ЛАЗЕРНАЯ УСТАНОВКА Советский патент 1996 года по МПК H01S3/00 G01J5/10 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании мощных технологических лазерных установок с контролируемой мощностью излучения.

Известны лазерные установки, в которых измерение выходной мощности осуществляется болометрическими измерителями [1] При этом с увеличением плотности измеряемой мощности до свыше 10³ Вт/см² необходимо принимать меры для охлаждения болометра, например, путем обдувания его от дополнительного источника сжатого газа, что усложняет конструкцию и повышает эксплуатационные энергозатраты.

Указанные недостатки частично устранены в известном устройстве [2] содержащем резонатор, газодинамическое окно для вывода излучения и болометрический измеритель мощности. Охлаждение болометра в данном случае осуществляют за счет его вращения, что позволяет исключить дополнительный источник сжатого газа, но еще больше усложняет конструкцию. Кроме того, в известных устройствах отсутствуют контроль положения луча в процессе работы лазерной установки.

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение эксплуатационных энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в лазерной установке, содержащей резонатор, газодинамическое окно для вывода излучения из резонатора и проходной измеритель излучения с болометром, болометр измерителя мощности установлен в газодинамическом окне.

Кроме того, болометр выполнен в виде двух параллельных рамок, на каждой из которых размещены по две одинаковых решетки, занимающих половину рамки каждая, причем элементы решеток на обеих рамках взаимно перпендикулярны.

На фиг. 1 изображена лазерная установка; на фиг. 2 показано расположение решеток болометра.

К корпусу 1 лазерной установки, в котором расположен резонатор 2, присоединено газодинамическое окно 3 для вывода излучения, в котором расположен болометр 4 измерителя мощности, включающего в себя аналоговый преобразователь 5 и отсчетное устройство 6. Болометр состоит из четырех решеток 7, намотанных на рамки 8. Сигналы с решеток обозначены Р₁ -P₄.

Устройство работает следующим образом. Излучение, генерируемое в резонаторе 2, выводится из резонатора через газодинамическое окно 3 и проходит через болометр 4 измерителя мощности. Сигналы, пропорциональные поглощаемой мощности в каждой из решеток 7, в аналоговом преобразователе 5 суммируются и попарно вычитаются. При нормальной работе установки разности сигналов равны нулю, а суммарный поток пропорционален полной мощности излучения. При разъюстировке резонатора координата положения луча будет смещаться относительно решеток и соответственно на одних из параллельных решеток сигнал будет ослабевать, а на других усиливаться, так как изменяются площади облучения решеток. Суммарный сигнал при такой разъюстировке не изменяется. В этом случае разности сигналов пропорциональны отклонениям луча по прямоугольным координатам и используются для воздействия на юстировочные устройства для устранения ухода луча. Суммарный сигнал используется для управления током накачки активной среды по технологической программе.

Охлаждение болометра происходит продольно натекающей воздушной струей газодинамического окна, которая непрерывно откачивается. Кроме того, известно, что для снижения массового натекания воздуха через газодинамическое окно его нагревают перед критическим сечением окна. Помещение болометра перед критическим сечением окна позволяет еще и использовать поглощаемую часть мощности излучения для уменьшения натекания, а следовательно, и мощности, затрачиваемой на откачку воздушной струи.

Таким образом, устройство позволяет значительно упростить конструкцию, используя струю воздуха газодинамического окна для охлаждения болометра и снижения его натекания путем подогрева воздуха перед критическим сечением окна. Осуществление контроля положения координаты излучения позволяет создать простые устройства подъюстировки резонатора и тем самым обеспечить надежную работу установки.

Экономический эффект данного изобретения определяется возможностью использовать критическое сечение в газодинамическом окне значительно меньших размеров и соответственно значительно меньшую мощность откачных средств. Так, использование изобретения на установке мощностью 10 кВт позволяет уменьшить критическое сечение окна с 6 до 4 мм, что позволяет снизить мощность откачки на 9 кВт и ликвидировать обдув болометра измерителя мощности (0,2 кВт). ЫЫЫ2

1. Лазерная установка, содержащая резонатор, газодинамическое окно для вывода излучения из резонатора и проходной измеритель мощности излучения с болометром, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения эксплуатационных энергозатрат, болометр измерителя мощности установлен в газодинамическом окне.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что болометр выполнен в виде двух параллельных рамок, на каждой из которых размещены по две одинаковых решетки, занимающие половину рамки каждая, причем элементы решеток на обеих рамках взаимно перпендикулярны.

1. Лазерная установка, содержащая резонатор, газодинамическое окно для вывода излучения из резонатора и проходной измеритель мощности излучения с болометром, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения эксплуатационных энергозатрат, болометр измерителя мощности установлен в газодинамическом окне. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что болометр выполнен в виде двух параллельных рамок, на каждой из которых размещены по две одинаковых решетки, занимающие половину рамки каждая, причем элементы решеток на обеих рамках взаимно перпендикулярны.