Газовый лазер Советский патент 1989 года по МПК H01S3/22 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использован при создании стабильных газовых лазеров. ,

Известен газовый лазер, содержащи активный элемент с электродами и источником постоянного тока, в котором стабилизация выходных параметров излучения осуществляется путем введения детектора разрядного тока и дифференциального усилителя дпя обеспечения отрицательной обратной связи к источнику тока компоненты шума в разрядном токе.

Недостатком устройства является введение детектора разрядного тока и дифференциального усилителя, что усложняет схему питания газового лазера.

Известен газовый лазер, содержащий активный элемент с электродами, помещенный в -соленоид. На анодной колбе размещен дополнительньв1

соленоид, создающий продольное магнитное поле, которое служит для сжатия электронов в разряде с целью нейтрализации пространственного заряда, возникакицего вблизи анода и являющегося источником колебаний плазмы.

Недостатком этой конструкции является введение дополнительного соленоида с источником питания. Кроме того, не устраняются колебания тока разряда, возникающие в катодном участ ке разрядного канала. Известен газовый лазер, содержащий активный элемент с разрядным капилляром, помещенHbw в соленоид и соединенным с катодной и анодной колбами.

Устранение шумов тока разряда, возникающих в анодной части разрядног , осуществляется посредством размещения постоянного магнита с величинбй магнитной индукции несколько десятков Гаусс около анодной колбы Недостатком конструкции является, во-первых, нестабильность выходных параметров излучения из-за колебаний плазмы, возникающих на участке перехода разрядного канала в катодную колбу. Во-вторых, невысокая выходная мощность излучения, так как возникающие колебания на участке перехода разрядного канала в катодную колбу ограничивают величину магнитного поля, применение которого необходимо дпя получения большей выходной мощнос ти излучения. Целью изобретения являются стабили зация выходных параметров излучения, увеличение выходной мощности лазера и упрощение его конструкции. Указанная цель достигается тем, что соединение разрядного капилляра с катодной колбой выполнено в виде втулки из магнитомягкого материала, герметично соединенной с ними и расположенной, по крайней мере, частично внутри соленоида коаксиально разрядному каналу. Применение втулки из магнитомягко материала позволяет снизить напряженность магнитного поля на участке разрядный капилляр - катодная колба, а это позволяет увеличить напряженност внешнего магнитного поля без возникновения колебаний плазмы, что привод к увеличению выходной мощности и стабильности выходных параметров излучения. Одна из возможных конструкций пред ложенного газового лазера представле на на чертеже, где изображены катод i, анод 2, разрядный капилляр 3, втулка 4, соленоид 5. Катод и анод помещены в электродные колбы, разрядный капилляр по всей длине окружен соленоидом, создающим продольное магнитное поле. Участок перехода разрядного капилляра в катодную колб выполнен в виде конусной втулки из магнитомягкого материала, например ковара. Активный элемент наполняется инертным газом. Соленоид предложенного газового лазера может иметь длину меньше длин разрядного капилляра, но это приве дет к уменьшению выходной мощности излучения и увеличению напряжения го рения. Поэтому оптимальным является расположение участка перехода разряд ного канала в катодную колбу, по кра ней мере, частично внутри соленоида. Предлагаемый лазер работает следующим образом. При подаче напряжения на электроды между катодом и анодом зажигается разряд, при этом через витки соленоида 5 протекает ток разряда (либо ток от независимого, источника), создающий продольное магнитное поле. При этом наблюдается аномальное увеличение скорости ухода заряженных частиц из положительного столба разряда при магнитных полях, превьш1ающих некоторое значение.Одновременно с этим наблюдаются колебания и шумы в разряде, возникающие из-за аномального ухода заряженных частиц. Начиная с определенного значения напряженности магнитного поля, в плаз-. ме возникают колебания и шумы, одно-. временно с этим начинает увеличиваться напряжение горения. Значение напряженности магнитного поля, при котором возникают колебания плазмы, увеличивается при росте давления аргона и снижения величины разрядного тока. Так как вдоль оси разрядного канала в газовых лазерах давление газа неодинаково, аномальная диффузия наблюдается не на всем разрядном канале, а только на его части, имеющей меньшее давление газа. Так как меньшее давление газа возникает на участке перехода разрядного капилляра в катодную колбу, где образуется электрический слой и местное разрежение газа, то и аномальная диффузия происходит первоначально на этом участке. Выполнение перехода разрядного канала в катодную колбу в виде втулки из магнитомягкого материала позволит увеличить выходную мощность излучения и стабилизировать выходные параметры излучения за счет перенесения границы возникновения нестабильнос тей тока разряда и связанные с этим нестабильности излучения в область больших значений напряженности магнитного поля, что позволит работать при оптимальных для выходной мощности излучения напряженностях магнитного поля. Работа при оптимальных значениях магнитного поля уменьшит напряжение горения на активном элементе лазера, что приведет к увеличению КПД. Это позволит создать экономичный стабильный газовый лазер с повышенной

5- 6805836

мощностью излучения, который найдет фии, ЛДИС и различных научных исслеприменение в спектроскопии, гологра- дованиях.

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий активный элемент с разрядным капилляром, помещенным в соленоид и соединенным с катодной и анодной колбами, отличающийся- тем, что, с целью стабилизации параметров излучения и увеличения выходной мощности лазера, соединение разрядного ;капилляра с катодной колбой выполнено в виде втулки из магнитомягквго мате~' риала, герметично соединенной с ними и расположенной, по крайней мере частично, внутри соленоида коаксиаль- но разрядному капилляру.

OQgSOQgMgKgSgSggggggggggggggSgXSS