Газовый лазер

 

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в газовых лазерах. Газовый лазер содержит разрядную камеру, систему непрерывной прокачки рабочего газа, газоразрядные лампы накачки. Разрядная камера расположена в основном резонаторе. Основной резонатор образован двумя оптическими узлами. Один из узлов выполнен в виде уголкового отражателя. Лампы накачки расположены в центре разрядной камеры в одной плоскости перпендикулярно оптической оси резонатора. Металлические стержни установлены параллельно крайним газоразрядным лампам. Второй оптический узел основного резонатора выполнен из уголкового отражателя и плоского полупрозрачного зеркала. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в газовых лазерах, преимущественно фотодиссационных.

Известен фотодиссационный иодный лазер [1], содержащий систему непрерывной подачи лазерного газа, разрядную камеру, газоразрядные лампы накачки и резонатор. Недостатком данного лазера является низкий кпд из-за ослабления излучения газоразрядных ламп накачки как при прохождении излучения накачки через кварцевые стенки резонатора, так и при отражении от рефлекторов.

Известен также газовый лазер, содержащий систему непрерывной подачи лазерного газа, разрядную камеру, газоразрядные лампы накачки и резонатор [2]. Известный газовый лазер имеет низкий кпд из-за потерь излучения накачки при прохождении через кварцевые стенки разрядной камеры и при отражении от рефлекторов.

Недостатком данного лазера является также низкая надежность газоразрядных ламп накачки вследствие усилий, возникающих на крайних лампах при прохождении через них электрического тока, создающих изгибающий момент крайних ламп.

Целью изобретения является повышение кпд лазера, упрощение конструкции и повышение его надежности.

Для достижения поставленной цели газоразрядные лампы накачки, расположены в центре разрядной камеры в одной плоскости параллельно друг другу на равном расстоянии перпендикулярно оптической оси резонатора, при этом параллельно крайним газоразрядным лампам накачки в одной плоскости с ними на расстоянии, равном расстоянию между газоразрядными лампами, установлены металлические стержни, подключенные к источнику электрического тока, питающему газоразрядные лампы, а заднее зеркало резонатора состоит из расположенных в одной плоскости уголкового отражателя и полупрозрачного плоского зеркала.

Кроме того, с целью повышения однородности распределения излучения в выходном пучке, в него введены: второй резонатор, заднее зеркало которого выполнено в виде расположенных в одной плоскости уголкового отражателя и плоского глухого зеркала, а также глухое зеркало, расположенное на одной оптической оси с задним зеркалом второго резонатора и передним зеркалом первого резонатора.

С целью сокращения габаритов переднее зеркало второго резонатора выполнено в виде n уголковых отражателей, расположенных в одной плоскости на расстоянии друг от друга, равном удвоенному расстоянию между осями газоразрядных ламп, а заднее зеркало резонатора выполнено в виде такого же количества уголковых отражателей, смещенных относительно уголковых отражателей переднего зеркала на величину, равную расстоянию между осями газоразрядных ламп.

Размещение газоразрядных ламп накачки в центре разрядной камеры позволяет максимально использовать излучение накачки, что повышает кпд лазера, а металлические стержни, установленные параллельно крайним газоразрядным лампам, повышают надежность газоразрядных ламп вследствие компенсации усилий, возникающих в крайних газоразрядных лампах при прохождении через газоразрядное лампы тока накачки.

Выполнение заднего зеркала резонатора в виде расположенных в одной плоскости уголкового отражателя и полупрозрачного зеркала обеспечивает последовательное взаимодействие усиливающегося в резонаторе излучения с центральными и периферийными областями активной среды, а введение второго резонатора из уголковых отражателей обеспечивает взаимодействие усиливающегося излучения со слоями активной среды, расположенными между газоразрядными лампами. Все это приводит к повышению кпд и повышению однородности распределения излучения в выходном пучке за счет увеличения заполнения активной среды излучением генерации.

По сравнению с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники, расположение газоразрядных ламп в центре разрядной камеры в одной плоскости параллельно друг другу и размещение параллельно им в одной плоскости с ними и на расстоянии, равном расстоянию между газоразрядными лампами, металлических стержней, является новым.

Новыми также являются заднее зеркало резонатора, состоящее из уголкового отражателя и полупрозрачного зеркала, и второй резонатор, выполненный в виде уголковых отражателей и глухого зеркала.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критериям изображения "новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 изображен общий вид газового лазера, на фиг.2 - структурная оптическая схема.

Газовый лазер содержит систему непрерывной подачи лазерного газа 1, разрядную камеру 2, газоразрядные лампы накачки 3, расположенные в центре разрядной камеры в одной плоскости параллельно друг другу на равном расстоянии и перпендикулярно оптической оси резонатора.

Параллельно крайним газоразрядным лампам накачки в одной плоскости с ними, на расстоянии, равном расстоянию между газоразрядными лампами, установлены металлические стержни 4, подключенные к источнику электрического тока, питающего газоразрядные лампы. Переднее зеркало резонатора 5 выполнено в виде уголкового отражателя, а заднее зеркало состоит из расположенных в одной плоскости уголкового отражателя 6 и полупрозрачного зеркала 7. Второй резонатор газового лазера состоит из переднего зеркала, содержащего уголковые отражатели 8, расположенные в одной плоскости на расстоянии друг от друга, равном удвоенному расстоянию между осями газоразрядных ламп, и заднего зеркала, выполненного в виде уголковых отражателей 9, смещенных относительно уголковых отражателей 8 на величину, равную расстоянию между осями газоразрядных ламп и плоского глухого зеркала 10. В резонаторе имеется также глухое зеркало 11, расположенное на одной оптической оси с задним зеркалом второго резонатора и передним зеркалом первого резонатора.

Лазер работает следующим образом. Лазерный газ прокачивается системой непрерывной подачи лазерного газа 1 через разрядную камеру 2, где подвергается оптической накачке с помощью нескольких газоразрядных ламп 3. Металлические стержни 4, подключенные к источнику электрического тока, питающего газоразрядные лампы, позволяют компенсировать усилия, возникающие на крайних газоразрядных лампах при прохождении через газоразрядные лампы тока накачки, т.к. по ним проходит ток, имеющий те же параметры, что и ток, проходящий через газоразрядные лампы.

Излучение, генерируемое между зеркалами резонаторов, отражаясь от глухого зеркала 10, последовательно проходит между уголковыми отражателями 8 и 9, взаимодействуя с активной средой, расположенной между газоразрядными лампами 3, затем, отразившись от глухого зеркала 11, переднего зеркала 5, заднего зеркала 6, оно последовательно взаимодействует с центральными и периферийными слоями активной среды и, отразившись от зеркала 5, выходит через полупрозрачное зеркало 7.

Лазер может быть выполнен в двух вариантах: 1 - с одним резонатором, состоящим из зеркал 5, 6 и 7; 2 - с двумя резонаторами.

Использование предлагаемого газового лазера обеспечивает по сравнению c прототипом более высокий кпд за счет максимального использования излучения накачки, упрощение конструкции благодаря отсутствию рефлекторов и кварцевых стенок разрядной камеры, а также повышение надежности, которое достигается за счет ввода металлических стершей, установленных параллельно крайним газоразрядным лампам в одной плоскости с ними, позволяющих компенсировать нагрузки на крайние лампы, возникающие вследствие прохождения через газоразрядные лампы тока накачки. Кроме того, введение второго резонатора из уголковых отражателей дополнительно повышает кпд лазера, а также повышает однородность распределения излучения в выходном пучке.

Источники информации

1. В.К.Аблеков, Ю.Н.Денисов. Проточные химические лазеры. М.: Энергоиздат, 1987.

2. Заявка Великобритании № 1592811, кл. H 01 C, 1981 г.

Формула изобретения

1. Газовый лазер, содержащий разрядную камеру, расположенную в основном резонаторе, образованном двумя оптическими узлами, один из которых выполнен в виде уголкового отражателя, систему непрерывной прокачки рабочего газа, а также n параллельно установленных на равном расстоянии друг от друга газоразрядных ламп накачки, подключенных к источнику питания, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, упрощения конструкции и повышения надежности, газоразрядные лампы накачки расположены в центре разрядной камеры в одной плоскости перпендикулярно оптической оси резонатора, параллельно крайним газоразрядным лампам в одной плоскости с ними, на расстоянии, равном расстоянию между газоразрядными лампами, установлены металлические стержни, подключенные к источнику питания газоразрядных ламп, при этом второй оптический узел основного резонатора выполнен из расположенных в одной плоскости уголкового отражателя и полупрозрачного плоского зеркала.

2. Газовый лазер по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и увеличения однородности распределения излучения в выходном пучке, в него введены дополнительный резонатор, оптическая ось которого перпендикулярна оптической оси основного резонатора, образованный двумя оптическими узлами, и поворотное зеркало, при этом один из оптических узлов дополнительного резонатора выполнен в виде уголкового отражателя, а второй - в виде расположенных в одной плоскости уголкового отражателя и плоского глухого зеркала, при этом второй оптический узел дополнительного резонатора оптически сопряжен с первым оптическим узлом основного резонатора посредством поворотного зеркала.

3. Газовый лазер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что каждый из оптических узлов дополнительного резонатора содержит (n-1) дополнительных уголковых отражателей, отражатели в каждом оптическом узле расположены в одной плоскости так, что расстояние между ребрами при вершинах смежных отражателей равно удвоенному расстоянию между осями газоразрядных ламп, причем отражатели одного оптического узла смещены относительно отражателей другого оптического узла на величину, равную расстоянию между осями газоразрядных ламп.

РИСУНКИ