Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, с оперативно управляемыми выходными параметрами лазерного излучения, которые найдут применение при лазерной обработке металлов, в устройствах записи графуческой информации, в навигационных устройствах и в устройствах для лазерного зондирования атмосферы.
Известен способ возбуждения лазеров на парах химических элементов, заключающийся в формировании периодически повторяющихся цугов импульсов возбуждения переменной скважности. При таком способе возбуждения реализуется режим стабилизации средней
мощности, но при этом невозможно реализовать оперативное управление импульсной мощностью и энергией в имОпульсе, не обеспечивается ждущий рео о о жим работы.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ возбуждения лазеров на парах хи00мических элементов, работающих в режиме саморазогрева, основанный на формировании импульсно периодического разряда через газоразрядную трубку (ГРТ).
Сущность указанного способа заключается в следующем. Через ГРТ формируются периодически повторяющиеся импульсы возбуждения при высоких частотах следования 10 кГц. При этом, вопервых, за счет выделяемой при разряде энергии происходит разогрев активного объема до рабочих темпратур, и во-вторых, на переднем фронте возбуждающих импульсов создается инверсная заселенность лазерных уровней.
Однако указанный способ возбуждения не позволяет осуществить опера тивную регулировку выходных параметров саморазогревного лазера на парах химических элементов.
Целью изобретения является оперативное управление импульсной и средней мощностью генерации.
Поставленная цель достигается тем что в способе возбуждения лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, заключающемся в формировании периодически повторяющихся импульсов возбум(дения, передний фронт импульса возбуждения форУ-.ируют со спадом; при этом положение начала спада на переднем фронте импульса меняют от значения, соответствующего порогу генерации, до максимального значения импульса, величину глубины спада устанавливают не больше значения, соответствующего порогу генерации, а крутизну спада сравнимой с крутизной переднего фронта импульса возбуждения. I
Для получения генерации на парах металлов к активному объему рабочей среды, имеющей определенную (в зависимости от рода химического элемента рабочую температуру, необходимо приложить импульс возбуждения, амплитуда которого обеспечит инверсную заселенность лазерного уровня по отношению к метастабильному (т.е. амплитуда импульса возбуждения должна превысить некоторую пороговую величину), По достижении порогового значения и перед дальнейшим наращиванием амплитуды импульса возбуждения на некоторое вре мя прекращается ее увеличение,- затем ее наращивают до необходимого значения. Уровень генерации определяется в этом случае передним фронтом импульса возбуждения до спада, а максимальная амплитуда импульса возбуж дения будет ответственна за разогрев Задавая амплитуду до спада от минимальной (пороговой) до мaкcи ,aльнoй амплитуды импульса возбуждения, т.е. меняя положение начала спада на переднем фронте импульса возбуждения, можно осуществить плавную регулировку энергии импульса генерации и импульсной мощности от нуля до максимальной, при этом температура рабочего объема ГРТ будет постоянной.
На фиг. 1 изображен случай, когда начало спада находился на вершине импульса возбуждения, весь передний фронт участвует в возбуждении паров металла и обеспечивается максимальная величина импульса генерации; на фиг.2 изображен случай, когда начало спада (или, что то же, значение амплитуды, при которой начинается спад) находится между значениями пороговой амплитуды и максимальной амплитуды. Амплитуда импульса генерации при этом меньше, чем в первом случае, на фиг.З изображен тот случай, когда спад начинается на уровне пороговой амплитуды. Генерации в этом случае нет, но обеспечен ждущий режим работы.
Во всех рассмотренных случаях температура активного объема будет постоянной, так как площадь импульса возбуждения практически не меняется. Таким образом, изменяя от импульса к импульсу значение амплитуды на переднем фронте импульса возбуждения, при которой начинается спад, можно регулировать величину амплитуды генерации (импульсной мощности) и энергии импульса генерации (средней мощности) от нуля до максимально возможного значения.
Экспериментальная проверка способа проводилась с лазером на парах меди. ГРТ имела рабочий газоразрядный объем диаметром 20 мм и длиной 500 мм. Через ГРТ формировались импульсы возбуждения (напряжения) 1 длительностью |00 НС при амплитуде импульса тока 200 А и крутизне переднего (Ьронта импульса напряжения 50 не. На переднем фронте импульса возбуждения после достижения пороговой амплитуды на некоторое время ( не) прекра1цалось дальнейшее наращивание амплитуды и затем шло дальнейшее наращивание ее до максимальной. Причем значение амплитуды, при котором начиналось прекращение дальнейшего ее нараи1ивания, от импульса к импульсу, менялось от порогового значения (Д,) до максимального (), При этом изменение амплитуды тока составило -v 0,1 максимальной амплитуды импульса тока . И при изменении положения начала спада на переднем фронте импульса тока от максимального значения амплитуды импульса тока до половины его средняя мощность генерации 2 изменялась от максимального значения (2 Вт) до нуля. Частота импульсов при этом сое тавляла 7 кГц. Применение данного способа позволит Достаточно простым путем реализо вать режим оперативного управления выходными параметрами лазеров на парах металлов и расширить применение 8 , . 6 таких лазеров в технологических установках, в системах зондирования, спектроскопии, связи, в медицине, навигации и других областях науки и техники. Так, например, в технологии изготовления печатных плат микросхем применяются лазеры на парах меди, которые должны работать с управляемой энергией генерации в каждом импульсе.
мокс
Фиг./
фуг. 5
Фиг. 2
