Разрядная камера проточного газового лазера

Авторы патента:

Шайдулина Валентина Александровна (RU)

H01S3/097 - Лазеры, т.е. устройства для генерирования, усиления, модуляции, демодуляции или преобразования частоты, использующие стимулированное излучение электромагнитных волн с длиной волны большей, чем длина волны в ультрафиолетовом диапазоне (полупроводниковые лазеры H01S 5/00)

Владельцы патента RU 2773020:

Акционерное общество "Наука и инновации" (RU)

Изобретение относится к области физики газового разряда, в частности, к газовым проточным лазерам и может быть использовано при создании высокомощных лазеров с высоким качеством излучения. Разрядная камера проточного газового лазера выполнена в виде единой конструкции из кварца, представляет собой три пары взаимно перпендикулярных трубок, на одной паре трубок установлены электроды основного заряда, концы которых выполнены в виде пластин, параллельных газовому потоку, а торцы второй пары закрыты оптическими окнами, третья пара служит для организации прямо направленного газового потока. Технический результат – снижение габаритов, простота исполнения, сокращение количества герметизирующих уплотнений, удобство эксплуатации. 2 ил.

Изобретение относится к области физики лазеров с использованием газового разряда, в частности, к газовым проточным лазерам и может быть использовано при создании мощных лазеров с высоким качеством излучения.

Известен газовый лазер с проточной активной средой. Лазер содержит разрядную камеру, в которой электрическая часть выполнена в виде плоского анода и двух стержневых катодов. Ось оптического резонатора расположена поперек газового потока (п. США №4791637, H01S 3/03, 1998 г.). Недостатками известной камеры являются большие габариты и невысокое качество излучения, обусловленное неоднородностью электрического разряда в активной зоне.

Известно устройство для формирования плазменно-пучкового разряда (п. РФ №2574339, H01J 37/077, опубл. 10.02.2016), включающее разрядную камеру и электродную систему из протяженных электродов. Разрядная камера представлена в виде кварцевой трубки, в которую помещена электродная система из алюминиевых электродов, анод выполнен в виде плоской пластины, катод - в виде цилиндрического стержня, вдоль которого прорезана полость прямоугольной формы, а половина области разряда ограничена в поперечном направлении диэлектрическими стенками. Боковые стенки состоят наполовину из алюминия внутри полосы катода и наполовину из стеклотекстолита в области между катодом и анодом. Конструкция камеры способствует оптимизации разряда, однако неприменима для использования в лазере на смеси инертных газов, поскольку возникают трудности с организацией устойчивого ламинарного газового потока в межэлектродном пространстве.

В качестве прототипа выбрана разрядная камера проточного газового лазера (п. РФ №2147783, H01S 3/097, опубл. 20.04.2000), содержащая 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.

Недостатком известной камеры являются сложность изготовления и адаптации, как механической, так и электрической части для нормального функционирования лазера на смеси инертных газов с оптической накачкой.

Техническим результатом заявляемой в качестве изобретения разрядной камеры проточного газового лазера является снижение габаритов, простота исполнения, сокращение количества герметизирующих уплотнений, удобство эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что корпус разрядной камеры выполнен в виде единой конструкции из плавленого кварца и имеет три пары взаимно перпендикулярных трубок. Одна пара трубок служит для организации прямого направленного потока активной среды. Во второй паре установлены электроды основного разряда, концы которых выполнены в виде пластин, параллельных газовому потоку, а торцы третьей пары трубок закрыты оптическими окнами.

Корпус разрядной камеры с патрубками в виде единой конструкции из плавленого кварца сформирован стекловарением. Это позволяет сократить количество герметизирующих уплотнений, изготовлять достаточно простым способом сразу несколько образцов камер для их взаимозаменяемости в случае поломки. При этом, поскольку вся конструкция разрядной камеры единая, достаточно снять ее и поставить другую (по типу замены бытовой лампочки). Изготовление всей конструкции из прозрачного материала (кварц) позволяет наблюдать за процессом разряда в камере во время работы лазерного устройства.

Сущность заявляемой в качестве изобретения разрядной камеры поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично представлен разрез камеры вдоль оси газового потока, а на фиг. 2 - вид А-А камеры.

Разрядная камера проточного газового лазера имеет корпус 1, выполненный в виде единой конструкции из плавленого кварца, имеющей три пары взаимно перпендикулярных трубок. В паре трубок 2 установлены электроды основного разряда 3, а торцы трубок 4 закрыты оптическими окнами 5. Электроды основного разряда 3 представляют собой плоскопараллельные пластины, расположенные параллельно газовому потоку.

В качестве примера изготовлен образец, в котором разрядная камера имеет габариты 90×100×32 мм, электроды выполнены из тантала. Плоскости электродов находятся на расстоянии порядка 4 мм друг от друга, размер поверхности электродов составляет 4×5 мм. Таким образом объем разрядного промежутка составляет 0,08 см³. Форма электродов позволяет оперативно изменять величину межэлектродного промежутка.

Разрядная камера работает следующим образом. Изделие устанавливается в лазерное устройство так, чтобы обеспечить устойчивый поток активной среды. Электроды подключаются к источнику импульсного напряжения с помощью винтовых зажимов. На расстоянии 1-2 см от оптических окон устанавливаются зеркала оптического резонатора лазера. Оптическая накачка может подаваться, как в направлении движения газового потока (поперечная схема накачки), так и через зеркала оптического резонатора (продольная схема накачки).

Использование разработанной разрядной камеры позволило получить лазерную генерацию на уровне 550 мВт в среде инертных газов с оптической накачкой на длине волны 912 нм.

Разрядная камера проточного газового лазера, выполненная в виде единой конструкции из кварца, представляет собой три пары взаимно перпендикулярных трубок, на одной паре трубок установлены электроды основного заряда, концы которых выполнены в виде пластин, параллельных газовому потоку, а торцы второй пары закрыты оптическими окнами, третья пара служит для организации прямо направленного газового потока.

Лазер может применяться при обработке материалов, маркировке продукции, в медицине, при преобразовании частоты излучения. Цельноволоконный импульсный лазер состоит из коротковолнового лазера 1, резонатор которого образованного двумя волоконными брэгговскими решетками (ВБР) 2 и 3, и длинноволнового лазера 4, активная среда которого является насыщающимся поглотителем.

Цельно-волоконный узкополосный лазер // 2758640

Изобретение относится к приборам для генерации с использованием стимулированного излучения когерентных электромагнитных волн и может быть использовано в квантовых устройствах для генерирования, стабилизации, модуляции, демодуляции или преобразования частоты, использующих стимулированное излучение в инфракрасной области спектра, а именно к цельно-волоконным перестраиваемым по частоте узкополосным лазерам с регулируемой шириной спектральной линии, предназначенным для генерирования, усиления, модуляции, демодуляции или преобразования частоты волоконных лазеров.

Съемная кассета для усилительного модуля // 2757834

Изобретение относится к твердотельным лазерным усилителям с системой охлаждения и может быть использовано в усилителях на дисковых активных элементах с охлаждением газом/жидкостью, циркулирующим/циркулирующей по замкнутому контуру. Съемная кассета для усилительного модуля содержит активные элементы в оправах, основания, элементы крепления к усилительному модулю, входные гидродинамические профили и выходные гидродинамические профили со стабилизаторами, при этом дополнительно оснащена входными и выходными направляющими потока, на которых выполнены соответственно входные и выходные гидродинамические профили.

Способ распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок и система его осуществления // 2756847

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам для передачи оптической энергии для последующего преобразования в другую форму энергии. Технический результат заключается в создании комплекса с системой распределения электроэнергии и преобразовании энергии в лазерное излучение с передачей его на приемную поверхность преобразователя тепловой энергии в электрическую.

Способ легирования кристаллов сульфида цинка железом или хромом // 2755023

Изобретение относится к области выращивания кристаллов. Способ легирования кристаллов сульфида цинка железом или хромом включает смешивание порошков сульфида цинка и порошка моносульфида легирующего металла с последующим выращиванием кристалла из расплава вертикальной зонной плавкой.

Способ визуализированного тестирования инфракрасных болометрических систем // 2755004

Способ может быть использован при дистанционной поверке ориентации оптической оси инфракрасного болометра и амплитудно-импульсных характеристик его электронного тракта в инфракрасной оптоэлектронике, системах поверки и настройки устройств быстродействующего теплового контроля скоростных объектов и визуального целиуказания инфракрасного луча.

Способ генерации непрерывного когерентного излучения с частотой 2,52 тгц // 2752019

Изобретение относится к квантовой электронике. Способ генерации непрерывного когерентного излучения терагерцового диапазона заключается в том, что осуществляют взаимодействие направленного возбуждающего излучения с активной средой образца; при этом в качестве упомянутой активной среды используют низкотемпературную плазму в газовой смеси ксенона с гелием, в которой нарабатываются метастабильные атомы ксенона в состоянии Xe(ls5); помещают упомянутую активную среду в терагерцовый резонатор; в качестве упомянутого направленного возбуждающего излучения используют излучение с длиной волны 980 нм или 904,5 нм, благодаря чему осуществляют оптическую накачку перехода в атомах ксенона, соответственно ls5 → 2р10 либо ls5 → 2р9 с последующей столкновительной релаксацией в состояние 2р10; получают упомянутое непрерывное когерентное излучение с частотой 2,52 ТГц, генерируемое на переходе 2р10 → ls2, вследствие инверсной заселенности состояний Хе(2р10) и Xe(ls2), возникающей в результате упомянутой оптической накачки.

Способ легирования кристаллов селенида цинка хромом // 2751059

Изобретение относится к области выращивания кристаллов. Способ легирования кристаллов селенида цинка хромом включает смешивание порошков селенида цинка и легирующей добавки и последующее выращивание кристалла из расплава под давлением аргона, при этом хром вводится в исходную загрузку в виде моноселенида хрома CrSe, а выращивание кристалла осуществляют вертикальной зонной плавкой.

Генератор импульсов ионизации // 2750851

Изобретение относится к области лазерной техники. Генератор импульсов ионизации содержит генератор частоты ионизации, источник ионизации лазера, приемник излучения, шесть резисторов, ограничитель мощности излучения, ограничитель сигнала управления, пороговую схему, генератор низкой частоты, четыре повторителя, усилитель, тумблер, измеритель мощности излучения, два формирователя, компаратор, ключ и преобразователь напряжение-частота.

Лазер с устройствами юстировки // 2749046

Изобретение относится к области квантовой электроники и лазерной техники, в частности к твердотельным ВКР-лазерам, и может быть применено в нелинейной оптике, аналитической спектроскопии, оптическом приборостроении, медицине, экологии, фотодинамической терапии. Лазер с источником накачки, устройствами юстировки, резонатором с активным элементом, обладающим ВКР эффектом и установленным посредством узла крепления с возможностью обеспечения его вращения относительно оптической оси лазерного источника, между оптически сопряженными первым и вторым резонаторными зеркалами, размещенными посредством соответствующих держателей с юстировочными устройствами первого и второго резонаторных зеркал на торцевых фланцах резонатора, платформой с третьим юстировочным устройством для перемещения резонатора по высоте и нормально к оптической оси лазерного источника и устройством сведения и преобразования излучения лазерного источника, размещенным между лазерным источником и резонатором с возможностью перемещения устройства сведения и преобразования вдоль оптической оси лазера посредством четвертого юстировочного устройства и оптически сопряженным с активным элементом.

Двухтактный автогенератор блока высокочастотной накачки газового лазера // 2773113

Изобретение относится к системам высокочастотной накачки газовых лазеров с поперечным разрядом, к двухтактному автогенератору для высокочастотной накачки активной среды газового лазера щелевого типа. Автогенератор накачки газового лазера содержит первое плечо и второе плечо, каждое из которых содержит высокочастотный транзисторный модуль, цепь согласования, вход питания, с возможностью соединения с источником питания и выход питания, выполненный с возможностью соединения с одним из электродов симметричной электродной системы излучателя лазера. Первое плечо подключено к первой цепи обратной связи, а второе плечо подключено ко второй цепи обратной связи, истоки транзисторных модулей плеч соединены друг с другом, а стоки соединены с входом питания и соединены через цепь согласования с одним из выходов питания. Автогенератор содержит цепь смещения с возможностью соединения затворов транзисторных модулей плеч с источником напряжения смещения и подстроечный элемент с возможностью настройки режима работы первого и второго плеч. Подстроечный элемент с одной стороны подключен через первую цепь обратной связи к первому плечу, а с другой - через вторую цепь обратной связи ко второму плечу. Что позволяет повысить эффективность и надежность работы автогенератора. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.