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

9:

О

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использован при создании компактных и надежных ионных лазеров непрерывного действия на инертных газах с повышенной мощностью излучения,

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшеш .е мате- i риалоемкости лазера.

; На чертеже изображен ионньй лазер : на инертных газах со схемой питания, j Ионный лазер на инертньпс газах содержит активный элемент 1 с като- г дом. 2, анодом 3 и рубашкой А водяноI го охлаждения, соленоид в виде охва- тывагощих а ктивный элемент двух сек- ций 5,6, имеющих многослойные цилинд : рические обмотки с начальными и ко- i вечными выводами, электрод 7 поджига j в виде участка рубашки охлаждения, i расположенного в зазоре между секция i ми соленоида, источник 8 питания в I виде симметричного вьшрямителя с за- земпенной средней точкой, подключен- ный К аноду и катоду активного эле- мента, и трансформатор 9 поджига.

Обмотки секций соленоида размещены в чехлах 10 из никелевой фольги. Начальный и конечный выводы каждой об- мотки выведены на торцы секций соленоида, обращенные друг к другу. При этом начальные вьшоды обмоток расположены ближе к поверхности активного злемента, чем конечные, и соединены с катодом и анодом. Конечные вьшоды обмоток соединены между собой. Один из выводов вторичной обмотки трансформатора поджига соединен через балластное сопротивление 11 с элек- тродом поджига, а другой вьгаод - с начальным вьгоодом одной из обмоток соленоида. Первичная обмотка низко- . частотного повышающего трансформатора 9 поджига подключена через выключатель 12 в промыпшенну ю сеть пере- . менного тока частотой 50 Гц, напряжением 220-380 В„ Зеркала оптического резонатора 13 служат для получения и вывода1 лазерного излучения в работающем лазере

Ионный газовый лазер работает следующим образом.

На катод и анод активного элемента, наполненного, например, аргоном до давления 0,8-1 мм .S подают напряжение от источника 8 питания, которое после подключения трансформатора поджига к промыптеиной сети

переменного тока инициирует в активном элементе разряд. Этот разряд возбуждает атомы аргона с образованием инверсной заселенности лазерных уровней, что приводит к получению генерации лазерного излучения в оптическом резонаторе. Напряжение питания подается также на начальные вьшоды обмоток соленоида, что приводит к образованию в соленоиде продольного магнитного поля. При длине разрядного капилляра активного элемента 1 м и его д таметре 2,5 м напряжение на аноде от симметричного выпрямителя с заземленной средней точкой составляет -«-ЗОО В, а на катоде (-300)В, при этом напряженность магнитного поля в активном элементе достигает 1200-1500 Э.

Размещение обмоток соленоида в чехлах из никелевой фольги позволяет эффективно отводить тепло, выделяющееся в обмотках, в охлаждающую жидкость, циркулирующую в зазоре между чехлом и кожухом секции, что дает .возможность уменьшить размеры, вес и материалоемкость ионного лазера и повыси ; его надежность.

Размещение выводов обмоток соленоида между его секциями и подключение выпрямителя к начальным выводам позволяет повысить надежность лазера поскольку конечные выводы обмоток. соленоида удалены от электродов - анода и катода активного элемента, находящихся под высоким потенциалом. Так как начальные выводы расположены ближе -к активному элементу и граничат с внутренней поверхностью обмоток, которая по площади в 2-2,5 раза меньще наружной поверхности, основной теплоотвод от обмотки происходит через наружную поверхность секций соленоида. Поскольку внутренняя поверхность покрыта более надежной электроизоляцией, а на конечных выводах обмоток напряжание относительн никелевой фольги и корпуса соленоида практически равно О, вероятность пробоя соленоида практически исключена и надежность работы лазера в це- лом значительно повышаетсяо

Существенное преимущество ионного лаэера заключается также в том что он не создает помех вычислительной технике и электроннь м системам авто- матщси, ис51ольэуемы& 1 з техкопогичес- ких установках. Это преимущество свя314

зано с отсутствием крутых фронтов тока и напряжения при инициировании разряда в активном элементе лазера трансформатором поджига, подключены к электроду поджнга в начальноыу выводу одной из обмоток через балластное сопротивление и питаемым от промышленной сети переменного тока.

Изобретение может быть использовано при разработке мощных аргоновых и криптоновых лазеров видимого и УФ- диапазонов спектра, применяемых в технологических уст1ановках, в микро электронике для изготовления первич ных фотошаблонов и интегральных мих- росхеМр в оптической промытленноеги для изготовления галографических оптических элементов.

Формула изобретения

Ионный лазер на инертных газахs содержащий активный элемент с катодом, анодом и рубашкой водяного охлаждения, соленоид, выполненный в виде охватывающих активный элемент двух секций; имеющих многослойные цилиндрические обмотки с начал ьными

6019

и конечными выводамг:, электрод под- жига выполненный в виде участка рубашки охлаждения, расположенного в зазоре между секш1яг-С1 соленоида, источник питания, подключенный к аноду и катоду, и трансформатор поджига, отличающийся тем, что, с целью повышения Нсоцежности и унень Q шения материалоемкости, в него введено балластное сопротивление, источник питания выполнен в виде симметричного вьтря№1теля с заземленной средней точкой, обмотки секций соле- 15 ноида размещены в чехлах из никеле- . вой фольги, начальный и конечный выводы каждой обмотки выведены на торцы секции соленоида, обращенные друг к другу, при этом начальные вьшоды „,„ обмоток расположены ближе к поверхности активного Элемента, чем конечные, и соединены с катодом и анодом, конечные выводы обмоток соединены мезвду собой, один из вьшодов вторичной об- 25 моткн трансформатора поджига соединен через балластное сопротивление с электродом поджига, а другой вывод - с начальным выводом одной из обмоток солено Ц ,а,

Иаобретеяие относится к квЁНТО вой электронике и может быть использовано при разработке ионных лазеров Целью изобретения является повышение надежности при уменьшении материало- еьосости лазера. В ионном лазере соленоид, охватывающий разрядную трубку, выполнен в виде двух секций. . Обмотки секций помещены в никелевую фольгу и их конечные выводы соединены меяду собой. Начальные выводы обмоток подключены к аноду и катоду активного элемента. Все вьшоды обмоток вьгаедены в эазор между секциями соленоида. Расположенный в зазоре между секциями соленоида металлический участок рубашки охдаящения служит электродом поджига и подсоелинен к одному нз концов вторичной обмотки повышаюшего трансформатора попка га. Другой конец обмотки трансформатора подключен через балластное сопротивление к одному из начальных выводов обмоток соленоида. Первичная обмотка трансформатора поджига подсоединена через кнопочный прерыватель к сети переменного тока промьппленной частоты. В лазере обеспечивается эффективное охлаждение обмоток соленоида, а также надежная электроизоляция элементов, находя1цихся .под высоким потенциалом 1 ил. а (Л с:

Г I 1 I/ту I

ir S y 6 uV- SeOb - 2203

2205

uV2203