Разрядная камера проточного газового лазера

 

Изобретение относится к газовым проточным лазерам и может быть использовано при создании высокомощных лазеров. Разрядная камера лазера содержит два электрода предыонизации, выполненные в виде двух параллельных плоскостей. Плоскость симметрии камеры параллельна электродам предыонизации. Электроды основного разряда выполнены в виде трубок, перпендикулярных направлению газового потока на входе и выходе камеры. Оптический резонатор имеет ось, параллельную плоскости электродов предыонизации и перпендикулярную электродам основного разряда. Электроды основного разряда смещены в разные стороны относительно плоскости симметрии камеры на расстояние не менее половины диаметра светового луча оптического резонатора. Технический результат изобретения - снижение габаритов лазера. 2 ил.

Изобретение относится к газовым проточным лазерам и может быть использовано при создании высокомощных лазеров с высоким качеством излучения.

Известен газовый проточный лазер, содержащий разрядную камеру, выполненную в виде плоского анода, двух стержневых катодов и оптического резонатора, оптическая ось которого расположена поперек газового потока (см. описание к патенту США N 4791637, НКИ 372-58, МКИ H 01 S 3/03, 1998 /1/). Недостатками известной камеры являются большие габариты и невысокое качество излучения, обусловленное неоднородностью электрического разряда в активной зоне.

Известен проточный газовый лазер, содержащий разрядную камеру, включающую электроды и оптический резонатор, ось которого проходит поперек направления потока газовой смеси (см. описание к патенту РФ N 2092947, H 01 S 3/08, 1997 /2/). Недостатками известной камеры являются сложность юстировки резонатора для получения высокого качества излучения и значительные габариты.

Наиболее близкой к заявляемой по своей технической сущности является разрядная камера проточного газового лазера, известная из препринта N 407 Института проблем механики АН СССР "Технологический лазер "Лантан-3", М., 1989, с. 16-17, 33, рис. 3 /3/.

Известная разрядная камера содержит электроды предыонизации, выполненные в виде двух параллельных плоскостей, и электроды основного разряда, выполненные в виде трубок, размещенных параллельно друг другу поперек газового потока на входе и выходе камеры. При этом электроды основного разряда расположены в плоскости симметрии камеры, параллельной электродам предыонизации. Кроме того, камера снабжена оптическим резонатором, ось которого расположена параллельно плоскости электродов предыонизации и поперек газового потока, т. е. параллельно электродам основного разряда.

Недостатками известной камеры являются ее значительные габариты, что увеличивает и габариты лазера в целом.

Заявляемая в качестве изобретения разрядная камера проточного газового лазера направлена на снижение габаритов.

Указанный результат достигается тем, что разрядная камера проточного газового лазера содержит электроды предыонизации, выполненные в виде двух параллельных плоскостей, электроды основного разряда, выполненные в виде трубок, размещенных поперек газового потока на входе и выходе камеры, и оптический резонатор, ось которого параллельна плоскости электродов предыонизации, при этом электроды основного разряда смещены в разные стороны относительно плоскости симметрии камеры, параллельной электродам предыонизации, на расстояние не менее половины диаметра светового луча оптического резонатора, ось которого расположена перпендикулярно электродам основного разряда.

Отличительными признаками заявляемой разрядной камеры являются: - смещение электродов основного разряда относительно плоскости симметрии камеры, параллельной электродам предыонизации, на расстояние не менее половины диаметра светового луча оптического резонатора; - размещение оси оптического резонатора перпендикулярно электродам основного разряда (т.е. вдоль потока газа).

Смещение электродов основного разряда от плоскости симметрии позволяет обеспечить поворот оси резонатора на 90^o по сравнению с прототипом и обеспечить при этом беспрепятственное прохождение светового луча в резонаторе. Размещение же резонатора с оптической осью, перпендикулярной электродам основного разряда, позволяет существенно снизить габариты разрядной камеры по сравнению с прототипом, в котором для обеспечения необходимой длины оптического пути и оптимального соотношения длины резонатора и диаметра пучка при минимальном количестве зеркал камера имела значительный поперечный размер.

В заявляемой же разрядной камере из-за продольного (по газовому потоку) расположения оптической оси резонатора поперечный размер камеры существенно уменьшается. При этом в отличие от известных трубчатых систем с продольной прокачкой газа, обладающих большим газодинамическим сопротивлением, предлагаемая камера имеет существенно меньшее газодинамическое сопротивление, что не требует использования мощной системы прокачки газа. Кроме того, по сравнению с трубчатыми системами у предлагаемой камеры значительно больше разрядный объем, что позволяет существенно увеличить энерговклад в активную среду.

Сущность заявляемой в качестве изобретения разрядной камеры поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично представлен вертикальный разрез камеры, а на фиг. 2 - вид камеры сверху.

Разрядная камера содержит электроды предыонизации 1, выполненные в виде двух параллельных плоскостей, и электроды основного разряда 2, выполненные в виде трубок. Все электроды известным образом подсоединены к соответствующим источникам питания (на чертеже не показаны). Разрядная камера также содержит известный оптический резонатор, состоящий из нескольких зеркал 3, одно из которых, выходное, выполнено полупрозрачным. Генерируемый пучок света на чертежах условно показан стрелками.

Разрядная камера работает следующим образом. Через разрядную камеру в пространстве между электродами предыонизации 1 прокачивается с помощью известных средств газ, служащий для создания активной среды (направление движения газа условно показано стрелками). На электроды 1 подается емкостный импульсный разряд, в результате чего объем между ними заполняется однородной плазмой. На электроды основного разряда 2 подается постоянное напряжение и в результате в пространстве, ограниченном всеми электродами, образуется активная среда. Излучение выводится из камеры с помощью оптического многопроходного резонатора, состоящего из зеркал 3. Число зеркал и, соответственно, проходов, может быть различным.

Формула изобретения

Разрядная камера проточного газового лазера, содержащая электроды предыонизации, выполненные в виде двух параллельных плоскостей, электроды основного разряда, выполненные в виде трубок, размещенных поперек газового потока на входе и выходе камеры, и оптический резонатор, ось которого параллельна плоскости электродов предыонизации, отличающаяся тем, что электроды основного разряда смещены в разные стороны относительно плоскости симметрии камеры, параллельной электродам предыонизации, на расстояние не менее половины диаметра светового луча оптического резонатора, ось которого расположена перпендикулярно электродам основного разряда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2