Импульсный лазер на парах металлов Советский патент 1993 года по МПК H01S3/97 

Изобретение относится к квантовой Электронике, более конкретно к лазерам на самоограниченных переходах, и может быть использовано для лазерной обработки различных материалов,накачки лазеров на красителях, разделения изотопов и т д.

Цель изобретения - повышение средней мощности генерации и КПД.

На чертеже изображена схема лазера.

Лазер содержит вакуумно-ллотную оболочку 1, внутри которой расположен излучатель с газоразрядными трубками 2, размещенными в общей тепловой изоляции 3, s которой расположен общий катод 4, образованный параллельно соединенными катодами разрядных трубок, подключенный к аноду 5 коммутатора 6 Кроме того, каждая трубка снабжена анодом 7, подключенным к обкладке с положительным потенциалом одного из накопительных устройств 8 генератора импульса возбуждения 9 с диодно- дроссельной цепью заряда 10. В качестве накопителей электрической энергии могут

использоваться конденсаторы, длинные линии и т п., в качестве коммутаторов - тиратроны, таситроны, разрядники, вакуумные лампы и т.д.; в качестве цепей разрядов - дроссельные цепи, диодно-дроссельные и другие известные цепи заряда.

Диаметр газоразрядных трубок d выбирается из диапазона 0,2 см d 0,4 см,

Лазер работает следующим образом.

Накопители 8 энергии заряжаются через цепь диодно-дроссельного заряда 10 и затем каждый из конденсаторов-накопителей энергии разряжается через коммутатор 6 и одну из газоразрядных трубок 2 излучателя. Энергия, выделяющаяся в разряде, приводит к разогреву трубок излучателя и расположенных в них генераторов пара рабочего металла. Пары рабочего металла заполняют объемы трубок 2 излучателя, возбуждаются электрическим разрядом, а результате чего возникает генерация и излучение лазера.

сл

С

00

ю о о

Малый диаметр газоразрядный трубки обеспечивает физический КПД на уровне 8-10% и удельную мощность генерации около 1 Вт/см3 из-за практически однородного распределения параметров плазмы по сечению газоразрядной трубки и большого сопротивления трубки, которое легче согласовывается с волновым сопротивлением разрядного контура.

Простые оценки констант скоростей тушения метастабильного состояния показывают, что для ГРТ с диаметром 0,2 см время распада нижних метастабильных уровней равно примерно 3 мкс, что соответствует максимальной частоте следования импульсов 300 кГц, тогда как для получения максимальных удельной мощности и КПД требуются частоты около 500 кГц, поэтому уменьшение диаметра ГРТ-ниже величины 0.2 см приведет к существенному снижению удельной мощности и КПД.

Увеличение диаметра ГРТ до значений более высоких чем 0,4 см, также приведет к резкому уменьшению КПД и удельной мощности генерации из-за появления неодно- родностей разряда по сечению разрядной трубки и резкого увеличения вредного влияния индуктивности ГРТ на выходные параметры лазера.

Лазер с пакетом ГРТ с диаметрами 0,2 см S drpr 50,4 см, размещенных в общей тепловой изоляции, позволяет использовать положительные для увеличения эффективности лазера свойства ГРТ малого диаметра (однородность разряда) и большого диаметра (саморазогревность ГРТ) и одновременно исключить их отрицательные

свойства (необходимость использования внешнего нагрева - для трубки малого диаметра и неоднородность разряда в ГРТ большого диаметра), возникающие в таких лазерах при использовании в их конструкции одиночных ГРТ.

Кроме того, использование электрической схемы подключения пакета ГРТ позволяет исключить ток перезарядки, текущий через ГРТ в известных схемах лазеров такого типа, что дополнительно повышает КПД таких устройств.

Формула изобретения Импульсный лазер на парах металлов, содержащий излучатель с разрядными трубками, каждая из которых снабжена анодом, катодом и тепловой изоляцией, а также коммутатор и накопительные устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения средней мощности и КПД, разрядные трубки выполнены с внутренним диаметром 0,2 см d 0,4 см и размещены в общей тепловой изоляции, катоды разрядных трубок соединены между собой параллельно и подключены к аноду коммутатора,

при этом анод каждой разрядной трубки подключен к обкладке с положительным потенциалом соответствующего накопительного устройства.

Сущность изобретения: саморазогрев- ный лазер на парах металлов содержит пакет разрядных трубок, размещенных в общей тепловой изоляции. Диаметры трубок выбираются из диапазона 0,2-0,4 см, Катоды разрядных трубок соединены между собой параллельно и подключены к аноду коммутатора Анод каждой разрядной трубки подключен к обкладке с положительным потенциалом соответствующего накопительного устройства. Конструкция позволяет повысить среднюю мощность и КПД лазера. 1 ил.

г ; з

w