Газовый лазер Советский патент 1987 года по МПК H01S3/22 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при,создании газовых ла зеров повьшенной мощности. Известны газовые лазеры, в которы для повышения мощности генерации уве личивают длину оптического резонатора. Недостатками подобных конструкций являются большие линейные размеры и малая надежность. Наиболее близким по технической сущности к предложенному лазеру явля ется газовый лазер, содержащий оптический резонатор, включающий выходное и глухое зеркала с нанесенными на них отражающими покрытиями, и )раз рядную камеру, образованную коаксиально расположенными охлаждаемыми ци линдрами. В известной конструкции цптический резонатор образован осевым прозрачным зеркалом, кольцевым непрозрачным зеркалом и отражателемпреобразователем. Осевое и кольцевое зеркала расположены на общем основании на одном торце разрядной камеры, а отражатель преобразователь - на другом. Внутри разрядного объема расположена коаксиальная система возбуждения рабочего газа, состоящая из внешнего и вну реннего цилиндров. На внутреннем цилиндре расположена система охлаждения. Газовый объем во внутреннем цилиндре не возбуждается и является бу ферным объемом. I Недостатком известного устройства является сложность юстировки осевого полупрозрачного и кольцевого непрозрачного зеркал, так как они по сути дела образуют оптический резонатор, а отражатель - преобразователь служит для поворота хода лучей. Необходима высокая точность юстировки и отражателя - преобразователя так как при некоторой разъюстировке выходное излучение теряет осевую симметрию, что приводит к снижению стабильности выходных характеристик лазерного излучения. Кроме того, при высоких

нях мощности например СО -лазеров, вершина конуса преобразователя находится в месте, где сконцентрирована значительная мощность внутри оптического резонатора, поэтому возможно оплавление вершины конуса. Большие плотности потока мощности испытывает и осевое зеркало, что может привести к его разрушению. 1

полнен рабочей газовой смесью.

Газовый лазер работает следующим образом. При возбуждении газовой рабочей среды в оптическом- резонаторе 55 в объеме, ограниченном поверхностями охлаждаемых цилиндров, возникает лазерное излучение. Часть излуче-яия выводится из резонатора через кольцевое полупрозрачное зеркало 1, а дру702Целью изобретения является ттрощение процесса юстировки зеркал резонатора и повышение стабильности выходных характеристик лазерного излучения при одновременной оптической разгрузке -зеркал. Указанная цель достигается тем, что в газовом лазере, содержащем оптический резонатор, включающий выход- . ное и глухое зеркала с нанесенными на них отражающими покрытиями и разрядную камеру, образованную коаксиально расположенными охлаждаемыми цилиндрами, выходное зеркало- расположено на одном торце разрядной камеры и выполнено кольцевым с шириной кольца, соответствующей расстоянию между внещним и внутренним цилиндрами, а глухое зеркало расположено на другом торце разрядной камеры и выполнено в виде отражателя-преобразователя.При этом поверхность отражателя - преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, может быть выполнена конической, кроме того, образующая поверхности отражателя - преобразователя, на которую нанесено отражающе покрытие, может быть выполнена в виде кривой второго порядка. На чертеже показан газовый лазер с выводом энергии через кольцевое прозрачное зеркало, Газовый лазер содержит оптический резонатор, состоящий из кольцевого зеркала 1, глухого конического зеркала (отражателя - преобразователя) 2, Кольцевое зеркало 1 и коническое зеркало 2 расположены на охлаждаемом цилиндрическом основании 3, которое ограничивает газоразрядный объем- снаружи. Внутри резонатора имеется- внутренний охлаждаемый цилиидр 4, ограничивающий газоразрядный объем-изнутри. На чертеже также показаны каустические поверхности 5, ось симметрии лазера 6 и герметизирующие торцевые заглушки 7 и 8. Заглушка 8 имеет вырезы для прохо5: рения оптического излучеуров- 50 ния. Внутренний объем резонатора за,гая часть, отраженная от этого зеркала, направляется в сторону коничес кого отражателя - преобразователя .2, В результате отражений от поверхности конического зеркала излучение вновь направляется к зеркалу I, от которого оно от-ражается в пределах малого дифракционного угла. Поэтому весь объем между зеркалами 1 и 2 и стенками охлаждаемых цилиндров заполняется стимулированным оптическим излучением. В радиальном направлении электромагнитное поле может быть ограничено, если образующую отражателя - преобразователя выполнить в виде дуги. Тогда электромагнитное поле занимает объем, ограниченный каустической поверхностью, за пределами которой интенсивность оптического излучений резко спадает. В результате многократных отражений от зеркал 1 и 2 оптическое излучение в, резонаторе приобретает форму кольца. Часть этого излучения через выходное зеркало I выводится во внепшее пространство. Поэтому выходное оптическое излучение лазера также имеет кольцевую форму.

Большое поперечное сечение области занимаемой активной средой в оптическом резонаторе, способствует увеличекию мощности лазера.. Однако малые

плотности потока мощноетиу.приходящи| . ,.

еся на единицу поверхности, не перегружают оптические элементы резонатора, увеличивают их долговечность и надежность.

Расстояние между внешним охлаждаемым цилиндрическим основанием 3 и внутренним охлаждаемым цилиндром 4 выбирается соизмеримым с размером каустики резонатора, что позволяет получить большой коэффициент усиления активной среды и обеспечить нербходимый температурный режим рабочей газовой смеси. Отражатель - преобразователь любом осевом сечении представляет собой уголковый отражатель, в котором отраженный луч остается параллельным паданицему-при значительных отклонениях оси уголкового отражателя от оси резонатора Поэтому наклон оси конического зеркала относительно оси резонатора в пределах нескольких градусов не приводит к нарушению работы резонатора лазера.

Технико-экономический эффект при использовании данного изобретения выражается в снижении стоимости ватта энергии лазерного излучения, в уменьшении габаритов лазеров повьтенной мош;ности, что приведет к более широкому внедрению лазеров в различные технологические процессы.

1. ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий оптический резонатор, включающий выходное и глухое зеркала с нанесеннь1ми на них отражающими покрытиями и- (разрядную камеру, образованную коаксиально расположенными- охлаждаемыми цилиндрами, отлич ающийс я тем, что, с целью упрощения процесса юстировки зеркал резонатора и в 1 J 5 / / / / повышения стабильности выходных характеристик лазерного излучения при одновременной оптической разгрузке зеркал, выходное зеркало расположено на одном торце разрядной камеры и выполнено кольцевым с шириной кольца, .соответствующей расстоянию между внешним и внутренним цилиндрами, а глухое зеркало расположено на другом торце разрядной камеры и выполнено в виде отражателя - преобразователя. 2. Газовый лазер по п.1, о т л .и чающийся тем, что поверхность отражателя-преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, выi полнена конической. . 3. Газовый лазер по п.2, отли(Л чающийся тем, что образующая поверхности отражателя - преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, выполнена в виде кривой второго порядка.