ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 1995 года по МПК H01S3/22 

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к мощным газовым лазерам с быстрой прокачкой газовой смеси, например к лазерам на СО₂, с продольным электрическим разрядом в трубке.

Одной из проблем, решаемых при создании быстропроточных лазеров, является улучшение однородности газового разряда с целью увеличения мощности, вводимой в разряд до начала его контрагирования ("шнурования").

Известен газовый лазер, в котором увеличение энерговклада в разряд осуществляется за счет размещения в разрядной трубке элемента для турбулизации газового потока.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является проточный газовый лазер, в котором рост вводимой в разряд мощности достигается в результате установки на входе разрядной трубки, содержащей два электрода и вмонтированной в газовый тракт, устройства формирования вихревого потока газовой смеси. Указанное устройство сообщает потоку газа вращательное движение, вследствие чего температура газа и плотность заряженных частиц в плазме становятся более равномерными в рабочем объеме лазера. При этом затрудняется контрагирование разряда.

Недостатком известного лазера, ограничивающим выходную мощность, является несовершенная электродная система газоразрядной трубки. Поскольку неустойчивость газового разряда зарождается именно в приэлектродных областях, где локальные плотности тока заряда могут сильно отличаться от среднего значения, то для указанных областей разряда требование к однородности разряда выше, чем для областей, удаленных от электродов.

Целью изобретения является увеличение мощности излучения лазера за счет повышения однородности разряда.

Поставленная цель достигается тем, что в проточном газовом лазере, содержащем разрядную трубку с двумя электродами, вмонтированную концами в газовый тракт лазера, и установленное у входа в разрядную трубку устройство формирования вихревого потока газовой смеси, разрядная трубка выполнена в виде двух расположенных последовательно по потоку и соединенных коническим переходным участком секций, при этом первая по потоку секция выполнена с диаметром по крайней мере в 1,5 раза большим, чем диаметр второй секции, один из электродов размещен в первой по потоку секции у соединения ее с коническим переходным участком, а второй электрод расположен на внешней поверхности нижнего по потоку края второй секции, который установлен с зазором относительно внутренних стенок газового тракта лазера. Кроме того, размещенный в первой по потоку секции электрод может быть выполнен секционированным.

Изобретение иллюcтрируетcя чертежом.

Разрядная трубка выполнена в виде двух секций 1 и 2, соединенных конусным переходом, и вмонтирована в газовый тракт 3, 4. На входе разрядной трубки установлено устройство 5 формирования вихревого потока газовой смеси. Входной электрод 6 выполнен из отдельных изолированных друг от друга секций, расположенных по окружности. Выходной электрод 7 расположен на внешней поверхности секции 1, выступающей в газовый тракт 4. Резонатор образован зеркалами 8, 9, но для увеличения мощности излучения несколько разрядных трубок могут монтироваться в оптическом резонаторе последовательно.

Лазер работает следующим образом.

Рабочая газовая смесь поступает в секцию 1 разрядной трубки через устройство 5 формирования вихревого потока, где приобретает поступательно-вращательное движение. Электрический разряд зажигается в потоке газа между электродами 6 и 7. Уменьшение площади сечения трубки в области после входного электрода 6 и вынесение электрода 7 в периферийную область трубки вызывают дополнительную локальную турбулентность газового потока в приэлектродных областях и вследствие этого повышение однородности разряда.

Предложенная конструкция лазера была проверена экспериментально. Разрядная трубка имела основной диаметр 50 мм, диаметр входной секции 86 мм. Секции были соединены конусным переходом. Компрессор обеспечивал скорость потока около 100 м/с. Сравнение проводилось с разрядной трубкой диаметром 50 мм, в которой электроды помещались у ее внутренней поверхности. Получено увеличение мощности вводимой в разряд, на величину порядка 10-20%.

Сущность изобретения: в газовом лазере разрядная трубка выполнена в виде двух секций. Первая по потоку секция выполнена с диаметром по крайней мере в 1,5 раза большим, чем диаметр второй секции. Секции соединены коническим переходным участком. Один из электродов разрядной трубки выполнен секционированным и размещен в первой секции у соединения ее с коническим переходным участком. Второй электрод расположен на внешней поверхности нижнего по потоку края второй секции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий разрядную трубку с двумя электродами, вмонтированную концами в газовый тракт лазера, и установленное у входа в разрядную трубку устройство формирования вихревого потока газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности излучения лазера за счет повышения однородности разряда, разрядная трубка выполнена в виде двух расположенных последовательно по потоку и соединенных коническим переходным участком секций, при этом первая по потоку секция выполнена с диаметром, по крайней мере в 1,5 раза большим, чем диаметр второй секции, один из электродов размещен по потоку секции у соединения ее с коническим переходным участком, а второй электрод расположен на внешней поверхности нижнего по потоку края второй секции, который установлен с зазором относительно внутренних стенок газового тракта лазера. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что размещенный в первой по потоку секции электрод выполнен секционированным.