Импульсно-периодический газовый лазер Советский патент 1993 года по МПК H01S3/36 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании импульсно-периодических лазеров, в частности, для сварки и резки. Известен газовый лазер, возбуждаемый электрическим разрядом, содержащий электроразрядную камеру с эл ектродами, .теплообменник и компрессор для прокачки газа по замкнутому кбНтуру. К He pctatKaM этого лазбра относятся, в частности больше энергЬзатраты на прокачку | охлаждение газа, кёторые больше максимальной мощности излучения лазера, Затраты энергии на прокачку газа существенно уменьшены в известном импульсно-периодическом зазоре, в котором на валу ротора установлены два диска с отверстиями, по окружности дисков паралле/fbHO, оси вала закреплены электроды, изолированные от вала и между собой, при этом рабочие поверхности соседних электродов обращены друг к другу. Недостатком этого лазера электроды должны удовлетворять ряду противоречивых требований: быть предельно легким (для уменьшения центробежных сил), прочными и жесткими (для ограничения деформации, ухудшающих динамику ротора и условия разряда). Необходимо обеспечить высокую стабильность геометрических форм и зазора между рабочими поверхностями одновременно всех электродов. Выполнение этих условий требует применения сложной технологии и осуществленного усложнения конструкции, приводящих к удорожанию устройства, а также к снижению надежности. Другим недостатком является наличие двух искровых зазоров в цепи разряда: между рабочей парой электродов и токоподводами. Эти зазоры вводят дополнительное сопрсГтивление, и в них теряется часть энергии накопителя, а токоподводы нуждаются в периодических осмотрах и регулировке в результате искровой эрозии. Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности, увеличение мощности генерации и снижение себ(эстоимости лазера. Эта цель достигается тем, что в импульсно-периодическом газовом лазере, содержащем корпус с электродами и вал с двумя вращающимися перфорированными дисками, по окружности которых параллельно оси вала закреплены перекладины, вал закреплен в корпусе неподвижно и связан с дисками через подшипники, а перекладины между дисками выполнены из изоляционно:го материала, при этом катод размещен на валу и изолирован от него, а анод выполнен газопроницаемым и закреплен на перекладинах. Сущность изобретения поясняется чертежом: на фиг. 1 изображена конструктивная схема лазера, продольное сечение: на фиг. 2 - конструктивная схема лазера в поперечном сечении. Устройство выгЛ)лнено следующим образом. Все основные узлы лазера помещены в гермётичный цилиндрический корпус 1. Элементами разрядной системы являются вращающийся анод 2 и неподвижный катод 3. Вращающийся анод 2 представляет собой многогранную призму, содержащую перекладины 4, передний диск 5, задний диск 6, проволочную спираль или сетку 7, подшипниковые узлы 8, 9, 10. Перекладины 4 выполнены из электроизоляционного материала, например, текстолита, и жестко закрепленных на дисках 5 и 6. На верхней кромке перекладин 4 закреплен металлический стержень 11, проходяш.ий по всей длине каждой перекладины и имеющий на концах электрическое соединение с подшипниковыми уздами 8 и 9. Для повышения надежности конструкции анода 2 на случай обрыва проволочная спираль 7 в месте контакта со стрежнями 11 приварена к ним контактной сваркой. Диски 5 и 6 снабжены отверстиями 12, диск 5 имеет цапфу 13, которой он опирается на подшипниковый уэел 8 и соединен с приводом вращения. Катод 3 выполнен в виде металлического бруска со специальной формой поперечного сечения. Катод 3 закреплен на валу 14 с помощью стоек 15 из изоляционного материала на заданном расстоянии от плоскости проволочной спирали 7. Разрядная система закреплена в корпусе 1 на кронштейне 16. По другую сторону спирали 7 прямо против катода 3 расположен блок 17 предионизации. В корпусе, 1 на ОСИ 18 разрядного промежутка расположены зеркала 19 и 20 резонатора. В герметичном объеме корпуса 1 на пути циркуляции газовой смеси, показанной стрелками, установлен теплоббменник 21. При работе редкими короткими очередями теплообмен может быть достаточно эффективным без теплообменника 21 череэ корпус 1. Высокочастотный кабель 22 питания основной разрядной системы герметично введен через вал 14. На диске 6 закреплены подг511жные элементы 23 инициатора Р43рч.ал. пг./ю которых равно числу сторон призмы анода 2, а в корпусе 1 - и.егюдаижный элемент 24. При работе в корпусе 1. заполненном газовой смесью, с помощью электропривода на неподвижном валу 14 вращается анод 2 в направлении, показанном стрелкой на фиг. 2. В момент совпадения очередной грани спирали 7 с плоскостью А (фиг, 2) инициатором23-24возбуждаетсякратковременный, около 1 мкс, разряде цепи блока 17 предионизации и основных электродов 2 и 3. Разряд повторяется в свежей газовой смеси при повороте анода через каждые 360/п градусов, где п - число граней спирали 7 или число перекладин 4, Нагретый газ удаляется из разрядного промежутка за счет центробежных сил, а охлажденный подается в промежутки между перекладываниями из центральной зоны анода 2. Благодаря расположению катода 3 внутри анода 2 траектория движения внутренних кромок перекладин 4 близко совпадает с контуром рабочей поверхности

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий корпус с электродами и вал с двумя вращающимися перфорированными дисками, по окружно-сти которых параллельно оси вала закреплены перекладины, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения надежности, увеличения мощности генерации и снижения себестоимости 30 лазера, вал е корпусе закреплен неподвижно и связан с дисками через подшипники, перекладины между дисками выполнены из изоляционного материала, при этом катод размещен на валу и изолирован от него, а анод выполнен газопроницаемым и закреплен на перекладинах. катода 3 в его поперечном сечении, чем обеспечивается эффективная вентиляция пограничного слоя газа, нагретого предыдущим разрядом. Таким образом в устройстве имеется только один электрод со сложной геометрической формой, имеющий одну рабочую поверхность вместо двух. Следовательно, оптимальная установка этого электрода не требует согласования с положениями дру-, гих электродов и-не представляет затруднений. Катод 3 может иметь простейшую конструкцию, любые массу и жесткость, т.к, он неподвижен. Данный импульсно-периодический лазер по сравнению с прототипом имеет упрощенную конструкцию, при этом его мощность больше на 15-20%, за счет возможности применения боле эффективной системы предионизации, а отсутствие скользящих контактов повышает надежность лазера. (56) Патент США hfc 3735284, кл. 331-94.5 опублик. 1973 г,

(Риг2