ПРОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 2010 года по МПК H01S3/97 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для создания мощных газовых лазеров с предварительной ионизацией активной среды.

Известен проточный газовый лазер (см. авт. свид. № 1419447 H01S 3/22, 1986 г.) - прототип, у которого газоразрядная камера содержит корпус с окнами для вывода излучения, смены газа, ввода пучков электронов от устройства ионизации. В корпусе располагается система электродов, один из которых (катод) установлен в апертуре окна. Внизу и вверху по потоку газа на границе активного объема камеры имеются многолопаточные экраны с лопатками в виде постоянных плоских непроводящих магнитов или эквивалентных им изолированных соленоидов. Против лопаток со стороны электродов расположена дополнительная магнитная система, выполненная на постоянных магнитах или эквивалентных им соленоидах. Согласованное магнитное поле, создаваемое лопатками экранов и магнитной системой на границе активного объема, препятствует уходу за пределы активной зоны электронов устройства предионизации, имеющих поперечную составляющую скорости. Недостатками данной конструкции являются: снижение электрической прочности промежутка из-за искажений электрического поля, вносимых лопатками, приводящих к уменьшению мощности газового лазера; ухудшение оптического качества потока в активной зоне, вызываемое газодинамическими возмущениями от следа и пограничных слоев, образующихся на лопатках, расположенных на входе в разрядную камеру.

Целью настоящего изобретения является повышение выходной мощности и КПД лазера, уменьшение расходимости и габаритов лазера.

Указанная цель достигается тем, что в лазере, включающем в себя устройство предионизации газа, систему электропитания и разрядную камеру, содержащую корпус с окнами для ввода заряженных частиц и вывода излучения, систему электродов в корпусе и магнитную систему, магнитная система размещается в электродах, выполненных из большого числа параллельно уложенных и изолированных друг от друга минирезисторов с общим токосъемником, соединенным с системой электропитания, при этом минирезисторы выполнены из материалов с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, а токосъемники или в виде постоянных магнитов, или в виде изолированных соленоидов, проводники которых соединены с электродами и системой электропитания.

Особенностью заявляемого технического решения является то, что электроды разрядной камеры в совокупности с постоянными магнитами или изолированными соленоидами образуют магнитную систему, которая в отличие от известных позволяет улучшить однородность распределения электронов в активном объеме разрядной камеры и возможность создания компактной, магнитной системы. Таким образом, электроды, кроме своей основной функции (возбуждение газовой смеси), выполняют и функцию магнитной системы (удержание потока электронов в пределах активного объема).

По сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями заявляемое техническое решение является "новым". Электроды, состоящие из параллельно уложенных минирезисторов с общим токосъемником известны, (Великин А.А. и др. "Энергетические возможности", т.26, №1, ТВТ, 1988 г., с.37) предназначены преимущественно для газовых лазеров. Однако применение электродов, выполненных из материалов с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, являющихся функциональными элементами магнитной системы, является также "новым" и позволяет получить положительный эффект. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения "новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 изображена конструкция лазера. Лазер включает в себя: разрядную камеру с рабочим газом, в корпусе 1 которой выполнены окна для ввода зараженных частиц от источника предионизации 2 (электронной пушки), установленного герметично на корпусе, и вывода излучения; электроды 3, токопроводящие элементы 4 которых изготовлены из материала с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, изолированные друг от друга диэлектриком 5. В качестве токосъемников применены магниты 6 или соленоиды 7, изготовленные из изолированных проводников, соединяющих электроды с системой электропитания; через окно 8 вводится пучок ионизирующих частиц.

Лазер работает следующим образом. Электрическая накачка активной среды осуществляется электродами, подключенными к системе электропитания. Предварительная ионизация среды осуществляется пучком ионизирующих частиц (электронами). Удержание электронов в активном объеме осуществляется магнитной системой, состоящей из постоянных магнитов или соленоидов, размещенных в электродах. Магнитное поле магнитной системы увеличивается в µ раз (µ - относительная магнитная проницаемость феррита) при помощи токопроводящих стержней из феррита, являющихся одновременно высокоомными проводниками анизотропно-резистивного электрода. Магнитное поле системы магнитов создается в зоне разряда между анодом и катодом, причем магнитные силовые линии направлены перпендикулярно поверхности электродов. Быстрые электроны под воздействием магнитного поля движутся по винтовым линиям в пределах области, охваченной магнитным полем. При этом повышается однородность ионизации активной среды, эффективность использования электронного пучка, и соответственно, повышается мощность и КПД лазера, улучшается направленность излучения лазера.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение обладает следующими преимуществами: за счет применения согласованной магнитной системы в электродах и применения минирезисторов из материалов с высокой магнитной проницаемостью повышается выходная мощность излучения, КПД лазера и уменьшаются габариты и расходимость лазера.

Изобретение относится к квантовой электронике. Заявленный электроионизационный газовый лазер содержит разрядную камеру, в корпусе которой выполнены окна для ввода пучка заряженных частиц от устройства предионизации и вывода излучения, размещенные в корпусе и соединенные с системой электропитания электрода, один из которых расположен в апертуре окна для ввода пучка заряженных частиц и выполнен перфорированным. Также лазер содержит магнитную систему для удержания пучка заряженных частиц в пределах активного объема разрядной камеры. Электроды совмещены с магнитной системой для удержания пучка заряженных частиц. Каждый электрод образован набором параллельно уложенных и изолированных друг от друга минирезисторов, выполненных из материала с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, и соединен с системой электропитания посредством токосъемника, выполненного в виде охватывающего по периметру электрод постоянного магнита или соленоида. Технический результат - повышение мощности и КПД, уменьшение расходимости излучения и сокращение габаритов лазера. 1 ил.

Проточный электроионизационный газовый лазер, содержащий разрядную камеру, в корпусе которой выполнены окна для ввода пучка заряженных частиц от устройства предионизации и вывода излучения, размещенные в корпусе и соединенные с системой электропитания электрода, один из которых расположен в апертуре окна для ввода пучка заряженных частиц и выполнен перфорированным, а также магнитную систему для удержания пучка заряженных частиц в пределах активного объема разрядной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД, уменьшения расходимости излучения, а также сокращения габаритов лазера, электроды совмещены с магнитной системой для удержания пучка заряженных частиц, при этом каждый электрод образован набором параллельно уложенных и изолированных друг от друга минирезисторов, выполненных из материала с высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным сопротивлением, и соединен с системой электропитания посредством токосъемника, выполненного в вице охватывающего по периметру электрод постоянного магнита или соленоида.