Ионный лазер на инертных газах

 

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к конструкциям ионных лазеров. Целью изобретения является повьппение стабильности мощности излучения и надежности работы лазера с селекцией длин волн генерации. Лазер содер жит оптический резонатор, селектиру ощую призму Брюстера, источник питания, систему активной стабилизации мощности излучения и соленоид. Стержни оптического резонатора закреплены с помощью болтовых соединений в пазах, выполненных у отверстий опорных фланцев. Обмотка соленоида размещена в чехле из никелевой фольги. Селектирующая призма выполнена из кристаллического кварца, рабочие поверхности призмь расположены параллельно главной оптической оси кристалла. Выполнение системы стабилизации в виде двух операционных усилителей, включенных через делительный резистор, позволяет компенсировать как быстропеременные, так и медленные уходы мощности излучения . I з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

292 А1 (19) 01) (51)5 Н 01 S 3 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г)0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ1) (21) 4001948/25 (22) 03.01.86 (46) 23.03.91. Бюл. В ll (72) В,Ф.Быковский, М.Н.Демидов, А.С,Дросков, М;К.Дятлов, Г.И.Малькова, Б.П.Мирецкий, А В.Паршин и Т.П.Саморукова (53) 621.375,8(088.8) (56) Патент США Ф 3670261, кл. 331--94.5, опублик. 1970.

Проспект .фирмы США. Spectra Physics "Highpover ion lasers" 1980. (54) ИОННЫЙ ЛАЗЕР НА ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ (57) Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к конструкциям ионных лазеров. Целью изобретения является повьлпение стабильности мощности излучения и надежности работы лазера с селекцией длин волн генерации. Лазер содержит оптический резонатор, селектиру)ощую призму Брюстера, источник питания, систему активной стабилизации мощности излучения и соленоид. Стержни оптического резонатора закреплены с помощью бол--товых соединений в пазах, выполненных у отверстий опорных фланцев. Обмотка соленоида размещена в чехле иэ никелевой фольги. Селектирующая призма выполнена иэ кристаллического кварца, рабочие поверхности призмы расположены параллельно главной оптической оси кристалла. Выполнение системы стабилизации в виде двух операционных усилителей, включенных через делительный резистор, позволяет компенсировать как быстропеременные, так и медленные уходы мощности излучения. l э и. ф лы, 3 ил.

1393292

Изобретенне а Tíoñ.èòo>I к кнактоно1! электронике и может б>ыть использо11ано при создании мощнь>х стабильных по мощности и надежных н работе непрерь>внь>х ионных лаэеран на инертных газах °

Целью иэобрет ения япляе тс я повышение с табильности мощнос ти излучения и надежности лазера в работе.

На фиг,l изображены конструкция и электрическая структурная схема ионного лазера; на фиг:2 — электрическая схема лазера;на йиг„З - выполнение болтовых зажимов, ИОнный, лазер сopnpRAT активный элемент 1 с окнами 1!рюстера 2 из кристаллического кварца, установленными на концевых участках 3, и корпус резонатора с Опорными. фланцами 4, н

Отверстиях которых >стсп1онлены оп(21р= 2() ные стержни 5. Акти>>кый1 =ëåèåíò расположен внутри соленоида 6, ныпо.пненного в ниде обмотки> размещенной н чехле из никеленой фольги 7, который охвачен рубашкой охлаждения 8. МеждУ 25 глухим зеркалом 9 резонатора и активным элементом расположена селектирующая призма Брюстера !О, Выходное зеркало II резонатора установлено ка опорном фланце и Оптически связано с 311 делительной пластиной 1 2, расположенной ка выходе лазера.

Фотоприемник 13 > апти>1ески сня.ъа>1-. ный с делительной пластиной, соединен с усилительным блоком 1А системы

35 активной стабилизации. Между отрицательной клеммой источника пита11ия постоянного тока 15 и транзисторкои батереей 16 подключ H суммирующий резистор 17. Параллельно транзисторной батарее подключен разгрузочный резистор 18. Опорные стержни закреплены н отверстиях опорных флапцен посредством охватынающих бо,.1то1>ых зажимов 19

p33pe3Hb1I H пазами 20 Hа О11оркых фланцах.

Усилительный блок системы актив ной стабилизации включает парный операционный усилитель 2! с. коэффициентом усиления К, "одержащий источ1 5о ник опорного напряжения 22, второй операционный усилитель 23 с коэффициентом усиления. К; и резисторный делитель 24.

01Iтические окна Брюстеря 2 ныпол5 иены из кристаллического кварца „пр11 этом рабочие поверхности окон расппложены перпендикулярно главным оптическим осям кристалла. Концевые участки 3 выполнены нз керамики, сог-. ласованной по коэффициенту термичес" кого расширения {KTP) с КТР кристаллнческ1>го кварца перпендикулярно главной оси кристалла. Селектирукицая призма Брюстера 10 выполнена из кристаллического кварца так, что главная ось кристалла параллельна рабочим поверхностям призмы. Разгрузочный резистор 18 выполнен н виде охлаждаемой изнутри хладагентом трубы из бериллиеной керамики с металлиэированной поверхностью.

Ио>>н1,1й лазер работает следукнцим образом..

При инициировании в активном элементе 1 сильноточного дугового ра>зряда от источника постоянного тока в оптическом резонаторе возникает генерации лазерного излучения. Селекцию длины волны излучения осуществляют настройкой селектирующей призмы Брюстера 1О, Выполнение окон Брюстера 2 и призмы Брюстера 10 из кристаллического кварца с указаккыми ориентациями главных осей относительно рабочих поверхностей предотвращает образование центров окраски в этих элементах ,и их деградацию и процессе работы, а также обеспечивает минимальные потери лазерного излучения н оптическом резонаторе. Крепление опорных стержней 5 в опорных фланцах с помащью охватывающих болтовых .зажимов исключает нозникновение деформаций корпуса резонатора вследствие нарушения структуры материала стержней, что улучшает стабильность работы ионного лазера и. повышает его надежность.

Выполнение соленоида б н виде обмотки, размещенной н чехле из никелевой фольги 7, улучшает термостатировакие соленоида и сокращает время выхода лазера на рабочий режим.. Крепление окон Брюстера на концевых участках 3 из керамики, согласованной по КТР с кварцем, понь>шает надежность лазера н работе.

При замкнутой цепи обратной связи системы активной стабилизации мощности напряжение с суммирующего резистора 17 подается на второй операционный усилитель 23, одновременно сигнал с фотоприемника 13 на который попадает часть выходного излучения лазера от делительной пластины 12> через нагрузочкое сопротивление 25 фоI 393292 топриемникя с вычетам напряжения дополнительного источника опорного напряжения 22 усиливается первым операционным усилителем 2! и через реэис5 торный делитель 2ч подается н качестве опорного напряжения на второй оперяционный усилитель 23.

Сигнал с операционного усилителя

23 упранляет транзисторной батареей

16 таким образом, что суммарный ток, протекающий через транзисторную батарею и разгрузочный резистор 18, компенсирует возможные изменения мощности эа счет других параметров. Так как часть тоха протекает через разгрузочный резистор l8, транзисторная батарея работает н облегченном режиме, более надежно и с большим быстродейстнмем, 2G

Благодаря наличию двух. операционных усилителей и подключению их через делительный резистор 2А система активной стабилизации мощности излучения хорошо компенсирует как быстро- 25 переменные скачки мощности за счет нестяционарных явлений в разрядной плазме активного элемента, так и медленные уходы мощности, возникающие при изменениях температуры окружающей среды, небольших изменениях н поглощении н оптических элементах и раэъюстировке резонатора от тряски, вибраций, других механических и термических нагрузок.

Формула изобретения

1. Ионный л-зер на инертных газах с селекцией длин волн генерации, содержащий активный элемент с окнами

Брюстера из кристаллического кварца, установленными на концевых участках, корпус резонатора с опорными фланцами, в отверстиях которых установлены опорные стержни, глухое и выходное зеркала резонатора, установленные на опорных фланцах, селектирующую призму

Брюстера, расположенную между активным элементом и глухим зеркалом резонатора, соленоид н рубашке охлажде50 ния, охватынающий активный элемент, источник питания постоянного тока е транзисторной батареей, соединенной с активным элементом, и систему активной стабилизации, содержащую фотоприемник, оптически связанный с выходным зеркалом резонатора через делительную пластину, выход которого через первый операционный усилитель, содержащий источник опорного напряжения, соединен с источником питания, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности излучения и надежности лазера н работе, рабочие поверхности окон

Брюстера выполнены перпендикулярно главным осям кристаллов кварца, концевые участки выполнены иэ керамики, согласованной по поэффициенту термического расширения с коэффициентом термического расширения кристаллического кнарця перпендикулярно главной оси,. селектирующая призма Брюстера выполнена иэ кристаллического кварца таким образом, что главная ось кристалла параллельна рабочим поверхностям призмы, опорные стержни закреплены н отнерстиях опорных фланцев посредством охватывающих болтовых зажимов, я соленоид размещен в чехле иэ никелевой фольги.

2. Лазер по п.l, о т л и ч а ю— щ н и с я тем, что источник питания дополнительно содержит разгрузочный резистор, выполненный н виде охлаждаемой изнутри хладагентом трубы из бериллиевой керамики с металлизнронанной поверхностью, и суммирующий резистор, система активной стабили зации дополнительно включает второй операционный усилитель с резисторным делителем, при этом разгрузочный резистор включен между змиттером и коллектором транзисторной батареи, суммирующий резистор — между эмиттером транзисторной батареи и отрицательной клеммой источника питания, выход второго операционного усилителя соединен с базой транзисторной батареи, первый вход второго операционного усилителя соединен черн 3 резисторный делитель с выходом первого операционного усилителя, а второй вход второго операционного усилителя — с суммирующим резистором.

1393292

1393292

Составитель В.Иванов

Техред М.Дидык

Редактор Л.Народная

Корректор В.Бутяга

Заказ 1059 Тираж 311 Подписное

ВНИИДИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1f3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4