ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1995 года по МПК H01S3/22 

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к оптическим квантовым генераторам (ОКГ) непрерывного излучения, работающим на колебательных переходах молекул, с циркуляционным охлаждением рабочей смеси.

Известен ОКГ, работающий на молекулярных переходах, например, смеси CO₂: N₂:He, в котором для повышения мощности генерируемого излучения и уменьшения габаритов осуществляется цирку- ляционное охлаждение рабочей смеси.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является ОКГ, содержащий разрядный канал с электродами, резонатор и циркуляционную систему охлаждения. В известном ОКГ прокачка рабочей смеси осуществляется поперек оптической оси разрядного канала.

Как показали исследования, ОКГ с циркуляционным охлаждением смеси при больших скоростях потока и больших поперечных сечениях разрядного канала обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что разряд возникает или около стенок, или представляет собой несколько шнуров с хаотическим и нестационарным их распределением по сечению канала, которые с возрастанием скорости потока сжимаются до очень малых сечений. Этот эффект приводит к уменьшению объема активной среды, снижению эффективности циркуляционного охлаждения прокачиваемой рабочей смеси и соответственно к уменьшению выходной мощности.

Целью изобретения является увеличение выходной мощности излучения ОКГ.

Указанная цель достигается тем, что в ОКГ на входе разрядного канала установлен аппарат формирования разрядной плазмы, выполненный, например, в виде полого цилиндра со сквозными прорезями, проделанными по образующим цилиндра, поверхности которых образуют с внешней поверхностью цилиндра острый угол.

На фиг. 1 показан аппарат формирования разрядной плазмы; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 приведены зависимости мощности излучения от мощности, вводимой в разряд; на фиг. 4 и 5 даны возможные модификации аппарата.

Устройство работает следующим образом.

Поток газа, создаваемый устройством циркуляции рабочей смеси, проходя через цилиндр 1 с расположенными по его касательной щелями 2, закручивается в нем и приобретает в разрядном канале вращательное движение.

Как показали эксперименты, разряд, возбужденный в таком потоке, имеет более равномерное распределение по сечению, что приводит к повышению эффективности использования прокачиваемой рабочей смеси, значительному улучшению однородности положительно столба разряда по сечению в трубках большого диаметра, повышению общеэнергетического КПД ОКГ вследствие применения разрядных каналов большего диаметра и снижения газодинамического сопротивления циркуляционного пути.

Применение аппарата формирования разрядной плазмы в ОКГ с циркуляционным охлаждением рабочей смеси при скорости прокачки ≈ 1500 л/с и использовании разрядной трубки диаметром 90 мм и длиной в 1 м позволяет получить выходную мощность излучения ≈ 800 Вт, (фиг. 3, кривая 3), т.е. достигнуто четырехкратное увеличение мощности по сравнению с ОКГ, в котором аппарат не использовался (кривая 4).

Применение этого устройства в циркуляционных газовых ОКГ с поперечным направлением потока также позволяет увеличить однородность и устойчивость разряда и более полно использовать циркуляционный принцип охлаждения. Возможная модификация аппарата направления потока для такого ОКГ представлена на фиг. 4, 5, где за счет щелей 5 рабочая смесь приобретает в канале 6 вращательное движение и выходит из него через щели 7.

Сущность изобретения: в оптическом квантовом генераторе на входе в разрядный канал установлен аппарат формирования разрядной плазмы. Аппарат выполнен в виде полого цилиндра со сквозными прорезями, проделанными по образующей цилиндра. Поток рабочей смеси, проходя через цилиндр, приобретает в разрядном канале вращательное движение. 5 ил.

ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий разрядный канал с электродами, резонатор и циркуляционную систему охлаждения, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности излучения, на входе разрядного канала установлен аппарат формирования разрядной плазмы, выполненный, например, в виде полого цилиндра со сквозными прорезями, проделанными по образующим цилиндра, поверхности которых образуют с внешней поверхностью цилиндра острый угол.