Газоразрядный оптический квантовый генератор Советский патент 1984 года по МПК H01S3/22 

I / п/

U

(Л

СО

ел

00 00

со Изобретение относится к мощны;-1 ОКГ непрерывного излучения на молекулярных колебательных переходах . В настоящее время известны мощные молекулярные лазеры, например, на смеси COj:N2:He, представляквдие собой газоразрядную трубку, систему охлаждения стенки разрядной трубки, например, водяную рубашку, резонато устройство поддержания давления и обновления смеси путем прокачки, включающую в себя источники газа, регулировку их подачи и насос СД1. Линейные размеры указанных ОКГ достигают 50-100 м при диаметре газоразрядной трубки 80-120 мм, т.е. величина удельной мощности индуцированного излучения с одного кубического сантиметра рабочей среды со ставляет около 0,01 Вт. Известен также газоразрядный оптический квантовый генератор непре рывного излучения, например, на сме си COjtNjrHe, содержащий газоразряд ную трубку, резонатор, обводной канал, систему поддержания давления и обновления смеси путем прокачки Г21 Получение больших значений мощно ти в подобных установках связано со следующимитрудностями: нагрев рабочей среды в газоразрядных трубках при увеличении подводимой мощноети, что приводит к уменьшению коэффициента усиления; интенсивное разл жение углекислого газа на СО и О j увеличение дифракционных потерь в резонаторе с ростом длины; накоплевне вoзбyждeнныk частиц в активной среде (главным образом, молекул СО на первом возбужденном уровне), ограничивающих отвод частиц с нижнего лазерного состояния. Некоторого снижения температуры :рабочей среды с помощью охлаждения стенок газоразрядного канала можно добиться только в трубках малого диа метра. Однако, в мощных установках малый диаметр газоразрядных трубок неприменим из-за больших дифракционных потерь в резонаторе и малого объема рабочей среды. Уменьшение дифракционных потерь резонатора требует увеличения отношения диаметра к длине. Увеличение же диаметра приводит к росту температуры рабочей среды и неполному использованию рабочего объема из-за онтрагирования столба плазмл. Поэтому на практике при конструировании мощных окг ищут компромиссное соотношение между длиной и диаметром газоразрядной трубки. Цель изобретения - повышение мощности генерируемого излучения и уменьшение габаритов. Цель достигается тем, что в газо.разрядный оптический квантовый генератор непрерывного излучения, например из смеси , содержащий газоразрядную трубку, резонатор, обводной канал, систему поддержания давления и обновления смеси путем прокачки, между центральными частями газоразрядной трубки и обводного канала установлены вакуумный насос, холодильная камера, катализационное и вымораживающее устройства. На чертеже изображен один из возможных вариантов конструкции предлагаемого генератора. Газоразрядный оптический квантовчй генератор состоит из таэоразряд оЛ трубки 1, системы 2 охлаждения в ниде водяной рубашки (но ее может и не быть), резонатора 3, 4 поддержа1 ия давления и обновления . .смеси путем прокачки, вакуумного вентиляционного устройства 5, холодильных камер б и 7 канализационных и вы моражйвающих устройств.. в данной конструкции нагретая раз рядом рабочая смесь и возбужденные молекулы COjf, ухуд аю1цие характеристики активной среды, удаляются из р азрядной трубки 1 чераз холодильные, катализационные и вымораживающие устройства 7 вентилядионным устройством 5 и через холодильные, катализациоиные и вымораживахицие устройства 6 вновь поступают в разрядный канал. В этом ОКС температура рабочей смеси определяется не только теплопроводностью газа как раньше, но в основном количеством выведенной из разряда энергии путем циркуляции рабочей смеси и ее охлаждения. Креме того, малое время пре :1вания рабочего газа в резонансном объеме оптического резонатора приводит к уменьшению времени жизни .возбужденных молекул:СО2, ухудшающих лазерное действие, турбулентное течение, возникающее при больших ско ростях потока, способствует более интенсивному охлаждению газа На стенках разрядного канала. Быстрая смена газа приводит также к изменению характеристик разряда, выражакяцуюся, в частности, в уменьшении крнтрагирования разрядного столба, что позволяет увеличи.ть объем активной среды и, таким образом, выходную мощность квантового генератора. Как показали лабораторные исследования на экспериментально осуществленном макете предлагаемого изобретения, интенсивный вывод тепла из рабочего каНала позволяет не только повысить ток разряда, но и значительно поднять давление рабочей смеси, что приводит к увеличению выходной мсяцности излучения с единицы длины разрядного канала.

3795389

Таким образом, данныйОКГ с ннтен тить линейные размеры и увеличить сивной циркуляцией газа в рабочем sjbixoflHyro мощность квантового генераО.бъеме позволяет значительно сократ тора на молекулярном газе.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР непрерывногоизлучения, например, на смеси СО_2: М,! гНе, содержащий газоразрядную трубку, резонатор, обводной канал, систему поддержания давления и обновления смеси путем прокачки, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности генерируемого излучения и уменьшения габаритов, между центральными частями га- зоразрйдной трубки и обводного канала установлены вакуумный насос, холодильная камера, катализационное и вымораживающее устройства-