ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 1998 года по МПК H01S3/959 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке электроионизационных лазеров с прокачкой рабочего газа.

Известен электроионизационный лазер [1], содержащий рабочую камеру, электронную пушку и разделительное устройство в виде металлической фольги, установленной между электронной пушкой и рабочей камерой.

Недостатком такого лазера является низкая частота следования импульсов, обусловленная нагревом рабочего газа в процессе накачки.

Этот недостаток устранен в известном электроионизационном лазере [2], снабженном средством для прокачки рабочего газа через рабочую камеру.

Однако использование в таком лазере металлической фольги в качестве разделительного устройства приводит к неоптимальному выбору энергии электронов, генерируемых электронной пушкой, и ограничивает мощность электронного пучка. В конечном счете это снижает мощность и КПД лазера.

Целью изобретения является повышение мощности и КПД лазера.

Эта цель достигается тем, что в известном газовом лазере, содержащем рабочую камеру, средство для прокачки рабочего газа, электронную пушку и разделительное устройство, последнее выполнено в виде аэродинамического окна, содержащего сверхзвукового сопло и диффузор, причем сопло подключено к средству для прокачки рабочего газа, а диффузор - к входу рабочей камеры.

При этом лазер может быть снабжен дополнительным аэродинамическим окном, сопло которого подключено к выходу рабочей камеры.

На фиг. 1 изображен электроионизационный лазер, общий вид; на фиг. 2 - разделительное устройство в виде двухступенчатого аэродинамического окна.

Газовый лазер включает электронную пушку, содержащую катод 1 и анод 2, рабочую камеру 3, двухступенчатое аэродинамическое окно, образованное профилированными пластинами 4, 5 и 6, и электроды 7 и 8. В пластинах 4, 5 и 6 выполнены щелевые отверстия 9 с раствором 0,8 мм, установленные в одной плоскости. Пластины 5 и 6 с одной стороны герметично соединены между собой, образуя замкнутую полость 10, подключенную к средству для прокачки рабочего газа. Пластины 4, 5 и 6 образуют плоские сверхзвуковые сопла с горловинами 11, искривленными сверхзвуковыми частями 12, переходящими в диффузоры 13.

Электроизоляционный лазер работает следующим образом. Рабочий газ через полость 10 подается в сверхзвуковое сопло первой ступени аэродинамического окна, где он ускоряется и проходит через ряд косых скачков уплотнения, создавая перепад давления от 5 мм рт.ст. в области щелевых отверстий 9 первой ступени до 100 мм рт.ст. в рабочей камере 3. В диффузоре 13 газ тормозится и восстанавливает свое давление, поступая затем с дозвуковой скоростью в разрядный промежуток между электродами 7 и 8. Здесь, в результате совместного воздействия электронного пучка и электрического разряда, газ возбуждается с образованием инверсной заселенности рабочих уровней. Далее рабочий газ поступает во вторую ступень аэродинамического окна, где аналогичным образом создается перепад давлений от 0,1 мм рт.ст. в полости электронной пушки до 5 мм рт.ст. в первой ступени. На выходе второй ступени газ откачивается насосом. Полость электронной пушки откачивается индивидуальным насосом.

Данное решение, благодаря сочетанию электронной пушки с аэродинамическим окном, включенным последовательно в систему прокачки рабочего газа, позволит без дополнительного расхода газа снизить энергию электронов пучка до оптимальной величины, что приведет к повышению мощности и КПД лазера, а также упростит и обезопасит работу с электронной пушкой.

1. Газовый лазер, содержащий рабочую камеру, средство для прокачки рабочего газа, электронную пушку и разделительное устройство, установленное между электронной пушкой и рабочей камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД лазера, разделительное устройство выполнено в виде аэродинамического окна, содержащего сверхзвуковое сопло и диффузор, причем сопло подключено к средству для прокачки рабочего газа, а диффузор - к входу рабочей камеры.

2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным аэродинамическим окном, сопло которого подключено к выходу рабочей камеры.

1. Газовый лазер, содержащий рабочую камеру, средство для прокачки рабочего газа, электронную пушку и разделительное устройство, установленное между электронной пушкой и рабочей камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности и КПД лазера, разделительное устройство выполнено в виде аэродинамического окна, содержащего сверхзвуковое сопло и диффузор, причем сопло подключено к средству для прокачки рабочего газа, а диффузор - к входу рабочей камеры. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным аэродинамическим окном, сопло которого подключено к выходу рабочей камеры.