Фотодиссоционный генератор и система его управления

Авторы патента:

H01S3/093 - фокусирование или направление энергии возбуждения на активную среду

Владельцы патента RU 2352037:

Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" (RU)

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано при создании лазерных систем на базе фотодиссоционных квантовых генераторов. Фотодиссоционный генератор содержит два конусообразных заряда взрывчатого вещества с приемниками дистанционного управления. Заряды расположены коаксиально друг другу. Вершины зарядов развернуты в противоположные стороны. Между зарядами расположена субкамера в виде соосных тонкостенных прозрачных цилиндров, заполненная рабочей средой. Система управления включает в себя последовательно установленные источник пучка параллельного электромагнитного излучения (лазер), расширитель пучка (коллиматор) и аксикон в виде внутреннего и наружного зеркального конусов. Внутренний зеркальный конус аксикона установлен эксцентрично относительно его наружного конуса. Технический результат: повышение технологичности и уменьшение объема используемой рабочей среды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области квантовой физики и может быть использовано при создании лазерных систем на базе фотодиссоционных квантовых генераторов.

Известны фотодиссоционные генераторы, содержащие герметичную камеру, заполненную рабочей средой со стержнями из взрывчатого вещества (ВВ) для создания ударной волны при формировании светового излучения. Системы управления генераторов включают в себя источники электромагнитного излучения, подключенные к блоку управления (см. пат. РФ №№2241285 и 2241286, МПК 7 H01S 3/03, 3/0937, опубл. 2004 г.).

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому решению является фотодиссоционный генератор, содержащий основной заряд (ВВ) в форме полого усеченного конуса для воздействия на рабочую среду и приемники дистанционного управления, смонтированные на большем торце основного заряда (см. пат. РФ №2240634, МПК 7 H01S 3/03, 3/0937, опубл. 2004 г.).

Недостатком приведенных технических решений является пониженная технологичность, связанная с необходимостью изготовления сложной герметичной несущей конструкции (герметичной камеры из дорогостоящего материала) и большой расход рабочего вещества. Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении технологичности изделия при одновременном уменьшении расхода рабочего вещества.

В соответствии с предлагаемым техническим решением указанный технический результат достигается тем, что фотодиссоционный генератор, содержащий основной заряд (ВВ) в форме полого усеченного конуса для воздействия на рабочую среду и приемники дистанционного управления, смонтированные на большем торце основного заряда, содержит дополнительный заряд ВВ в форме полого конуса с приемником дистанционного управления на его вершине и герметичную субкамеру, состоящую из соосно расположенных тонкостенных цилиндров, дополнительный заряд ВВ смонтирован внутри и соосно основному заряду ВВ, углы конусности конусов основного и дополнительных зарядов ВВ равны, их вершины развернуты в противоположные стороны, а рабочая среда помещена в герметичную субкамеру, установленную между основным и дополнительными зарядами ВВ коаксиально и симметрично последним.

Система управления фотодиссоционным генератором содержит источник параллельного пучка электромагнитного излучения, формирователь расширенного пучка электромагнитного излучения, установленный на выходе источника параллельного пучка электромагнитного излучения, оптически сопряженный через аксикон, включающий внутренний и наружный зеркальные конусы, с приемниками дистанционного управления основного заряда ВВ, при этом внутренний зеркальный конус аксикона смонтирован с эксцентриситетом относительно оси наружного конуса для оптического сопряжения расширителя пучка электромагнитного излучения с приемником дистанционного управления дополнительного заряда ВВ, величина указанного эксцентриситета больше радиуса основания внутреннего зеркального конуса аксикона, а диаметр основания последнего меньше диаметра расширенного пучка электромагнитного излучения.

На чертеже представлена схема предлагаемого фотодиссоционного генератора с системой его управления.

Генератор содержит основной заряд ВВ в форме усеченного конуса 1 с равномерно расположенными по его большему торцу приемниками 2 дистанционного управления и дополнительный заряд ВВ в форме полого конуса 3 с приемником дистанционного управления 4 при его вершине. Конус 3 смонтирован внутри и соосно конусу 1, при этом углы конусов 1 и 3 равны, а их вершины развернуты в противоположные стороны. Между конусами 1 и 3 симметрично и кооксиально последним размещена герметичная субкамера 5, заполненная рабочей средой 6 и выполненная из двух соосно расположенных и оптически прозрачных тонкостенных цилиндров 7 и 8.

Система управления генератора включает в себя последовательно установленные источник 9 параллельного пучка электромагнитного излучения и формирователь (коллиматор) 10 расширенного пучка электромагнитного излучения, оптически сопряженный через внутренний 11 и наружный 12 зеркальные элементы аксикона с приемниками 2 дистанционного управления основного заряда в виде усеченного конуса 1.

Внутренний зеркальный конус 11 смонтирован с эксцентриситетом - е относительно оси наружного зеркального конуса 12 (для обеспечения прохода управляющего сигнала на приемник 4 дополнительного заряда ВВ), при этом величина е выбрана из условия превышения радиуса основания конуса 11, а диаметр последнего меньше диаметра d расширенного пучка электромагнитного излучения.

Функционирование предложенного генератора осуществляется следующим образом.

С помощью источника 9 (например, лазерного генератора) формируют управляющий импульс электромагнитного излучения, который подается на приемники 2 и 4 для подрыва основного - 1 и дополнительного - 3 зарядов ВВ. После подрыва зарядов образуются две сходящиеся ударные волны кольцевого поперечного сечения, которые сходятся в области субкамеры с рабочей средой 6. В результате сжатия рабочей среды на выходе генератора формируется световой импульс в виде тонкостенного цилиндра со средним диаметром - d₁. При необходимости указанный импульс может быть сфокусирован в заданной точке - F устройством 13, выполненным, например, в виде оптически прозрачного конуса.

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущество по сравнению с известными, а именно: за счет введения под рабочую среду субкамеры в виде соосно расположенных тонкостенных цилиндров упрощается конструкция несущей конструкции и резко снижается расход рабочего вещества.

Следовательно, при использовании предложенного решения достигается технический результат, заключающийся в повышении технологичности и уменьшении объема используемой рабочей среды.

1. Фотодиссоционный генератор, содержащий основной заряд взрывчатого вещества (ВВ) в форме полого усеченного конуса для воздействия на рабочую среду и приемники дистанционного управления, смонтированные на большем торце основного заряда, отличающийся тем, что он содержит дополнительный заряд ВВ в форме полого конуса с приемником дистанционного управления на его вершине и герметичную субкамеру, состоящую из соосно расположенных тонкостенных цилиндров, дополнительный заряд ВВ смонтирован внутри и соосно основному заряду ВВ, углы конусности конусов основного и дополнительных зарядов ВВ равны, их вершины развернуты в противоположные стороны, а рабочая среда помещена в герметичную субкамеру, установленную между основным и дополнительными зарядами ВВ коаксиально и симметрично последним.

2. Система управления фотодиссоционным генератором, содержащая источник параллельного пучка электромагнитного излучения, формирователь расширенного пучка электромагнитного излучения, установленный на выходе источника параллельного пучка электромагнитного излучения, оптически сопряженный через аксикон, включающий внутренний и наружный зеркальные конуса, с приемниками дистанционного управления основного заряда ВВ, при этом внутренний зеркальный конус аксикона смонтирован с эксцентриситетом относительно оси наружного конуса для оптического сопряжения расширителя пучка электромагнитного излучения с приемником дистанционного управления дополнительного заряда ВВ, величина указанного эксцентриситета больше радиуса основания внутреннего зеркального конуса аксикона, а диаметр последнего меньше диаметра расширенного пучка электромагнитного излучения.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при разработке лидарных систем, лазерных дальномеров, в научных исследованиях, в медицине. .

Способ формирования импульса электромагнитного излучения при его доставке на объект, лазерная система для его осуществления, способ управления лазерной системой и устройство управления лазерной системой // 2326478

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано при создании лазерных систем на базе фотодиссоционных генераторов. .

Способ формирования импульса электромагнитного излучения при его доставке на объект, квантовый генератор, способ управления квантовым генератором и система управления квантовым генератором // 2316091

Способ накачки фотодиссоционного генератора, фотодиссоционный генератор, способ юстировки фотодиссоционного генератора и устройство для его осуществления, лазерная система на основе фотодиссоционных генераторов, способ управления лазерной системой на основе фотодиссоционных генераторов и устройство для его осуществления // 2286631

Лазерная система // 2279165

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано в лазерной технике при проектировании систем на базе фотодиссоционных генераторов. .

Способ накачки фотодиссоционного лазера и устройство для его осуществления // 2241286

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано в лазерной технике для получения импульсов светового излучения с повышенной лучевой плотностью.

Способ изготовления квантового генератора, способ его управления и система для его осуществления // 2241285

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при изготовлении фотодиссоционного генератора для формирования импульса электромагнитного излучения.

Фотодиссоционный квантовый генератор, способ управления лазерной системой на его основе и устройство для его осуществления // 2240634

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано в лазерной технике, например, при изготовлении лазерных систем на основе фотодиссоционных квантовых генераторов для формирования электромагнитного излучения с повышенной лучевой плотностью.

Импульсная пиротехническая лампа оптической накачки активных сред лазерных излучателей с ударным инициированием // 2239264

Изобретение относится к источникам оптического излучения, а именно к импульсным пиротехническим лампам оптической накачки активных сред лазерных излучателей с ударным инициированием.

Модуль твердотельного пластинчатого лазера с диодной накачкой // 2200361

Изобретение относится к лазерной технике. .

Твердотельный лазер с диодной накачкой // 2361342

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в различных отраслях, в частности при разработке и изготовлении лазерных устройств для обработки материалов с высокой средней мощностью и яркостью излучения

Компактный твердотельный лазер с продольной полупроводниковой накачкой // 2382458

Изобретение относится к области квантовой электроники и лазерных технологических систем

Многоволновая лазерная установка бактерицидного и терапевтического действия для лечения инфекционных заболеваний // 2448746

Изобретение относится к медицинской техники и может быть использовано для лечения туберкулеза, открытых ран, лорзаболеваний и в гинекологии

Оптическая усилительная головка с диодной накачкой // 2498467

Изобретение относится к твердотельным лазерам с диодной накачкой, в частности к элементам накачки и системам их охлаждения. Оптическая усилительная головка с диодной накачкой состоит из размещенных в корпусе активного элемента в виде стержня, матриц лазерных диодов, расположенных на держателях вдоль активного элемента, и системы охлаждения, содержащей стеклянную трубку, охватывающую активный элемент с образованием радиального канала δ. На обоих торцах стеклянной трубки установлены демпфирующие элементы. В корпусе, держателях и матрицах лазерных диодов расположены охлаждающие каналы с входным и выходным патрубками, образующие двухконтурную систему охлаждения. Технический результат заключается в повышении выходной энергии лазерного излучения и в достижении стабильности выходных энергетических параметров при частоте повторения импульсов до 100 Гц. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Лазер на парах щелочных металлов с диодной накачкой // 2503105

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер на парах щелочных металлов с диодной накачкой содержит лазерную камеру с внутренней полостью с прозрачными торцевыми окнами, замкнутый герметичный контур для циркуляции активной среды, проходящий через внутреннюю полость камеры в направлении, поперечном к оптической оси камеры, источник излучения накачки на основе лазерных диодов и оптические средства формирования и фокусировки излучения накачки во внутреннюю полость камеры. Активная среда представляет собой смесь из буферного газа и пара щелочного металла. Источник излучения накачки расположен со стороны торцевого окна лазерной камеры таким образом, что направление формируемого им излучения накачки ориентировано продольно направлению оптической оси камеры. Оптические средства формирования и фокусировки излучения накачки выполнены и установлены с обеспечением построения в активной среде в одной и той же плоскости, поперечной оптической оси камеры, изображения излучающей зоны источника излучения накачки в направлении ее короткой стороны и Фурье-изображения излучающей зоны источника излучения накачки в направлении ее длинной стороны. Технический результат заключается в обеспечении более эффективного преобразования энергии накачки в лазерную энергию и в повышении КПД лазера. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лампа светодиодная // 2542713

Изобретение относится к области светотехники и лазерной техники. Техническим результатом являются расширение арсенала технических средств, а именно: ламп для световой «накачки» рабочего тела лазера, и экономия электрической энергии. Технический результат достигается за счет того, что в лампе светодиодной, предназначенной для накачки рабочего тела лазера, содержащей корпус со светоотражающей поверхностью, выполненный в виде правильной многогранной трубы, изготовленной из диэлектрического материала, имеющей в ее стенке окна крышку с центральным отверстием на открытом торце трубы, светодиоды, сообщающиеся через проводники с блоком питания, цоколь, светодиоды установлены в выполненных в корпусе окнах и обращены внутрь трубы, а накачка световым потоком происходит при размещении в полости лампы рабочего тела лазера. Внутри правильной многогранной трубы светодиоды могут быть расположены в шахматном порядке. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Портативный автономный многоразовый импульсный твердотельный лазер // 2544300

Портативный автономный многоразовый импульсный твердотельный лазер выполнен в виде двух состыкованных сборок и внешнего резонатора. Одна из сборок - разрушаемая (сменная), включает в себя ударную трубку, заполненную ксеноном, заряд взрывчатого вещества, разрушаемый отражатель и светопроводящую пластину в корпусе. Другая сборка, прочная, состоит из прочного корпуса, световода и активного элемента, представляющего собой стержень с плоскопараллельными торцами, изготовленный из стекла, активированного неодимом Nd3+, расположенного перпендикулярно ударной трубке. Внутренняя поверхность прочного корпуса имеет зеркальное покрытие и в совокупности с разрушаемым отражателем образует осветитель. Ударная трубка внутри имеет зеркало, отражающее световое излучение с фронта ударной волны в сторону активного элемента. Корпус заряда имеет ослабленное сечение в месте планируемого разрушения. Технический результат - получение мощного импульсного лазерного излучения с малым углом расходимости пучка. 2 ил.

Фотодиссоционный квантовый генератор // 2565847

Изобретение относится к лазерной технике. Фотодиссоционный квантовый генератор содержит корпус, заряд взрывчатого вещества в форме полого усеченного конуса, активное газообразное вещество и систему одновременного инициирования детонации полого заряда со стороны большего торца. Внутри полого заряда в контакте с ним установлен дополнительный заряд с осевой цилиндрической камерой для активного газообразного вещества. На внутренней поверхности корпуса соосно зарядам размещена спиральная обмотка, соединенная с внешним источником напряжения. При этом отношение скоростей детонации дополнительного D1 и полого D2 зарядов равно , где α - угол при большем основании заряда в форме полого усеченного конуса. Технический результат заключается в увеличении плотности оптического излучения по оси генератора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Оптическая усилительная головка с контротражателем диодной накачки // 2575673

Изобретение относится к лазерной технике. Оптическая усилительная головка с контротражателем диодной накачки состоит из размещенных в корпусе активного элемента в виде стержня, элементов диодной накачки, расположенных равномерно вокруг и вдоль активного элемента на держателях, и системы охлаждения, содержащей трубку, охватывающую активный элемент с образованием кольцевого канала шириной δ, каналы в корпусе, каждом держателе и элементах накачки и входной и выходной коллекторы. Каждый держатель содержит отражающую поверхность, обращенную к активному элементу, торцы активного элемента закреплены в прижимах, установленных в корпусе, система охлаждения выполнена в виде единого контура. В качестве элементов диодной накачки используются линейки лазерных диодов, каждая из которых снабжена цилиндрической линзой, а отражающие поверхности держателей расположены вдоль поверхности активного элемента и охватывают его диаметрально. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения гидравлического сопротивления системы охлаждения. 6 ил.

Оптическая усилительная головка с диодной накачкой (варианты) // 2597941

Изобретение относится к лазерной технике. Оптическая усилительная головка с диодной накачкой содержит размещенные в корпусе: активный элемент в виде стержня, матрицы лазерных диодов, расположенные равномерно на держателях, и систему охлаждения, содержащую трубку, охватывающую активный элемент с образованием кольцевого канала δ, каналы, расположенные в корпусе и каждом держателе, входной, выходной патрубки и выполненные в корпусе входной и выходной коллекторы, трубка выполнена из материала, прозрачного для излучения накачки. Система охлаждения выполнена в виде единого контура, а корпус оптической усилительной головки выполнен в виде цилиндра. Технический результат заключается в обеспечении возможности уменьшения гидравлического сопротивления системы охлаждения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 8 ил.