Импульсный лазер на парах металлов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 В 3/227

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 - (21) 3352129/25 (22) 04. 1 1.81 (46) 07;09;92. Бюл. N. 33. (72) В.Б.Беляев и ВМ:,Черезов (53) 621.375.8(088.8) (56) Патент Франции М 2112134, кл..Н 01 S 3 /00, 1972..

Патент: СЩАМ 3.614658, кл, 331-.94.5, 1971.

Жуков В;В. и др. Рекомбинационные лазеры на параХ стронция и кальция. Письма. .в ЖТФ, 1976,.е.2, вып.2, с.550. (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР НА ПАРАХ . МЕТАЛЛОВ, содержащий разрядную труб-. ку; в. активной зоне которой расположено

Изобретение относится к квантовой электротехнике и может быть использовано . при создании стабилизированных по мощности излучения импульсных лазеров на парах металлов.

Известен лазер на парах металлов со стабилизацией температуры источника паров металла, например кадмия, основанной на создании обратной связи непосредственно между мощностью излучения и температурой источника. При этом источник яаров рабочего вещества находится вне активной зоны разрядной трубки лазера.

В этом лазере часть излучения попадает на фотоприемник, сигнал с которого подается на устройство, регулирующее температуру источника паров металла, а следовательно, мощность излучения лазера.

Недостатком известного лазера является громоздк0сть, сложность электронной,,5U„„1026624A1 рабочее вещество, и устройство возбуждения, включающее два накопительных конденсатора, коммутатор и катушку индуктивности, подключенную между анодом коммутатора и одним из накопительных конденсаторов, отличающийся тем. что, с целью повышения стабильности мощности излучения, в устройство возбуждения введена вторая катушка индуктивности, расположенная коаксиально с разрядной трубкой на участке активной зоны и подключенная параллельно первой катушке индуктивности. при этом отношение индуктивности первой и второй катушек составляет от 2 до 10. схемы управления температурой источника.

Кроме того, схема обратной связи подвержена влиянию наводок,. что не позволяет использовать этот лазер в импульсном режиме.

Известен лазер на парах металлов, стабилизация мощности которого основана на стабилизации напряжения горения. С этой целью использован метод сравнения напряжения горения с эталонным напряжением, величина которого устанавливается равной оптимальному.

Этот лазер также является несаморазогревным, т.е. источник паров рабочего вещества вынесен из активной зоны разрядной трубки лазера, и имеет те же недостатки, что и известный лазер.

Наиболее близок к изобретению импульсный лазер на парах металлов, рабочее вещество которого расположено в активной зоне разрядной трубки, а устройство воз1026624

10 излучения невысокая и сильно зависит от 20

25 лазера

30 во возбуждения лазера введена вторая ка- 35 ку 1, в которой размещены электроды 2 и 3.. 45

Между электродами заключена активная зоУстройство.возбуждения лазера саста- 50 ит из накопительных конденсаторов 7 и 8,:подключейных через диоды 9: и 10 к источбуждения собрано по схеме Блюмлейна.

Оно включает в себя два накопительных конденсатора, присоединенные к электродам активного элемента лазера, коммутатор и катушку индуктивности, подключенную к коммутатору и к одному иэ накопительных конденсаторов.

Устройство возбуждения известного:лазера обеспечивает удвоение импульсного напряжения йа разрядном промежутке по сравнению с напряжением на накопительных конденсаторах.

Недостаток известного лазера заключается в том, что стабильность его мощности излучения определяется только стабильностью источника питания, который не "следит" за изменениями концентрации паров металла s активной зоне разрядной трубки лазера, поэтому стабильность его мощйости температуры окружающей среды.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка; а именно повышение стабильности мощности излучения

Поставленная цель достигается тем, что в импульсном лазере на парах металлов, содержащем разрядную трубку,-в активной зоне которой расположено рабочее вещество, и устройство возбуждения, включающее два накопительных конденсатора, коммутатор и катушку индуктивности, подключенную между анодом коммутатора и.одним из накопительных конденсаторов, в устройсттушка индуктивности, расположенная коаксиально с разрядной трубкой на участке активной эоны и подключенная параллельно первой катушке индуктивности, при этом отношение индуктивностей первой и второй катушек составляет от 2 до.10.

На чертеже показан импульсный лазер на парах металлов, Лазер включает в себя разрядную трубна 4 с расположенными в:ней ампулами 5 с рабочим веществам. Резонатор лазера образован зеркалами 6, нику пастояннога напряжения+ 4, а также катушек индуктивности И и 12 и коммутирующего элемента 13. Катушки индуктивности составляют индуктивность перезарядки конденсатора В..

Катушка индуктивности 11 расположена на активной. зоне 4 и включена параллельна.катушке 12. Пары металлов в активной зоне играют роль металлического сердечника в катушке индуктивности 12.

При возрастании концентрации паров металла в активной зоне ее индуктивность увеличивается, при снижении концентрации паров металла — уменьшается.

Катушка 11 индуктивности сглаживает резкие изменения индуктивнасти катушки l2 в результате выброса паров металла. Она обеспечивает более точную и плавную стабилизацию рабочего режима лазера.

Величины индуктивностей Lt и катушек и в нерабочем состоянии лазера должны удовлетворять условию

5 Lt = (2-10)L2

При меньшей величине отнощения индуктивностей Et и 2 влияние первой катушки индуктивности становится настолько сильным, чта изменения индуктивности 2 е результате изменения концентрации паров металла практически не влияют на работу устройства возбуждения лазера, т.е. обратная связь становится слабой, При большем соотношении этих величин исчезает сглаживающее влияние катушки индуктивности 12, так как величина индуктивности перезарядки будет определяться в основном индуктивностью катушки 11.

Таким образом, в предложенном лазере осуществлена йрастея и надежная система стабилизации мощности излучения, которая для своей работы не требует сложных электронных схем.

Устройство работает следующим образом.

Конденсаторы 8 и 9 заряжаются от йсточника питания да напряжения+Оо. После срабатывания коммутатора 13 конденсатор

0 9 перезаряжается до напряжения, близкого к -0р. Поэтому к.разрядной трубке 1 прикладывается напряжение порядка 2Up.

Величина прикладываемого напряжения определяется .скоростью перезарядки конденсатора 9 и временем запаздывания зажигания разряда. Время запаздывания зажигания .остается- практически постоянным, поскольку поджиг.активного элемента или:разрядной трубки 1 лазера осуществляется катушкой 12 в момент включения ком: мутирующега элемента 13.

После зажигания разряда начинается разогрев активной зоны 4; где находятся ампулы 5 с рабочим::веществом, что приво5 дит к появлению паров металла в активной зоне разрядной трубки:. Концентрация паров металла onðåäåttÿåòctI. åìnåðàòóðîé активной зоны; Прй.увеличении:концентрацйи паров металла индуктивность Ez возрастает, 1026624

6 мой к. активному элементу мощности. В результате происходит увеличение температуры активной зоной, рост концентрации паров металла и увеличение мощности излучения лазера.

Составитель

Редактор Е. Гиринская Техред M.Моргентал Корректор И.Шмакова

Заказ 4052 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 что приводит к увеличению суммарной индуктивности.

В результате скорость перезарядки конденсатора 8 снижается, и напряжение, прикладыеаемое к активному элементу, уменьшается. что приводит к уменьшению 5 мощности, вкладываемой в активный элемент. Таким образом, увеличение температуры активйой зоны прекращается и устанавливается определенная величина концентрациж паров металла и вводимой в. 10 лазер мощности, а следовательно, и мощности излучения лазера.

Соответственно уменьшение концентрации паров металла в активной зоне раз-. рядной трубки вызывает уменьшение 15 .индуктивности цепи перезарядки конденсатора 8, что сопровождается увеличением прикладываемого напряжеиия и подводиТаким образом, создается обратная связь между концентрацией паров металла в активной зоне и мощностью, подводимой к активному элементу лазера. Это позволяет подбором величин О и автоматически стабилизировать температуру активной зоны разрядной трубки лазера вблизи оптимальной величины.

Применение предложенного устройства в импульсном лазере; например,на парах стронция позволит уменьшить колебания мощности излучения с и 10 до «+ 5;,,