Способ возбуждения со @ -лазера

 

СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ С02-ЛА- ЗЕРА в полосе излучения 10,6 мкм путем оптической накачки рабочего вещества когерентным излучением, отличающийс я тем, что, t целью повышения КПД, оптическую накачку осуществляют излучением в полосе 9,4 мкм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5t)5 Н 01 S 3/094

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2002470/25 (22) 22,04.74 (46) 15.12.92. Бюл. №46 (71) Институт оптики атмосферы СО АН

СССР (72) Ю.И. Бычков, В.В. Осипов и В.В. Савин (53) 621.375.8(088.8) (56) Патент США № 3662284, кл. 331 — 94.5, опублик. 1972, Сhaèó Т.l. aпd Wood О.R. Opt!ca!1ó

pumped Atmosperic Pressure l CO2 — Laser.—.

Appl Phys 1..ett. 1972, v. 21, ¹ 1, р. 19 — 21.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для создания мощных СО2-лазеров с плавной перестройкой частоты излучения в широком диапазоне.

Известен способ возбуждения СОг-лазера в полосе 10,6 мкм, заключающийся в преобразовании в когерентное излучение электрической энергии, рассеиваемой в плазме газового разряда.

Недостатком способа является узкая частотная полоса когерентного излучения;

Это обусловлено тем, что вращательные подуровни колебательных лазерных уровней недостаточно перекрыты из-за низкого давления в газовой кювете. Разряд при высоком давлении реализовать трудно вследствие высокой вероятности его локализации. Причем КПД лазера при накачке электрическим разрядом падает с увеличением давления в газовой кювете. Ы 598502 А1 (54)(57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ С02 — ЛАЗЕРА в полосе излучения 10,6 мкм путем оптической накачки рабочего вещества когерентным излучением, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, оптическую накачку осуществляют излучением в полосе 9,4 мкм.

Оптическая накачка позволяет при создании определенных условий получать высокие КПД преобразования при больших давлениях.

Известен способ возбуждения СО2-лазера в полосе 10,6 мкм путем оптической накачки рабочего вещества когерентным излучением, По этому способу для накачки используется ТЕА H Br-лазер, который генерирует излучение.в полосе 4 — 4,6 мкм. Излучение этого диапазона попадает в полосу поглощения колебательного перехода 00 0-00 1 молекулы СО2.

Однако значительная доля энергии излучения в указанной полосе поглощается на других переходах, что обуславливает низкий общий КПД преобразования энергии накачивающего когерентного излучения в излучение C0z-лазера в полосе 10,6 мкм.

Цель изобретения — повышение КПД преобразования.

598502

Редактор О.Филиппова Т орректор В.Петраш ге итал

Заказ 563 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Это достигается тем, что оптическую накачку осуществляют излучением в полосе

9,4 мкм.

Излучение лазера, генерирующего на переходе 00 1 — 02 О (9,4 мкм) С02 при оптимальных условиях, например в СО2-среду высокого давления. Это излучение эффективно поглощается COz-средой, поскольку переход, на котором осуществляется накачка, идентичен излучательному переходу. В результате поглощения энергии в СО2-среде на переходе 00 1 — 10 О возникает инверсия,населенности, которая трансфомируется в когерентное излучение с длиной волны 10,6 мкм при использовании соответствующего резонатора. Расселение нижнего лазерного уровня 10 О COz после того, как данный переход становится излучательным, идет на 02 О энергетический уровень, с которого производится оптическая накачка, Из-за наличия резонанса Ферми между уровнями 10 О и 02 О COz энергетический обмен между данными уровнями осуществляется релаксацион ными процессами Ч вЂ” Vтипа, т.е. самым быстрым типом релаксации, Таким образом, в процессе генерации когерентного излучения в полосе

10,6 мкм накачки в полосе 9,4 мкм населенности рассматриваемых энергетических уровней связаны циклически (02 О 00 1-+

+1PO1 02о0)

Давление СО2-среды определяется требованиями по перекрытию спектральных линий за счет ударного уширения и создания таким образом широкого частотного диапазона, необходимого для плавной перестройки частоты излучения (5 атм чистого С02). Причем под СО2-средой понимается смесь СО2 с буферным газом, основной задачей которого является ударное уширение спектральных линий СО2. При помощи буферного газа, обладающего значительным коэффициентом ударного уширения (например Кг), производится регулировка порога накачки при поддержании заданного уровня перекрытия спектральных линий.

Низкий порог генерации обеспечивает возбуждение больших обьемов при высоком

10 КПД

На чертеже показано устройство для реализации предлагаемого способа, Излучение с плотностью энергии 2

Дж/см от импульсного COz-лазера 1, воз2 буждаемого электрическим разрядом и излучающего в полосе 9,4 мкм, направляют в кювету 2 длиной 100 см, содержащую смесь

С02; Kr 1; 1 давлением 8 атм. Данное

20 излучение, резонансно поглощаясь, заселяет верхний лазерный уровень 00 1 молекул

С02. Заселение идет- до тех пор, пока не уравниваются заселенности уровней 00 1 и

02 О. При этом уровень 10 О, согласно Больцмановскому распределению населенностей, заселен меньше, чем уровень 02 О и, следовательно. междууровнями 00 1 и 1000 создается инверсия населенностей, величина которой пропорциональна энергии, на30 сыщающей переход 02 0 — 00 1. Энергия насыщения перехода 02 0 — 00 1 пропорциональна давлению и возрастает с увзличением газовой температуры. Резонатор 3, настроенный на полосу 00 1 — 10 О, позво35 ляет перевести энергию, запасенную на инвертированном переходе 00 1 — 10 О, в энергию когерентного излучения с КПД

90, Для давления 8 атм частотная полоса излучения составляет 65 см ".