Активный элемент ионного газового лазера

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 Н 01 S 3/036

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-И д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 10 3

Дис.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 67.09.92. Бюл. Р 33 (21) 3849379/25 (22) 31, 01. 85 (? 2) В.Ф. Быковский, М. К. Дятлов, Г.Г. Киселева и Б.П. Иирецкий (53) 621.375.8(088.8) (55) Патент США Р 3531734, кл . 331-94,5, 1970. ,Патент США Р 4378600, кл. 331-94.5, опублик. 1983. (54) (57) АКТИВНЬЯ ЭЛЕГБНТ ИОННОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, содержащий керамическую трубку с рубашкой охлаждения, закрепленные в трубке электроды, опорные металлические диски с отверстиями, образующими обводные каналы, и центральными отверстиями и металлические ограничительные диски меньшего диаметра с центральными отверстиями, „„SU» >261906 A l образующими разрядный канал, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности лазера, ограничительные диски установлены на радиальных металлических ребрах, прикрепленных к опорным дискам между отверстиями обводных каналов, при этом ширина ребер не меньше толщины опорных дисков, высота ребер равна диаметру d отверстия в ограничительном диске, а минимальное расстояние S между ребрами удовлетворяет соотношению

R, 1Ò

2 где 9 — диаметр or раничительного диска; — количество ребер на опорном диске.

1267906

Изобретвние относится к квантовой электронике и может быть использовано при конструктировании металлокерамических активных Элементов ионных

f à:3îâûõ лазеров. 5

Целью изобретения является повышение долговечности активного элемента ионного газового лазера.

На фиг. 1 изображен активный элемент лазера, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.

В устройстве оптические окна 1, расположенные к оси под углом Ьрюстера, закреплены на оконных патрубках

2, на крышках 3 активного элемента закреплены катод 4 на катодных выводах 5 и анод 6. Основу активного элемента составляет керамическая трубка 7, поверх которой надета рубашка охлаждения 8. В керамической трубке закреплены опорные. диски 9 большого диаметра толщиной Р с центральным и периферийными отверстиями, образующими обводной канал, и ограничительные ди ки 10 малого диаметра, имеющие центральные отверстия, ограничивающие разрядный канал. Ограничительные диски имеют непосредственный контакт длиной 1 с радиальными металлическими ребрами 11, установ- 30 ленными между отверстиями обводных каналов на опорных дисках.

На чертеже даны следующие обозначе ия: S — расстояние между ребра-. ми у ближайших к„ оси концов ребер, д — диаметр отверстия разрядного канала; Р— диаметр ограничительного диска,„ t — ширина радиальных металлических ребер.

При изготовлении активного элемента опорные диски 9 штампуются из ме. ди по размеру внутреннего диаметра керамической трубки. Радиальные реб-. ра 11 изготовлены из меди и приварень1к опорным дискам. Опорные диски с реб- рами могут бьггь изготовлены литьем из меди по форме. К ребрам 1 1 методом твердой пайки привариваются ограничйтельные диски 10 малого диаметра, изготовленные из вольфрама., Собранные 50 таким образом шайбы закрепляются последовательно иа равном расстоянии в керамической трубке 7, а затем одновременно привариваются к ней мето" дом твердой пайки. Отдельно собираются катод 4 на катодных вь.водах 5, анод 6, оконные патрубки 2 с оптическими окнами 1, а также рубашка охлаждения 8 и привариваются последовательно к керамической трубке 7, Собранный активный элемент лазера обрабатывается с целью удаления остаточных газов и наполняется рабочим газам, например аргоном, до давления

0,6-0,9 мм рт.ст, Диаметр отверстия

d разрядного канала, выполненного в ограничительных дисках 10, выбирается в пределах 2-3 мм.

Активный элемент ионного газового лазера работает .следующим образом.

После подачи электрического напря/ жения между катодом и анодом и инициирования разряда в разрядном промежутке катод-анод возникает сильноточный дуговой разряд, ограниченный центральными отверстиями в ограничительных дисках 10. Тепло, выделяемое разрядом через радиальные металлические ребра 1 1, отводится к медным опорным дискам 9 и далее через стенки керамической трубки 7 охлаждающей жидкостью, например дистиллированной водой, протекающей между керамической трубкой 7 и рубашкой охлаждения 8, уносится из активного элемента. Ионизация и возбуждение атомов и ионов в разрядном канале создает условия инверсной населенности и при наличии оптического резонатора по оси активного элемента имеет место генерация лазерного излучения.

Благодаря наличию радиальных металлических ребер 11 между дисками

9 и 10 прокачка газа от анодного конца к катодному отсутствует. Ионы, уходящие из разряда в сторону стенки керамической трубки 6, нейтрализуются на внутренней поверхности опорных дисков 9, поэтому в области отверстий обводного канала нет препятствия свободной диффузии атомов.

Отсутствие перекачки газа в активном элементе лазера обуславливает одинаковые условия по давлению газа вдюль всего разрядного канала. В результате при оптимальном давлении газа, имеющем место вдоль всего разрядного канала, разрядный ток для достижения заданнсй мощности меньше, а долговечность активного элемента выше.

Для оптимального режима. работы активного элемента ионного газового лазера между размерами составляющих его элементов должны бьггь выполнены опре1"67906

11 <)

1 лЯ (1) <5

Полагая

Составитель В. Хванов

Техред Л.Олейник

Корректор И. Самборская

Редактор Л. Народная Заказ 4053

В11ИИПИ Государе †венно комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производстве«<« -«а««граф«ческае предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 деленные соотношения. Введение радиал»ных металлических ребер 11 не должно нарушать теплоотвод от ограничительных дисков 10, что выполняется в том случае, если площадь контакта ограничительного диска и радиальных металлических ребер не меныпе, чем площадь сечения опорного диска 9 при непосредственном контакте на уровне диаметра ограничительного диска.

<О . Это справедливо при выполнении соотношения O т.е. расстояние S между концами ребер равно их ширине <, а длина ребер( имеющих непосредственный контакт с ограничительными дисками, вдвое больше ширины ребер, получим

Расстояние S между ребрами v близлежащих к аси трубки концов определя-. ется из услав<<я, свяэаннога с коли<ествам ребер и, которое мажет уместиться на окружности, являющейся геометрическим местом концов ре" бер 11. Учитывая, что концы ребер не могут быть расположены к оси ближе, чем радиус отверстия разрядного канала, или дальше, чем радиус ограничительного диска 10, а также принимая ва внимание условие (3), получим условие для 5 в виде

Высота h ребер, определяющая рас стояние между дисками разного диа" метра, должна быть равна диаметруд разрядного канала, поскольку при боль шей высоте возможно зажигание разряда вне отверстий разрядного канала в ограничительном диске, а при меньшей высоте h не достигается достаточ. ная степень выравнивания давления гаэа в активном элементе.