ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР С ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Советский патент 1994 года по МПК H01S3/09 

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

Известен газовый лазер с устройством высокочастотного возбуждения, в котором электромагнитное поле накачки формируется двухпроводной линией, расположенной вдоль всей лазерной трубки и к выходу которой подключена согласованная нагрузка.

Известен также газовый лазер с СВЧ возбуждением, содержащий оптический резонатор, высокочастотный генератор, подключенный к двухпроводной линии, помещенной в экран. К выходу линии для создания режима стоячей волны подключена реактивная нагрузка. Известное устройство имеет ряд недостатков. КПД такого лазера ограничен по следующим причинам: недостаточно высокая концентрация высокочастотной энергии возбуждения в зоне генерации индуцированного излучения, обусловленная концентрацией значительной ее части в стенках активного элемента; наличие диэлектрических потерь в стенках активного элемента; отсутствие возможности эффективного жидкостного охлаждения рабочего газа, что делает неприемлемым использование известного устройства для накачки мощных молекулярных лазеров; высокое значение пробивного напряжения разрядного промежутка. Известное устройство не обеспечивает механической прочности, что делает его малопригодным для использования на мобильных объектах в условиях повышенных ударных и вибрационных нагрузок. Недостаточное количество рабочего газа, ограниченное малым объемом активного элемента, снижает ресурс работы лазера.

Цель изобретения - повышение КПД, механической прочности и ресурса работы лазера.

Указанная цель достигается тем, что в газовом лазере с высокочастотным возбуждением, содержащем оптический резонатор, высокочастотный генератор и двухпроводную линию, заключенную в экран, экран выполнен герметичным и заполнен рабочим газом, двухпроводная линия замкнута на концах металлическими стенками экрана и образована полыми проводниками, причем внутренний диаметр экрана в 5-7 раз больше расстояния между осями проводников, диаметр которых составляет 0,05-0,1 от внутреннего диаметра экрана, а их электрическая длина равна половине длины волны колебаний высокочастотного генератора, включенного в середине двухпроводной линии.

На фиг. 1 показано предложенное устройство; на фиг.2 - его поперечное сечение.

Лазер содержит высокочастотный генератор 1, подключенный через коаксиальный кабель 2, симметрирующее устройство 3 и герметичные разъемы 4 к середине двухпроводной линии, образованной полыми проводниками 5. Двухпроводная линия заключена в герметичный экран 6. На торцевых стенках экрана имеются отверстия с закрепленными в них зеркалами 7, образующими оптический резонатор лазера. На концах полых проводников имеются штуцеры 8 для подвода хладоагента. Двухпроводная линия 5 короткозамкнута на концах металлическими стенками экрана 6 и имеет электрическую длину, равную половине длины волны колебаний высокочастотного генератора накачки.

Лазер работает следующим образом. При включении высокочастотного генератора 1 энергия электромагнитных колебаний подводится к двухпроводной линии 5, в которой возбуждается стоячая волна электромагнитного поля. При этом возникает пробой рабочего газа в промежутке между проводниками двухпроводной линии и лазер приводится в действие.

Внутренний диаметр экранирующей поверхности выбирается в 5-7 раз больше расстояния между осями проводников, а диаметр последних составляет 0,05-0,1 от внутреннего диаметра экрана. Указанные соотношения размеров, наряду с минимальными потерями в двухпроводной линии и экране, обеспечивают также эффективный проток охлаждающей жидкости, достаточную механическую прочность и исключают пробой между одним из внутренних проводников и экраном.

В предложенном устройстве отсутствует диэлектрический активный элемент, что исключает концентрацию электромагнитного поля накачки в диэлектрических стенках активного элемента и, следовательно, устраняются потери этой энергии из-за неидеальности диэлектрика.

Отсутствие активного диэлектрического элемента повышает также концентрацию высокочастотной энергии накачки в зоне генерации индуцированного излучения. Кроме того, снижается величина пробивного напряжения разрядного промежутка.

Конструкция лазера позволяет эффективно охлаждать рабочий газ в разрядном промежутке посредством циркуляции хладоагента внутри проводников двухпроводной линии. Наличие хладоагента и путь его циркуляции не оказывает влияния на структуру электромагнитного поля накачки. Лазер также обладает высокой механической прочностью, что делает его пригодным для использования на мобильных объектах в условиях повышенных ударных и вибрационных нагрузок. Увеличение количества рабочего газа позволяет повысить ресурс работы лазера.

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР С ВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащий оптический резонатор, высокочастотный генератор и двухпроводную линию, заключенную в экран, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, механической прочности и ресурса работы лазера, экран выполнен герметичным и заполнен рабочим газом, двухпроводная линия замкнута на концах металлическими стенками экрана и образована полыми проводниками, причем внутренний диаметр экрана в 5 - 7 раз больше расстояния между осями проводников, диаметр которых составляет 0,05 - 0,1 от внутреннего диаметра экрана, а их электрическая длина равна половине длины волны колебаний высокочастотного генератора, включенного в середине двухпроводной линии.