Способ изготовления разрядной трубки газового лазера с вч- возбуждением

 

Использование: при изготовлении газовых лазеров с ВЧ-возбуждением. Сущность изобретения: сборку разрядной структуры осуществляют из блоков, два из которых, являющиеся электродами, выполнены из материала на основе алюминия. Разрядную структуру размещают внутри цилиндрической оболочки из алюминиевого сплава с определенным зазором. Затем закрепляют путем пластической деформации оболочки и электродов, выполненных с поперечным сечением в форме сегментов круга. Пластическую деформацию осуществляют поперечной обкаткой тремя роликами за один проход при вращении оболочки. После этого производят токарную обработку оболочки до получения цилиндрической поверхности. 7 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при производстве газовых лазеров с высокочастотным возбуждением. Известен способ изготовления газового лазера с ВЧ-возбуждением, заключающийся в формировании разрядной структуры, размещении внутри цилиндрической оболочки и закреплении ее по всей длине с помощью вкладыша, выполненного из тонкого пружинистого материала. Недостатком такого способа изготовления является низкая устойчивость лазера к механическим воздействиям, так как при воздействии в поперечном направлении механических нагрузок, например, ударов многократного действия, разрядная структура, состоящая из ВЧ-электрода и двух массивных керамических блоков, висящих на тонкостенном пружинистом вкладыше, будет смещаться относительно оптической оси лазера. Поэтому, в зависимости от длительности импульса ускорения и его амплитуды, в мощности излучения лазера будут наблюдаться провалы, величина которых будет зависеть от длительности и ускорения механического воздействия. Кроме того, при воздействии ударных нагрузок возможно распыление материалов, образующих разрядную структуру за счет микроперемещений элементов разрядной структуры относительно друг друга и оболочки. Это приводит к снижению мощности излучения. Наиболее близким техническим решением является способ изготовления СО2 лазера с ВЧ-возбуждением, заключающийся в формировании разрядной структуры, размещении и закреплении ее по всей длине внутри упругой цилиндрической оболочки. Перед размещением структуры оболочку упруго деформируют с помощью протяженных тисков. Затем располагают структуру в деформированной оболочке между двумя внутренними кронштейнами, составляющими единое целое с оболочкой, и после этого снимают упругую деформацию с оболочки (разводя тиски). Благодаря упругим свойствам оболочки кронштейны сжимают разрядную структуру, придавая жесткость конструкции. Недостатком известного способа является низкая устойчивость к механическим воздействиям. Это объясняется следующим. Воздействие механических нагрузок вызывает появление инерционных усилий во внутренних упругих кронштейнах (сжимающих разрядную структуру определенной массы) и их относительные колебания (инерционные колебания). Особенно очевидно возникновение инерционных колебаний при воздействии жестких механических нагрузок в поперечной плоскости лазера. Наличие инерционных колебаний разрядной структуры относительно оптического резонатора приводит к возникновению модуляции мощности излучения лазера, глубина которой в зависимости от длительности и ускорения механических воздействий может достигать значительных величин. Кроме того, поскольку известный способ изготовления предполагает наличие в конструкции упругих материалов (оболочка, кронштейны), то такая конструкция имеет широкий спектр собственных частот колебаний и при воздействии на лазер, например синусоидальной вибрации в широком диапазоне частот возникают опасные резонансные зоны вибрации, которые могут привести к разрушению конструкции. Целью изобретения является повышение устойчивости к механическим воздействиям. На фиг. 1-7 представлены этапы изготовления разрядной трубки. Разрядную структуру с двумя каналами 1, 2 формируют путем жесткого механического соединения двух керамических блоков 3, 4 и центрального ВЧ электрода 5 (фиг. 1). После этого структуру помещают между двумя вкладышами 6, 7, выполненными в виде сегментов (фиг. 2). Далее структуру с вкладышами размещают с зазором h в оболочке 8 (фиг. 3). Производят пластическую деформацию оболочки и вкладышей путем поперечной обкатки тремя роликами за один проход при вращении оболочки со структурой (фиг. 4, 5). После проведения пластической деформации (фиг. 6) внешняя и внутренняя поверхности оболочки становятся овальными. Далее следует токарная обработка и внешняя овальная поверхность оболочки становится снова цилиндрической (фиг. 7). После этого, в зависимости от назначения лазера, припаиваются к оболочке фланцы с оптическими зеркалами, либо оболочка (с закрепленной структурой) вставляется по плотной посадке в цилиндрический корпус, выполненный из конструкционного сплава (ковар, инвар, суперинвар) и уже к этому корпусу привариваются фланцы с оптическими элементами. Материал оболочки и вкладышей должен обладать необходимыми для пластической деформации механическими свойствами, а также определенными конструкционными характеристиками. В этой связи наиболее приемлемым материалом является алюминий и его сплавы. Количество роликов три выбрано из расчета равномерного обжатия роликами оболочки со структурой в процессе поперечной обкатки. При обкатке одним роликом оболочка начинает изгибаться, что приводит к неравномерности обжатия разрядной структуры по длине. При обкатке четырьмя и более роликами значительно усложняется оснастка, несущая ролики, повышается требование к точности первоначальной установки роликов, ухудшается равномерность обжатия разрядной структуры. Геометрическая форма роликов выбрана из расчета малой жесткости обкатываемых материалов и необходимостью произвести пластическую деформацию вкладышей (фиг. 5). Для этого выбран малый радиус закругления роликов, который составляет 1 мм. Выбор глубины внедрения роликов в оболочку l h/2 + , где технологический припуск, не превышающий 0,2 мм, обусловлен устранением зазора h, необходимостью деформации цилиндрической поверхности вкладышей и получения из внутренней цилиндрической поверхности оболочки овальной поверхности. Этим обусловлено введение в выражение h/2 + + технологического припуска . Овальная поверхность (при наличии ) получается в момент прохождения роликами боковых участков (фиг. 4). В этот момент, не встречая сопротивления со стороны структуры и вкладышей, ролики деформируют эти участки оболочки (фиг. 6). При увеличении значения > 0,2 мм течение металла увеличивается в продольном направлении, уменьшается толщина стенки оболочки, значительно увеличивается овализация, что приводит к невозможности получения цилиндрической поверхности оболочки после токарной обработки (фиг. 7). Зазор h, являющийся разностью между внутренним диаметром оболочки и максимальным поперечным размером разрядной структуры, должен быть равен 0,05-0,4 мм. Наиболее эффектно закрепление разрядной структуры происходит за один проход. Увеличение числа проходов не улучшает качество закрепления структуры, а наоборот может привести к достижению обратного эффекта: не утяжки, а раскатки оболочки, т. е. появления снова зазора между внутренним диаметром оболочки и максимальным поперечным размером разрядной структуры с вкладышами. Выбор величины подачи роликов обусловлен необходимостью получения рифленого вида внутренней поверхности оболочки и цилиндрической поверхности вкладышей (фиг. 5). Исходя из этого, величина подачи роликов составляет 2 мм/об. Толщина стенки оболочки играет существенную роль для качественного закрепления разрядной структуры. Эксперимен- тально установлено, что оптимальная толщина стенки оболочки должна составлять 1,8-2,0 мм. Таким образом, способ изготовления разрядной трубки позволяет исключить в конструкции лазера элементы крепления, обладающие упругими свойствами, а, следовательно, исключаются инерционные колебания при воздействии жестких механических нагрузок. Кроме того, у изготовленной по такому способу конструкции будут исключены и собственные колебания, соответственно будут отсутствовать и зоны резонансных колебаний при воздействии вибрационных нагрузок в широком диапазоне частот. Это позволит создать класс приборов, способных работать в экстремальных условиях при воздействии жестких механических нагрузок.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗРЯДНОЙ ТРУБКИ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА С ВЧ-ВОЗБУЖДЕНИЕМ, включающий сборку разрядной структуры из блоков, два из которых, являющиеся электродами, выполнены из материала на основе алюминия, размещение и закрепление разрядной структуры внутри цилиндрической оболочки из алюминиевого сплава, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости к механическим воздействиям, разрядную структуру размещают внутри оболочки так, что разность h между внутренним диаметром оболочки и максимальным поперечным размером разрядной структуры равна 0,05 0,4 мм, и закрепляют путем пластической деформации оболочки и электродов, выполненных с поперечным сечением в форме сегментов круга, осуществляемой поперечной обкаткой тремя роликами за один проход при вращении оболочки, причем глубину l внедрения роликов в оболочку устанавливают равной l=h/2+, где технологический припуск, не превышающий 0,2 мм, после чего производят токарную обработку внешней поверхности оболочки до получения цилиндрической поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для возбуждения мощных газовых лазеров с диффузионным охлаждением рабочей смеси

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при изготовлении импульсных газовых лазеров с керамической разрядной трубкой (капилляром), герметично соединенной с аксиально расположенными полыми электродами

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при конструировании газовых лазеров с повышенной стабильностью мощности излучения

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке гелий-неоновых лазеров

Изобретение относится к лазерной технике, а точнее к блокам генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к конструкциям твердотельных лазеров

Изобретение относится к области квантовой электроники

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к устройству формирования объемного самостоятельного разряда (ОСР) для накачки импульсно-периодических лазеров и может быть использовано в решении технологических и лазерно-химических задач

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть применено в качестве плазмолистовых электродов в щелевых разрядных камерах, открывающих перспективное направление в создании нового поколения мощных газоразрядных лазеров без быстрой прокачки рабочей смеси

Изобретение относится к области оптоэлектроники и интегральной оптики, в частности к способу получения направленного когерентного излучения света устройствами микронного размера

Изобретение относится к области квантовой электроники и может использоваться при создании мощных и сверхмощных газовых лазеров непрерывного и импульсно-периодического действия

Изобретение относится к лазерному оборудованию, а точнее к блокам генерации излучения многоканальных лазеров
Наверх