Газовый лазер Советский патент 1991 года по МПК H01S3/975 

Изобретение относится к области квантЬвой электроники и может быть использовано при разработке газовых лазеров с высокочастотным возбуждением.

Известен газовый лазер с ВЧ-возбуждением, содержащий резонатор, активный элемент и систему возбуждения, выполненную в виде металлических колец, расположенных вдоль разрядного капилляра снаружи или внутри его и подключенных к ВЧ-генератору.

Недостатками этого лазера являются большая мощность накачки из-за того, что система возбуждения работоспособна на низких частотах, где необходим высокий уровень напряжения Для существования разряда, и низкая долговечность активного элемента из-за разрушения структуры оболочки активного элемента под действием высокочастотной мощности.

.Известен газовый лазер С ВЧ-возбуждением, содержащий резонатор, активный элемент и систему возбуждения, выполненную в виде бифиллярной спирали, расположенной вокруг разрядного капилляра, с одной стороны подключенной к ВЧ генератору, а с другой - нагружённой, на сопротивление.

Недостатком его является низкий КПД из-за того, что значительная часть мощности бесполезно пoглoщaetcя в сопротиппении нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является газовый лазер, содержащий резонатор, размещенный на несущей конструкции, активный элемент и систему возбуждения, выполненную в виде нескольких пар двухпроводных линий, расположенных вдоль разрядног( капилляра последовательно друг за другом и подключенных к высокочастотным генераторам.

В изаестном устройстве двухпроводные линии подключены в центфе кразным фазам ВЧ-генератора, настроенного на часто. ту в пределах 10-ЗОмегагерц с напряжением 500 В. .; :-

Недостатком данного газового лйзера является высокие ВЧ-напряжения и ток питания, так как н применяемых частотах 5 большая часть мощности поглощаё ся в стенках капилляра и приходится увеличивать напряжение и ток питания для компенсации этих потерь;

Целью изобретения является снижение 10 йагпряжеНия и тока питания.

Ук&заййая цёль дЬбтйгаётЬя тем, что в предложенном газовом лазере соединение пар двухпроводных линий с высокочастотными генераторами выполнено на концах 15 пар линий, при этом генераторы настроены на разные частоты и расположены непосредственно на несущей конструкции резонатора, выполненной из материала с высокой тег1лопроводностью. В предложен- .20 ном устройстве несущая конструкция резонатор а; является радиатором охлаждения 1енераторов,

На рис. 1 показан газовый лазер с ВЧ- возбуждением, общий вид; на фиг.2 - 25 распределение ВЧ-напряжениЯ вдоль двухпроводных линий. (

Газовый лазер содержит активный элемент 1, имеющий разрядный капилляр 2 с размещенными на нем парами двухпровод- 30 ных линий 3, которые подклкиены концами с помощью подводящих проводов 4 к высокочастотным транзисторным автогенераторам 5. Последние закреплены не: Йбсрёдственно .на несущей конструкции 35 оптического резонатора б (например, тран зйстор ввинчен в резонатор). Резонатор 6, быпрлненнь1й из материала с высокой теплопроводностью. Например из, дю|эа/1юми- л. ния яв/ябтся радиатором бхлажденйя для 40 транзисторов ВЧ-генератора. Газов.ый лазер работает следующим об разом.;:;.;.;.- ;,;;; ;;- ,..,- . . .

При подаче напряжения на ВЧ-гёнераторы 5 в разрядном капилляре 2 между злек- 45 tpoдaми двухпроводных линий 3 загорается разряд. В разряде o6p&3yetcfl инверсная заселенность, за счет чегр возникает генерация.

При подключении ВЧ-автогенератора 5 50 к концам двухпроводных линий 3 вдоль ли-,

НИИ устанавливается распределение ВЧ-напряжения, показанное на, фиг, 2. В месте подключения линии к ВЧ-генератору ВЧ-на-, пряжение равно напряжению питания, а на конце линии увеличивается в 1,5-2 раза. При зтом возрастающая часть напр$ркения (область 7) п|эиходится на подводящие провода и теряется меньше энергии на рассеяние, т.е. уменьЩается ток питания.

Плоская часть распределения напряжения (область 8) приложена к двухпроводной линии, В результате ВЧ-напряжение, приложенное к двухпроводной линий, достаточно для зажигания равномерного высокочастотного разряда.

Предложенная конструкция газового лазера работоспособна в дециметровом диапазоне длин волн. При этом в поперечном сечении разрядного капилляра устанавливаетёя однородное распределение свечения в ЬТличие от слоистой структуры в прототипе, поэтому ток разряда значительно меньше, чем в прототипе. Ток питания, кроме того, снижается еще и из-за того,что генераторы расстроены относительно друг друга на несколько мГц и между ними не протекает высокочастотный ток связи по двухпроводным лИн.иям.

При размещении генераторов в непосредственной близости от двухпроводных линий так, что несущая конструкция резонатора является радиатором охлаждения транзистора генератора, снижается ток Питания, так как ток питания возрастает при повышении температуры транзистора.

Применение данной конструкции газового лазера с ВЧ-возбуждением позволяет снизить напряжение питани я с 500 В до 27 В, уменьшить ток питания в 3-5 раз. увеличить долгрвечнрсть активного элемента за счет уменьшения разрушения материала активного элемента под действием малой ВЧ-мощНости, снизить трудоемкость изготовления лазера за счет упрощения конструкции ВЧ-генератора.

- Данный газовый лазер может найти широкое применение в бортовой аппаратуре с низковольтным питанием, а также ц системах, работающих в полевых условиях с автономным питанием.

2 3

{-.I/

Т

и,

Пип