Электродная система те-лазера

Авторы патента:

H01S3/0977 - с дополнительными средствами для ионизации

Владельцы патента RU 2340990:

ООО "Оптосистемы" (RU)

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к электродным системам газовых ТЕ-лазеров. Электродная система ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, в которой внутренние проводники устройств коронной предыонизации соединены только между собой. Внешние проводники устройств коронной предыонизации соединены с основными разрядными электродами. Технический результат - обеспечение эффективной предыонизации разрядного промежутка, не требующей высоковольтного ввода через корпус к электродам устройств предыонизации. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области квантовой электроники, в частности к электродным системам газовых ТЕ-лазеров, таких как азотные, CO₂, эксимерные.

Известно устройство коронной предыонизации ТЕ-лазера, патент США №6654402, в котором для работы устройства коронной предыонизации, образованного изолирующей трубкой, внутренним и внешним электродами, используют электрическую цепь с конденсатором коронной предыонизации, обеспечивающим более низкое напряжение между внешним и внутренним электродами предыонизации. Однако для обеспечения работы системы используются дополнительные высоковольтные элементы делителя напряжения и применяется герметичный высоковольтный ввод электропитания к электродам предыонизации через корпус лазера, что усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Известно устройство коронной предыонизации ТЕ-лазера, патент США №5337330. Устройство коронной предыонизации представляет собой изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами. При подаче напряжения между внутренним и внешним электродами устройства на внешней поверхности трубки образуется коронный разряд, ультрафиолетовое излучение которого ионизует газ в зоне разрядного промежутка, образованного основными электродами.

Однако при работе устройства коронной предыонизации напряжение, прикладываемое к электродам предыонизации, равно по величине высокому напряжению, прикладываемому к основному разрядному промежутку. Высокий уровень напряжения на внутреннем электроде устройства предыонизации снижает надежность высоковольтной изоляции электрического подсоединения внутреннего электрода предыонизатора и существенно усложняет конструкцию диэлектрической трубки.

Задачей изобретения является создание надежной, эффективной и экономичной электродной системы ТЕ-лазера с коронной предыонизацией.

Электродная система ТЕ-лазера, содержащая пару основных протяженных электродов, соединенных с источником питания и образующих разрядный промежуток, и устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, причем внешний электрод устройства соединен с одним из основных электродов, дополнительно установлено второе устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, внешний электрод второго устройства коронной предыонизации соединен со вторым основным электродом, внутренние электроды устройств предыонизации электрически замкнуты хотя бы одним проводником.

Устройство предыонизации на основе коронного разряда работает при возникновении достаточного уровня напряженности электрического поля между внутренним и внешним электродами. При этом плазма коронного разряда распространяется по поверхности изолирующей трубки, увеличивая площадь внешней обкладки и соответственно емкость конденсатора, образованного предыонизатором. При соединении внутренних электродов предыонизации емкости трубчатых конденсаторов предыонизаторов соединяются последовательно. При одинаковости конструкций предыонизаторов напряжение, возникающее между внешним и внутренним электродами устройства коронной предыонизации, вдвое ниже напряжения, подаваемого на основные электроды. Этого половинного напряжения вполне достаточно для возникновения коронного разряда на поверхности трубки. При таком существенном снижении напряжения габариты высоковольтного изолятора соответственно уменьшаются, а конструкция становится более простой. Кроме того, так как внутренние электроды устройств коронной предыонизации электрически замкнуты только между собой, то не требуется подключения дополнительной цепи питания предыонизации, а также выполнения высоковольтных вводов электропитания через корпус, что исключает возникновение паразитных пробоев, повышает надежность и упрощает конструкцию электродной системы.

Проводник, соединяющий внутренние электроды, имеет изолирующую оболочку. Это исключает возникновение паразитных пробоев с проводника, соединяющего внутренние электроды устройств коронной предыонизации, на элементы конструкции электродной системы.

Изолирующая трубка первого устройства коронной предыонизации, изолирующая оболочка проводника, соединяющего внутренние электроды устройств предыонизации, изолирующая трубка второго устройства предыонизации образуют единый изолирующий элемент. То есть в изолирующем элементе отсутствуют зазоры. Это обеспечивает более надежную защиту от пробоев из-за отсутствия соединений изоляторов при сохранении качества предыонизации разрядного промежутка.

Внешними электродами устройств коронной предыонизации служат боковые поверхности основных электродов. Это упрощает конструкцию и уменьшает габариты электродной системы при сохранении качества предыонизации.

Установлено более двух устройств предыонизации, внутренние проводники которых замкнуты между собой. Еще одним вариантом исполнения является расположение более двух устройств коронной предыонизации, что обеспечивает более интенсивную и равномерную засветку разрядного промежутка ультрафиолетовым излучением от коронного разряда.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание простой, компактной электродной системы ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, надежной в работе и не требующей высоковольтного ввода через корпус к электродам коронной предыонизации.

На фиг.1 представлено поперечное сечение электродной системы ТЕ-лазера.

На фиг.2 представлено продольное сечение устройств предыонизации.

На фиг.1 основные протяженные электроды 1, 2 образуют основной разрядный промежуток. Первое устройство коронной предыонизации образовано изолирующей трубкой 3, внутренним электродом 4, внешним электродом 5. Внешний электрод 5 соединен проводником 6 с основным электродом 1. Второе устройство коронной предыонизации образовано изолирующей трубкой 7, внутренним электродом 8 и внешним электродом 9. Внешний электрод 9 соединен с основным электродом 2 проводником 10. Внутренний электрод 4 первого устройства коронной предыонизации соединен только с внутренним электродом 8 второго устройства коронной предыонизации проводником 11.

На основные разрядные электроды 1, 2 подается напряжения V. Напряжение V₁ на конденсаторе C₁, образованном первым устройством предыонизации, определяется по формуле V₁=VxC₁/(C₁+C₂), где V - напряжение между основными разрядными электродами 1, 2; C₁ - емкость первого устройства предыонизации, одной обкладкой которого является внутренний электрод 4, а второй обкладкой которого является внешний электрод 5; C₂ - емкость второго устройства предыонизации, одной обкладкой которого является внутренний электрод 8, а второй обкладкой которого является внешний электрод 9. При равенстве емкостей C₁ и C₂ напряжение V₁ на первом устройстве предыонизации равно напряжению на втором устройстве предыонизации и равно половине напряжения на основном разрядном промежутке, образованном основными разрядными электродами 1, 2. Таким образом, на изолятор предыонизатора прикладывается существенно меньшее напряжение, что повышает надежность системы предыонизации. На поверхностях изолирующих трубок 3, 7 возникает коронный разряд, излучение которого ионизирует газ в разрядном промежутке, создавая условия для стабильного зажигания объемного разряда в основном разрядном промежутке. Так как внутренние электроды устройств коронной предыонизации 4, 8 электрически замкнуты проводником 11 только между собой, то не требуется подключения дополнительной цепи питания предыонизации, а также выполнения высоковольтных вводов электропитания через корпус, что исключает возникновение паразитных пробоев, повышает надежность и упрощает конструкцию электродной системы.

На фиг.2. показано соединение внутренних электродов 4, 8 устройств коронной предыонизации проводником 11. Проводник 11 заключен в изолирующую оболочку 12. Внутренние электроды 4, 8 устройств коронной предыонизации соединены только между собой. При подаче напряжения на основные разрядные электроды изолятор 12 исключает возникновение пробоя с проводника 11 на элементы конструкции.

Изолирующие трубки 3, 7 и изолирующий элемент проводника 11 могут представлять собой единый изолирующий элемент, то есть в изолирующем элементе отсутствуют зазоры. При таком исполнении исключается возможность электрических пробоев в местах соединения изолирующих элементов, что существенно повышает надежность работы системы. Изолирующим материалом могут служить такие диэлектрики, как керамика, стекло и другие.

Таким образом, электродная система ТЕ-лазера с коронной предыонизацией, в которой внутренние проводники устройств коронной предыонизации соединены только между собой, обеспечивает эффективную предыонизацию разрядного промежутка, не требующую высоковольтного ввода через корпус к электродам устройств предыонизации. Система надежна в работе, проста и компактна.

1. Электродная система ТЕ-лазера, содержащая пару основных протяженных электродов, соединенных с источником питания и образующих разрядный промежуток, и устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, причем внешний электрод устройства соединен с первым из основных электродов, отличающаяся тем, что дополнительно установлено второе устройство коронной предыонизации, содержащее изолирующую трубку с внутренним и внешним электродами, внешний электрод второго устройства коронной предыонизации соединен со вторым основным электродом, внутренние электроды устройств предыонизации электрически замкнуты хотя бы одним проводником.

2. Электродная система лазера по п.1, отличающаяся тем, что проводник, соединяющий внутренние электроды имеет изолирующую оболочку.

3. Электродная система лазера по п.2, отличающаяся тем, что изолирующая трубка первого устройства коронной предыонизации, изолирующая оболочка проводника, соединяющего внутренние электроды устройств предыонизации, изолирующая трубка второго устройства предыонизации образуют единый изолирующий элемент.

4. Электродная система лазера по п.2, отличающаяся тем, что внешними электродами устройств коронной предыонизации служат боковые поверхности основных электродов.

5. Электродная система лазера по п.2 или 4, отличающаяся тем, что установлено более двух устройств предыонизации, внутренние электроды которых замкнуты между собой.

Похожие патенты:

Газоразрядный лазер // 2334325

Изобретение относится к области квантовой электроники. .

Способ получения безыскрового разряда в плотных газах и устройство для его осуществления (варианты) // 2297071

Изобретение относится к квантовой электронике, спектроскопии, плазмохимии. .

Устройство накачки широкоапертурного газового лазера или усилителя высокого давления // 2212083

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в газовых электроразрядных лазерах или усилителях сверхатмосферного давления с рентгеновской предыонизацией активной среды.

Лазер // 2170484

Изобретение относится к квантовой электронике, а более конкретно к созданию частотно-периодических газовых лазеров с электрической накачкой и рентгеновской предыонизацией, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Способ получения когерентного излучения // 2164723

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для создания газовых источников когерентного излучения. .

Электродное устройство с предварительной ионизацией ультрафиолетовым излучением от коронного разряда // 2155421

Изобретение относится к лазерной технике и представляет собой электродное устройство с предварительной ионизацией ультрафиолетовым излучением от коронного разряда в импульсно-периодическом газовом лазере ТЕ-типа.

Устройство накачки мощного импульсно-периодического газового лазера // 2141708

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в мощных технологических СO2-лазерах импульсно-периодического действия с предыонизацией лазерной среды ультрафиолетовым (УФ) излучением.

Способ инициирования газового разряда в газоразрядных приборах с холодным катодом // 2140114

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к газоразрядным приборам с холодным катодом, которые используются в лазерах. .

Способ и устройство для возбуждения высокочастотного электрического разряда в газовом лазере // 2132104

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в газовых лазерах, таких как СО2, азотные и эксимерные лазеры. .

Способ возбуждения тлеющего разряда в газе и устройство для его осуществления // 2113043

Изобретение относится к физике газового разряда и может быть использовано для повышения вкладываемой электрической мощности в плазму газового разряда. .

Газовый лазер // 2408961

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к газовым лазерам ТЕ-типа с высокой частотой следования импульсов, таким как эксимерные, азотные, СО2-лазеры

Импульсно-периодический те-лазер // 2419933

Разрядная система высокоэффективного газового лазера // 2548240

Изобретение относится к лазерной технике. Разрядная система высокоэффективного газового лазера содержит расположенные в корпусе лазера протяженные первый и второй электроды, определяющие зону разряда между ними. Сбоку от одного из электродов размещен УФ предыонизатор, выполненный в виде системы зажигания однородного скользящего разряда между протяженными поджигающим электродом и дополнительным электродом, расположенными на поверхности диэлектрического слоя, покрывающего протяженную металлическую подложку, соединенную с дополнительным электродом. Диэлектрический слой выполнен в виде прямой тонкостенной диэлектрической трубки с продольным разрезом. На наружной поверхности диэлектрической трубки вдоль нее размещены поджигающий электрод и дополнительный электрод, а металлическая подложка размещена внутри диэлектрической трубки так, что, по меньшей мере, часть поверхности металлической подложки совмещена с протяженной частью внутренней поверхности диэлектрической трубки. Дополнительный электрод соединен с металлической подложкой через продольный разрез диэлектрической трубки. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения энергии генерации и средней мощности излучения газового лазера и упрощении его конструкции. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для возбуждения молекул и атомов газа // 2551387

Изобретение относится к устройству для возбуждения молекул и атомов газа в системах накачки газовых лазеров. Устройство представляет собой кювету в виде вытянутого параллелепипеда или цилиндра, имеющего внешний корпус из изоляционного материала. Внутри корпуса вдоль стен кюветы, параллельно друг другу, расположены сетчатые электроды - анод и катод. Пространство между электродами представляет собой разрядную камеру для осуществления горения тлеющего разряда. В зонах между каждой сеткой-электродом и внутренней поверхностью кюветы образованы камеры, выполняющие роль формирователя газового потока. В каждую из камер осуществляется индивидуальный подвод газа. При этом в одной из боковых стенок газовой кюветы выполнена щель для выпуска из разрядной камеры потока возбужденных молекул или атомов газа в область резонатора, генерирующего поток излучения. Технический результат - снижение габаритов и мощности устройства при сохранении энерговклада. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Разрядная система эксимерного лазера (варианты) // 2557325

Изобретение относится к лазерной технике. Разрядная система эксимерного лазера включает в себя расположенную в лазерной камере (1) зону объемного разряда (4) между первым и вторым электродами (2), (3), продольные оси которых параллельны друг другу, каждый блок предыонизации (5) содержит систему формирования однородного завершенного скользящего разряда (CP) по поверхности протяженной диэлектрической пластины (6), имеющей в поперечном сечении изогнутую форму. Изогнутая диэлектрическая пластина (6) может быть выполнена в виде диэлектрической трубки. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения энергии и мощности лазера. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Газоразрядный эксимерный лазер (варианты) // 2557327

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер включает газонаполненный корпус, на котором установлена керамическая разрядная камера с протяженным высоковольтным фланцем, расположенные в разрядной камере протяженные высоковольтный электрод, заземленный электрод и, по меньшей мере, один блок предыонизации. Каждый блок предыонизации содержит систему формирования скользящего разряда, включающую в себя протяженную диэлектрическую пластину, имеющую в поперечном сечении изогнутую форму. В варианте изобретения высоковольтный электрод размещен на внутренней стороне высоковольтного фланца и выполнен частично прозрачным. Блок предыонизации установлен с обратной стороны частично прозрачного высоковольтного электрода. При этом предпочтительно, что протяженные стенки керамической разрядной камеры выполнены наклонными к высоковольтному электроду, и конденсаторы установлены наклонно к высоковольтному электроду. Технический результат заключается в увеличении энергии генерации и мощности лазера. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Разрядная система газового лазера // 2559029

Изобретение относится к лазерной технике. Разрядная система газового лазера содержит расположенные в корпусе лазера протяженные первый и второй электроды лазера, УФ предыонизатор, расположенный сбоку от одного из электродов лазера и выполненный в виде системы зажигания скользящего разряда между протяженными поджигающим электродом и дополнительным электродом, расположенными на поверхности диэлектрического слоя, покрывающего протяженную металлическую подложку. При этом диэлектрический слой выполнен в виде части прямой тонкостенной цилиндрической трубки, заключенной между двумя плоскостями резов трубки, выполненных вдоль ее длины параллельно оси. Поджигающий электрод размещен на внутренней поверхности части диэлектрической трубки вдоль нее и соединен с электродом лазера, а поверхность протяженной металлической подложки выполнена вогнутой и совмещена с частью наружной цилиндрической поверхности диэлектрического слоя. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения энергии генерации и упрощении конструкции лазера. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Разрядная система лазера с частично прозрачным электродом // 2559172

Изобретение относится к лазерной технике. Разрядная система лазера с частично прозрачным электродом содержит размещенный с обратной стороны частично прозрачного электрода УФ предыонизатор в виде протяженной системы зажигания завершенного скользящего разряда, включающей в себя металлическую подложку, покрытую диэлектрическим слоем, на поверхности которого зажигается завершенный скользящий разряд между поджигающим и дополнительным электродом, соединенным с металлической подложкой. При этом диэлектрический слой выполнен в виде либо прямой тонкостенной трубки, либо протяженной части прямой тонкостенной трубки, заключенной между двумя продольными сечениями трубки, параллельными ее оси. По крайней мере часть поверхности протяженной металлической подложки, обращенная к частично прозрачному электроду, выполнена цилиндрической, выпуклой в сторону частично прозрачного электрода и совмещена с внутренней цилиндрической поверхностью диэлектрического слоя, а поджигающий электрод установлен на выпуклой цилиндрической поверхности диэлектрического слоя вдоль него. Технический результат заключается в увеличении эффективности и средней мощности лазера и упрощении его конструкции. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Мощный импульсно-периодический эксимерный лазер для технологических применений // 2598142

Изобретение относится к лазерной технике. Эксимерный лазер содержит внешний корпус, обрамляющий заполненную рабочей средой лазерную камеру с газодинамическим трактом, два газоразрядных модуля, систему прокачки и охлаждения газового потока через эти модули и систему питания газоразрядных модулей. Каждый газоразрядный модуль имеет высоковольтный и заземленный электроды и УФ предыонизатор, оснащенный системой формирования протяженного однородного завершенного разряда, скользящего по поверхности диэлектрической пластины. Лазер содержит или два диэлектрических цилиндрических контейнера, заполненных электрически прочным газом, установленных внутри внешнего цилиндрического корпуса параллельно друг другу на расстоянии, обеспечивающем размещение между ними двух газоразрядных модулей, или содержит внешний эллиптический корпус и один диэлектрический цилиндрический контейнер, заполненный электрически прочным газом, установленный внутри внешнего корпуса в его средней части с зазорами относительно внутренней поверхности этого корпуса, обеспечивающими размещение в этих зазорах двух газоразрядных модулей. Элементы системы питания газоразрядных модулей размещены внутри диэлектрического контейнера. Технический результат заключается в повышении средней мощности лазера. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 8 ил.