ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 1996 года по МПК H01S3/02 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке проточных газовых лазеров.

Целью изобретения является повышение мощности лазера.

На фиг. 1 изображена схема лазера; на фиг.2 рабочее колесо вентилятора (обтекатель не показан).

Проточный газовый лазер с замкнутой системой циркуляции газа включает двухтрубный осесимметричный корпус 1 с крышками 2 и 3, вентилятор 4 с лопатками 5 первой ступени и венцом лопаток 6 второй ступени, установленных на кольце 7, замыкающем концы лопастей основного венца. На вентиляторе закреплен вогнутый поворотный обтекатель 8 с встроенными в его полость лопастями 9. Рабочее колесо вентилятора приводится во вращение электродвигателем 10, установленным на крышке 2. В кольцевом канале, образованном цилиндрическими стенками корпуса 1, размещены выполненные в виде замкнутых колец электроды системы возбуждения анод 11 и катод 12. На входе потока в кольцевой канал установлен спрямляющий аппарат 13, а на выходе из него и входе в первую ступень вентилятора секции 14 и 15 теплообменника, разделенные кольцевой перегородкой 16. Крышка 3 снабжена поворотными лопатками 17. На наружной стенке корпуса вдоль зоны возбуждения расположены зеркала 18 кольцевого оптического резонатора.

Лазер работает следующим образом.

Рабочее колесо вентилятора 4, приводимое во вращение электродвигателем 10, лопатками 5 первой ступени направляет газ в полость вращающегося вместе с колесом обтекателя 8, где поток плавно разворачивается и, получив добавочную энергию от лопастей 9, поступает во вторую ступень с лопатками 6, а затем, пройдя спрямляющий аппарат 13, в кольцевой канал, образованный цилиндрическими стенками корпуса 1. Газ, пройдя полость обтекателя с встроенными в нем лопастями, приобретает скорость, тангенциальная составляющая которой равна окружной скорости концов лопастей в обтекателе и лопаток второй ступени. В этом случае лопатки второй ступени не могут оказать ускоряющего действия на поток в тангенциальном направлении вследствие равенства окружных скоростей потока и лопаток.

Однако за счет углов наклона лопаток вторая ступень вентилятора в этом случае выполняет функции вращающегося спрямляющего аппарата, поворачивающего газ в сторону осевого направления на величину углов атаки лопаток. Подбором значения величины этих углов можно добиться того, что выходящий поток будет иметь преимущественно осевое направление скорости, а это, в свою очередь, значительно снижает гидравлические потери, возникающие в неподвижном спрямляющем аппарате 13, в случае его установки на выходе из вентилятора.

Разряд между кольцевыми анодом 11 и катодом 12, питаемый внешним источником питания, возбуждает протекающий рабочий газ. Энергия излучения снимается в зоне возбуждения кольцевым оптическим резонатором с зеркалами 18. Нагретый в зоне возбуждения газ отдает часть избыточного тепла в секции 14 теплообменника, плавно разворачивается в полости крышки 3 с поворотными лопатками 17, доохлаждается в секции 15 теплообменника и поступает на вход вентилятора 4. Кольцевая перегородка 16 предотвращает перетечки неохлажденного газа на вход вентилятора.

Выполнение многоступенчатого вентилятора в виде рабочего колеса с закрепленным на нем обтекателем, в полости которого установлены дополнительные лопасти, являющиеся продолжением лопаток первой ступени, позволяет исключить потери на трение в нем в тангенциальном направлении вследствие равенства окружных скоростей газа и соответствующих точек рабочей поверхности обтекателя, при этом снижается также сопротивление неподвижного спрямляющего аппарата.

Указанные особенности повышают эффективность работы вентилятора и позволяют повысить мощность лазера за счет увеличения скорости протока газа через разрядный промежуток.

ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР с замкнутой системой циркуляции газа, включающий осесимметричный корпус с электродами, установленными в кольцевом канале, и размещенный в центральной части корпуса по крайней мере один двухступенчатый осевой вентилятор с радиальным расположением ступеней рабочего колеса, лопатки которых разделены сплошным кольцом и имеют противоположные углы установки, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности лазера, на оси вентилятора напротив выхода первой ступени закреплен поворотный обтекатель, на котором в радиальном направлении установлены лопасти, выполненные в виде продолжения лопаток первой ступени.

ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР с замкнутой системой циркуляции газа, включающий осесимметричный корпус с электродами, установленными в кольцевом канале, и размещенный в центральной части корпуса по крайней мере один двухступенчатый осевой вентилятор с радиальным расположением ступеней рабочего колеса, лопатки которых разделены сплошным кольцом и имеют противоположные углы установки, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности лазера, на оси вентилятора напротив выхода первой ступени закреплен поворотный обтекатель, на котором в радиальном направлении установлены лопасти, выполненные в виде продолжения лопаток первой ступени.