на аноды и отрицательного напряжения на общий катод для поддержания постоянного тока разряда, отличающийся тем, что перед одновременным зажиганием разряда в обоих газоразрядных промежутках поочередно зажигают и гасят разряд в каждом газоразрядном промежутке путем подачи положительного импульсного напряжения на каждый из электродов поджига в отдельности и последующего снятия отрицательного катодного напряжения.