Газовый лазер

 

1. ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий оптический резонатор, включающий выходное и глухое зеркала с нанесеннь1ми на них отражающими покрытиями и- (разрядную камеру, образованную коаксиально расположеннымиохлаждаемыми цилиндрами, отлич ающийс я тем, что, с целью упрощения процесса юстировки зеркал резонатора и в 1 J 5 / / / / повышения стабильности выходных характеристик лазерного излучения при одновременной оптической разгрузке зеркал, выходное зеркало расположено на одном торце разрядной камеры и выполнено кольцевым с шириной кольца, .соответствующей расстоянию между внешним и внутренним цилиндрами, а глухое зеркало расположено на другом торце разрядной камеры и выполнено в виде отражателя - преобразователя. 2. Газовый лазер по п.1, о т л .и чающийся тем, что поверхность отражателя-преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, выi полнена конической. . 3. Газовый лазер по п.2, отли (Л чающийся тем, что образующая поверхности отражателя - преобразователя , на которую нанесено отражающее покрытие, выполнена в виде кривой второго порядка.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (И) А (51)4 Н 01 3 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2772499/18-25 (22) 12.04 ° 79 (46) 23. » .87. Бюл. Ф 43 (71) Казанский авиационный институт им.А.Н,Туполева (72) Б.В.Орлов и Ю.Е.Польский (53) 621.375.8(088.8) (56) Михайлов-Тепляков В.A., Богданов М.П. Автоматизированная лазерная резка материалов. Л., "Машиностроение", 1976, с.42-45, Авторское свидетельство СССР

9 557715, кл. Н 01 Б 3/22, 1973 ° (54)(57) 1, ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий оптический резонатор, включающий выходное и глухое зеркала с нанесенными на них отражающими покрытиями и разрядную камеру, образованную коаксиально расположенными охлаждаемыми цилиндрами, о т л и ч «а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения процесса юстировки зеркал резонатора и повышения стабильности выходных характеристик лазерного излучения при одновременной оптической разгрузке зеркал, выходное зеркало расположено на одном торце разрядной камеры и выполнено кольцевым с шириной кольца, соответствующей расстоянию между внешним и внутренним цилиндрами, а

„ глухое зеркало расположено на другом торце разрядной камеры и выполнено в виде отражателя — преобразователя .

2. Газовый лазер по п.1, о т л и " ч а ю шийся тем, что поверхность отражателя-преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, выполнена конической °

3. Газовый лазер по п.2, о т л ич а ю шийся тем, что образующая поверхности отражателя — преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, выполнена в виде кривой второго порядка.

1061670

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при,создании газовых лазеров повышенной мощности, Известны газовые лазеры, в которых для повышения мощности генерации увеличивают длину оптического резонатора. Недостатками подобных конструкций являются большие линейные размеры и малая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному лазеру является газовый лазер, содержащий оптический резонатор, включающий выходное и глухое зеркала с нанесенными на них отражающими покрытиями, и разрядную камеру, образованную коаксиально расположенными охлаждаемыми цилиндрами. В известной конструкции оптический резонатор образован осевым прозрачным зеркалом, кольцевым непрозрачным зеркалом и отражателемпреобразователем.

Осевое и кольцевое зеркала расположены на общем основании на одном торце разрядной камеры, а отражательпреобразователь — на другом. Внутри разрядного объема расположена коаксиальная система возбуждения рабочего газа, состоящая из внешнего и внут реннего цилиндров. На внутреннем цилиндре расположена система охлаждения, Газовый объем во внутреннем цилиндре не возбуждаетея и является буферным объемом. !

Недостатком известного устройства является сложность юстировки осевого полупрозрачного и кольцевого непрозрачного зеркал, так как они по сути дела образуют оптический резонатор, а отражатель - преобразователь служит для поворота хода лучей. Необходима высокая точность юстировки и отражателя — преобразователя так как при некоторой разъюстировке выходное излучение теряет осевую симметрию, что приводит к снижению стабильности выходных характеристик лазерного иэ" лучения. Кроме тогЬ, при высоких уров нях мощности например СО -лазеров, вершина конуса преобразователя находится в месте, где сконцентрирована значительная мощность внутри оптического резонатора, поэтому возможно оплавление вершины конуса. Большие плотности потока мощности испытывает и осевое зеркало, что может привести к его разрушению.

Целью изобретения является упрощение процесса юстировки зеркал резонатора и повышение стабильности выход5 ных характеристик лазерного излучения при одновременной оптической разгрузке зеркал.

Указанная цель достигается тем, что в газовом лазере, содержащем оптический резонатор, включающий выход- . ное и глухое зеркала с нанесенными на них отражающими покрытиями и разрядную камеру, образованную коаксиально расположенными охлаждаемыми ци1В линдрами, выходное зеркало расположено на одном торце разрядной камеры и выполнено кольцевым с шириной кольца, соответствующей расстоянию между внешним и внутренним цилиндрами, а

2g глухое зеркало расположено на другом торце разрядной камеры и выполнено в виде отражателя-преобразователя.При этом поверхность отражателя — преобразователя, на которую нанесено от2В ражающее покрытие, может быть выполне. на конической, кроме того, образующая поверхности отражателя — преобразователя, на которую нанесено отражающее покрытие, может быть выполЗ0 нека в виде кривой второго порядка.

На чертеже показан газовый лазер с выводом энергии через кольцевое прозрачное зеркало °

Газовый лазер содержит оптический резонатор, состоящий иэ кольцевого зеркала 1, глухого конического зеркала (отражателя — преобразователя) 2.

Кольцевое зеркало 1 и коническое зеркало 2 расположены на охлаждаемом ци40 линдрическом основании 3, которое ограничивает газоразрядный объем снаружи. Внутри резонатора имеется внутренний охлаждаемый цилиндр 4, ограничивающий газоразрядный объем-изнутри, дВ На чертеже также показаны каустические поверхности 5, ось симметрии лазера б и герметизирующие торцевые заглушки 7 и 8, Заглушка 8 имеет вырезы для прохожцения оптического иэлуче-5O ния. Внутренний объем резонатора заполнен рабочей газовой смесью.

Газовый лазер работает следующим образом. При возбуждении газовой ðàбочей среды в оптическом резонаторе

55 в объеме, ограниченном поверхностями охлаждаемых цилиндров, возникает лазерное излучение, Часть излучения выводится из резонатора через кольцевое полупрозрачное зеркало 1, а дру1061670

Техред А.Кравчук

Корректор О. Кравцова

Редактор Н. Сильнягина

Тираж 625

ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 5910

Производственно-полиграфическое предприятие; г.ужгород, ул.Проектная,4,гая часть, отраженная от этого зеркала, направляется в сторону конического отражателя — преобразователя.2.

В результате отражений от поверхности конического зеркала излучение вновЬ направляется к зеркалу 1, от которого оно отражается в пределах малого диф- ракционного угла. Поэтому весь объем между зеркалами 1 и 2 и стенками охлаждаемых цилиндров заполняется сти- 10 мулированным оптическим излучением.

В радиальном направлении электромагнитное поле может быть ограничено, если образующую отражателя - преобра; эователя выполнить в виде дуги. Тог- 15 да электромагнитное поле занимает объем, ограниченный каустической поверхностью, за пределами которой интенсивность оптического излучений резко спадает. В результате много- 20 кратных отражений от зеркал 1 и 2 оптическое излучение в, резонаторе приобретает форму кольца. Часть этого излучения через выходное зеркало 1 выводится во внешнее пространство. Поэтому выходное оптическое излучение лазера также имеет кольцевую форму.

Большое поперечное сечение области, занимаемой активной средой в оптическом резонаторе, способствует увеличе-30 нию мощности лазера.. Однако малые плотности потока мощности„.приходящиI

4 еся на единицу поверхности, не перегружают оптические элементы резонатора, увеличивают их долговечность и надежность.

Расстояние между внешним охлаждаемым цилиндрическим основанием 3 и внутренним охлаждаемым цилиндром 4 выбирается соизмеримым с размером ка устики резонатора, что позволяет получить большой коэффициент усиления активной среды и обеспечить необходимый температурный режим рабочей газовой смеси. Отражатель - преобразователь .р любом осевом сечении представляет собой уголковый отражатель, в котором отраженный луч остается параллельным падающему при значительных отклонениях оси уголкового отражателя от оси резонатора. Поэтому наклон оси конического зеркала относительно оси резонатора в пределах нескольких градусов не приводит к нарушению работы резонатора лазера.

Технико-экономический эффект при ! использовании данного изобретения выражается в снижении стоимости ватта энергии лазерного излучения, в уменьшении габаритов лазеров повышенной мощности, что приведет к более широ- кому внедрению лазеров в .различные технологические процессы.