Лазер на парах металлов
HsoepeTeHHe относится к области квантовой электроники и может быть использовано в разработках лазеров на атомах и ионах химических элементов. Цель изобретения - повышение мощности излучения лазера и расширение его функциональных возможностей. Лазер содержит кювету с надетым на нее секшюнированным соленоидом. В лазерном канапе внутри кюветы расположены на вески рабочего вещества. Электронный источник возбуждена выполнен в виде блоков: катод - изолирующая диафрагма - анод. Блоки герметично устайовлены в отверстиях в стенках лазерной , кюветы так, что нормали к центру каждого блока пересекают оптическую ось кюветы перед входом в лазерный канал. С помощью блоков катод - анод полу-, чают злектронные пучки, которые накачивают активную среду в лазерном канапе . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i If С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
091 (И) (51) 5 Н 01 $3/09
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 15.03.93. Ьюл, Г 10 (21) .4003754/25 (22) 07. 01. 86 (71) Институт оптики атмосферы
СО АН СССР (72) Г.В.Колбычев и И.В.Пташник (56) Колбычев Г.В . и др. Лазерная генерация в ксеноне при накачке импульсным пучком убегающих электронов.
Квантовая электроника, 1983, т. 10, В 2, 437-438.
I.Å.Rocca et al. "Electron beam
pumped CW Hg ion laser", Appl., РЬув. Lett. 1982, v, 40, ?1 4, р. 300. (54) ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в разработках лазеров на атомах и ионах химических элементов.
Цель изобретения — повышение мощности излучения лазера и расширение его функциональных возможностей. Лазер содержит кювету с надетым на нее секционированным соленоидом. В лазерном канале внутри кюветы расположены на-, вески рабочего вещества. Электронный источник возбуждения выполнен в виде блоков: катод — изолирующая диафраг ма - анод. Блоки герметично устайов лены в отверстиях в стенках лазерной кюветы так, что нормали к центру каждого блока пересекают оптическую ось кюветы перед входом в лазерный канал.
С помощью блоков катод — анод иолу-, Я чают электронные пучки, которые накачивают активную среду в лазерном канале. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
1407365
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в разработках лазеров на атомах и ионах химических эле1 ментов.
Целью изобретения явх3яется повышение мощности излучения лазера управ ление параметрами вьпсодного излучения. 10
Па чертеже представлен лазер иа парах металлов, общий вид.
Лазер иа парах металлов содержит кювету 1, заполненную буферным газом, секционированиый соленоид 2, охваты- 15 вающий снаружи кювету, секции которого установлены с воэможностью перемещения вдоль оси кюветы, и капилляр
3 с внутре!илим диаметром Б-. внутри которого размещена иавес3са !3еталла !. 20
Стенки капилляра выполнены из жаропрочной керамики 5. На наружной поверхности капилляра размещен нагреватель 6, выполненный в виде спирали иэ тугоплавкого материала, изолиро- 25 ванной от стенок кюветы слоем-7 теплоиэопятора.,Электропный источник возбуждения лазера на нарах металла выполнен в виде расположенных иа наружной поверхности кюветы напротив отверстий 8 диаметром В в торцовьгх ее стенках электродных чар катод анод. В каждой паре анод 9 выполнен в виде плоской сетки с и!ииыальиыы размером !3 ячейки, перекрывающей отверстие, катод 10 выполнен в виде плоской герметичнд3! крышки устаиов ленной с зазором 6 относительно анода иа изолирующей диафрагме 11. Злектродиые пары катод - анод установлены 0 та!с„ что нормали K плоскостям анодов, проходищ3!е через центры отверс гий, пересекают ось кюветы перед ближайшим к отверстиям торцом капилляра. Величины 8, D, и и Ъ удовлетворяют следующим соотноше3осям: с! 6 Б, с! -6„ K <1 HH
Лазер на парах металла работает следующим образом, 50
Спираль нагревателя б подключается к источнику питания, и в результате повышения температуры в лазерном капилляре 3 последний наполняегся парами металла от иавески ra Соленоид подключают к источнику постоянно.-о тока. При зазе!ялеииых анодах иа като" ды 10 подают импульсы напряжения амплитудой 10 кБ и ялительиостью по полувысоте 300 ис от генератора импульсного напряжения, при этом в каждом промежутке катод 10 — анод 9 возникает электрический разряд, генерирующий поток убегающих электронов. со средней энергией 8 кзВ, током 1520 А и длительностью импульса до
1S0-200 нс. Импульсы тока убегающих о электронов, получаемые во всех промежутках катод 10 — анод 9 хорошо синХрониэированы между собой: разброс во времени в целом не превышает
10 нс.
Высокоэнергетичные убегающие электроны покидают разряд через сетчатый анод 9, магнитным полем соленоида фокусируются в шнур и вводятся в лазерный капилляр 3. Проходя через смесь паров металла и буферного газа
D лазерном капилляре 3, электроны возбуждают пары металла и обеспечивают тем самым генерацию лазерного излучения. Потерявшие иа возбуждение газа энергию электроны затем стекают на аноды 9, расположенные на противоположном от места их появления конце кюветы 1.
Таким образом, в пары металла эа время порядка 200 нс с электронами вводится энергия с мгновенной мощнос6 тью накачки более 10 Вт и выполняются все условия для получения самоог- раииченной лазерной генерации. При частоте повторения импульсов SO кГц средняя мощность накачки в реализованном лазере иа парах металлов достигала 10 кВт, при этом благодаря повышенному давлению буферного газа в несколько раз уменьшался выход паров металла иэ капилляра в холодные зоны кюветы и соответствеш3о во столько же увеличивался ресурс работы лазера.
Конструкция лазера удобна также тем, что облегчает электроизоляцию катодов
10 or анодов 9 вне области отверстий
8 и обеспечивает оперативную замену любой пары катод 10 - анод 9 без разборки лазерной кюветы
Расположение катодов и анодов в отверстиях кюветы обеспечивает эффективное охлаждение катодов и анодов, что является необходимы!Я условием для работоспособности устройства при высоких (1 кВт и вьппе) уровнях мощности накачки. Использование нескольких пар катод - анод на каждом конце кюветы позволяет генерировать электронные
1407365
Формула и э о б р е т е н и я
Составитель В.Иванов
Техред К.яндык Корректор Э.Лончакова
Редактор Т.Рыбалова
Тираж Подписное
ВНИИЛИ Государственного комитета СССР
Э по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 1959
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 потоки с различной энергией электронов вниз, что повышает однородность накачки по длине лазерного канала и ведет к увеличению мощности лазерного 5 излучения, а также получать пространственно-разнесенные шнуры электронных потоков в лазерном канале". Это позволяет при использовании составного резонатора и многокомпонентной смеси паров металлов получать многоцветную лазерную генерацию с пространственноразнесенными цветными лучами.
Благодаря совмещению электронных шнуров в капилляре возможны изменение 15 плотности мощности накачки и оптимизация по этому параметру работы лазера. Выполнение соленоида секционированным с воэможностью перемещения секций вдоль оси кюветы позволяет из" 20 менять пространственно распределение магнитного поля и за счет этого влиять на параметры электронов накачки, тем самым достигается воэможность управления параметрами выходного излу- 25 чения лазера на парах металла.
1, Лазер на парах металлов, содер- 30 жащнй кювету, заполненную буферным газом, капилляр с рабочим веществом, установленный внутри кюветы соосно с ней, оптический резонатор, электронный источник возбуждения и соленоид, охватывающий снаружи кювету, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения мощности излучения лазера, в торцовых стенках кюветы выполненЫ отверстия диаметром D электронный источник возбуждения выполнен в виде расположенных на наружной поверхности кюветы напротив отверстий пар катоданод, в каждой паре анод выполнен в виде плоской сетки с минимальным размером 3 ячейки, перекрывающей отверстие, катод выполнен в виде плоской герметичной крышки, установленной с зазором Ь относительно анода, пары катод — анод установлены так, что нормали к плоскостям анодов, про*одящие через центры отверстий, пересекают ось кюветы перед ближайшим к отверстиям торцом капилляра, при этом величины D, о и удовлетворяют следующим соотношениям:
D S, 8 4, Ь1 где S — - внутренний диаметр капилляра, I
2. Лазер по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью управления параметрами выходного излучения, соленоид выполнен секционированным с возможностью перемещения секций вдоль оси кюветы.
