Ионный лазер на инертных газах Советский патент 1991 года по МПК H01S3/22 

Изобретение относится к квантонюй электрон{4ке и может бьп-ъ использовано при создании мои}иых стабильных по мощности и надежных н работе непрерывных ионных лазеров на инертных газах

Целью иэобретгния япляется повышение стабильности мощности излучения и надежности лазера в работе.

На фиг . I изо.бражкны конструкция и электрическая структурная схема ион ного лазера; на фиг,2 - электрическая схема лазера ,на фиг „ 3 выполнение болтовых зажимов,, Ионный .лазер содЕ ржйт активный элемент 1 с окнами Брюстара 2 из кристаллического квари,а, установленными на концевь Х участках 3, и корпус резонатора с о порньми-фланцами 4, в отаерстиях которых ;| -становленьг опор- ные стержни 5. Актннньзй элемент расположен внутри соленовда 6, выполненного В вида обмоткИ:, размещенной н чехле из никелевой фольги 7, который охвачен рубашкой охлаждения 8. Мекоду глухим зеркалом 9 резонатора и активным элементом распо:южена селектир:уто- щая призма Брюстера 0 Выходное зеркало 11 резонатора установлено на опорном фланце и оптически связано с делительной пластиной 1 2, 1)асположен- ной на лазера.

, Фотоприемник 13, оптически связанный с делительной пластиной, соединен с усилительным блоком Ki- системы активной стабилнзаиии. Методу отрицательной клеммой источтжа питания постоянного тока 15 и транзисторной батереей 16 подключен cy Jмиpyюп ий резистор 17о Параллельно транзисторной батарее подключен разгрузочный резистор 18 Опорные стержни закреплены в отверстиях опорных фланцев осредст- вом охватывающих болтовых зажимов 19 с разрезньп--1И пазами 20 на опорных фланцах.

Усилительный блох системы активной стабилизации включает первый операционный усилитель 1- 21 с. коэффици

ентом усиления K,j содержащий источ- Ншс опорного напряжения 22, второй операционный усилитель 23 с коэффициентом усиления. К ;i и резисторный делитель 24 о

Оптические окиа Брюстера 2 выполнены из кристаллического кварца, при этом рабочие поверхности окон расположены перпендикулярно главным оптическим осям кристалла. Концевые

5

- 0 5

0

5

0

5

участки 3 выполнены из керамики, согласованной по коэф({)ициенту термического расширения (КТР) с КТ1 кристаллического кварца перпендикулярно главной оси кристалла. Селектирующая призма Брюстера 10 выполнена из кристаллического кварца так, что главная ось кристалла параллельна рабочим поверхностям гтризмы. Разгрузочный резистор 18 выполнен в виде охлаждаемой изнутри хладагентом трубы из бе- риллиевой керамики с металлизированной поверхностью.

Иогшый лазер работает следующим образом.

При инициировании в активном элементе 1 сильноточного дугового ра.зря- да от источника постоянного тока в оптическом резонаторе возникает генерации лазерного излучения. Селекцию длины волны излучения осуществляют настройкой селектирующей призмы Врюс- тера 10, Выполнение окон Брюстера 2 и призмы Брюстера 10 из кристаллического кварца с указанными ориентация- ми главных осей относительно раб.очих поверхностей предотвращает образование центров окраски в этих элементах ,и их деградацию в процессе работы, а также обеспечивает минимальные потери лазерного излучения в оптическом резонаторе. Крепление опорных стержней 5 в опорных фланцах с помощью охватывающих болтовых зажимов исключает возникновение деформаций корпуса резонатора вследствие нарушения структуры материала стержней, что улучшает стабильность работы ионного лазера и повышает его надеж- . . ность.

Выполнение соленоида 6 в виде об- мотки, размещенной в чехле из никелевой фольги 7, улучшает термостатиро- вание соленоида и сокращает время выхода лазера на рабочий режим..Крепление окон Брюстера на концевых участках 3 из керамики, согласованной по КТР с кварцем, повьппает надежность лазера в работе.

При замкнутой цепИ обратной связи системы активной стабилизации мощности напряжение с суммирующего резистора 17 подается на второй операцион- ньш усилитель 23, одновременно CHI- нал с фотоприемника 13 на который попадает часть выходного излучения лазера от делительной пластины 12, через нагрузочное сопротивление 25 фотопрнемника с вычетом напряжения дополнительного источника онорног о напряжения 22 усиливается первым опера- ционньм усилителем 21 и через реэис- торный делитель 24 подается в качестве опорного напряжения на второй операционный усилитель 23.

Сигнал с onspauHOHHoro усилителя 23 управляет транзисторной батареей 16 таким образом, что суммарный ток, протекаюп4ий через транзисторную батарею и разгрузочный резистор 18, компенсирует возможные изменения мощности за счет других параметров. Так как часть тока протекает через разгрузочный резистор 8, транзисторная батарея работает в облегченном режиме, болеа надёжно и с большим быстро- дейстБием.

Благодаря наличию двух, операционных уситштелей и подключению их через делительный резнерор 24 система активной стабилизации мощности излучения хорошо компенсирует как быстропергменные скачки мощности за счет нестацконарных явлений в разрядной плазме активного элемента, так и мед ленные уходы мощности, возникающие при изменениях температуры окружаю- щей среды, небольших изменениях в поглощении в оптических злементах и разъюстировке резонатора от тряски, вибраций, других механических и термических нагрузок.

Формула изобретения 1. Ионный лазер на инертных газах с селек щей длин волн генерации, содержащий активный элемент с окнами Брюстера из кристаллического кварца, установленными на концевых участках, корпус резонатора с опорными фланцами, в отверстиях которых установлены опорные стержни, глухое и выходное зеркала резонатора, установленные на опорных фланцах, селектирующую призму Брюстера, расположенную между активным элементом и глуним зеркалом резонатора, соленоид в рубашке охлаждения, охватывающий активный злемент, источник питания постоянного тока с транзисторной батареей, соединенной

0

5 0

,

0

0

с активным элементом, и систему активной стабилизации, содержащую фото- приемник, оптически связанный с выходным зеркалом резонатора через делительную пластину, выход которого через первый операционный усилитель, содержащий источник опорного напряжения, соединен с источником питания, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности излучения и надежности лазера в работе, рабочие поверхности окон Брюстера выполнены перпендикулярно главным осям кристаллов кварца, кон- иеные участки выполнены из керамики, согласованной по поэсЬфициенту термического расширения с коэффициентом термического расширения кристаллического кварца перпендикулярно главной ocHj. селектирующая призма Брюстера выполнена из кристаллического кварца таким образом, что главная ось кристалла параллельна рабочим поверхностям призмы, опорные стержни зак реплены в отверстиях опорных фланцев посредством охватывающих болтовых зажимов, а соленоид размещен в чехле из никелевой фольги.

2. Лазер поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что источник питания дополнительно содержит разгрузочный резистор, выполненный в виде охлаждаемой изнутри хладагентом трубы из бериллиевой керамики с металлизированной поверхностью, и суммирующий резистор, система активной стабилизации дополнительно включает второй операционный усилитель с резисторным делителем, при этом разгрузочный резистор включен между эмиттером и коллектором транзисторной батареи, суммирующий резистор - между эмиттером транзисторной батареи и отрицательной клеммой источника питания, выход второго операционного усилителя соединен с базой транзисторной батареи, первый вход второго операционного усилителя соединен через резисторНый делитель с выходом первого операционного усили.теля, а второй вход второго операционного усилителя - с суммирующим резистором.

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к конструкциям ионных лазеров. Целью изобретения является повьппение стабильности мощности излучения и надежности работы лазера с селекцией длин волн генерации. Лазер содер жит оптический резонатор, селектиру ощую призму Брюс- тера, источник питания, систему активной стабилизации мощности излучения и соленоид. Стержни оптического резонатора закреплены с помощью болтовых соединений в пазах, выполненных у отверстий опорных фланцев. Обмотка соленоида размещена в чехле из никелевой фольги. Селектирующая призма выполнена из кристаллического кварца, рабочие поверхности призмь расположены параллельно главной оптической оси кристалла. Выполнение системы стабилизации в виде двух операционных усилителей, включенных через делительный резистор, позволяет компенсировать как быстропеременные, так и медленные уходы мощности излучения. I з.п. ф-лы, 3 ил.

ЗШ

15

/J

25

Фие. 2

/

тр

23

1

. J

. J