Лазер на парах металлов

 

1. ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ , работающий в режиме саморазогрева, со^^ержащий лазерную трубку с электродами, резонатор, источник возбуждения, подключенный к электродам трубки,и задающий генератор, отличающийся, тем, что.с целью повьппения стабильности энергии генерации в импульсе при изменении частоты следования импульсов в широких пределах, в него введены импульсный источник нагрева, формирующий импульсы, не вызывающие генерации, и блок управления, вход которого соединен с задающим генератором, а выходы соединены с входами источников возбуждения и нагрева, причем выход последнего подключен к электродам лазерной трубки.2.Лазер по п. 1, отличающийся тем, что в него введен импульсный измеритель энергии излучения, подключенный через задатчик энергии к блоку управления.3.Лазер по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что в иего введен измеритель температуры лазерной трубки, подключенный через задатчик температуры к блоку управления .3^ве

0Ю (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д) Н 01 S 3/22

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ti asò<ìÑÍÎÌÚ CSfNRlWlbCtaУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬПЖ (21) 2847192/18-25 (22) 04.12.79 (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) В.И. Воронов, А.Е. Кирилов, А.Н. Солдатов и В.Ф. Федоров (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения

"Оптика" СО АН СССР (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Справочник по лазерам.

Под ред. А.М. Прохорова. М., Сов. радио, 1978, т. 1, с. 187-189.

2. Гордан Е.Б. и др. Возбуждение лазеров на парах металлов цугами импульсов. Квантовая электроника, 1978, N 2, с, 452 (прототип). (54)(57) 1. ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ, работающий в режиме саморазогрева, содержащий лазерную трубку с. электродами, резонатор, источник возбуждения, подключенный к электродам трубки,и задающий генератор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности энергии генерации в импульсе при изменении частоты следования импульсов в широких пределах, в него введены импульсный источник нагрева, формирующий импульсы, не вызывающие генерации, и блок управления, вход которого соединен с задающим генератором, а выходы соединены с входами источников возбуждения и нагрева, причем выход последнего подключен к электродам лазерной трубки.

2. Лазер по п. 1, отличаюшийся тем, что в него введен импульсный измеритель энергии из- I лучения, подключенный через задат" чик энергии к блоку управления.

3. Лазер по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в него введен измеритель температуры лазер- а ной трубки, подключенный через задатчик температуры к блоку управления.

824854

В известном лазере стабилизация средней мощности генерации достигается за счет того, что при изменении частоты следования импульсов в цуге пропорционально изменяется скважность и выполняется условие

1 — = Сопб1

35 где 1 — частота следования импульсов в цуге, л

Р=

= — — скважность, (. 40

I период повторения цугов, — длина цугов.

Недостатком известного лазера является то, что его средняя мощность генерации может быть стабилизирова- 45 на только в режиме повторяющихся цугов, частота импульсов в котором изменяется в небольшом диапазоне.

Известный лазер не может работать в режиме периодически повторяющихся импульсов при сохранении энергии в импульсе постоянной.

При использовании лазеров на парах металлов, работающих в режиме саморазогрева, например, при зондировании атмосферы, в технологических операциях, необходимо, чтобы лазер работал в режиме периодиИзобретение относится к области квантовой электроники и может бьть использовано при создании лазеров на парах металлов, работающих в режиме саморазогрева со стабилизацией энергии генерации импульса при изменении частоты следования импульсов, Известны лазеры на парах химичес.— ких элементов, в которых необходимое 10 давление паров активного вещества создается за счет энергии, выделяющейся в разряде в виде тепла и разогревающей лазерную труб ку до рабочей температуры (1) .

Известен лазер, на парах металлов, работающий в режиме самора. зогрева, содержащий лазерную. трубку с электродами, резонатор, источник возбуждения, подключенный к электродам трубки, задающий генератор и генератор формирования .цугов, который формирует импульсы возбуждения в виде периодически повторяющихся цугов переменной скважнос- д

«Р) чески повторяющихся импульсов в широком диапазоне частот с постоянной энергией генерации в каждом импульсе.

1(елью изобретения является получение стабильной энергии генерации в импульсе в лазерах на парах металлов, работающих в режиме саморазогрева, при изменении частоты следования импульсов генерации в широком диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в лазер на парах металлов, содержащий лазерную трубку с электродами, резонатор, источник возбуждения, подключенный к электродам трубки, и задающий генератор, введены импульсный источник нагрева, формирующий импульсы, не вызывающие генерации, и блок управления, вход которого соединен с задающим генератором, а выходы — со входами источников возбуждения и нагрева, причем выход последнего подключен к электродам лазерной трубки.

С целью повышения стабильности энергии генерации в импульсе между газоразрядной трубкой и блоком управления включены два канала обратной связи, один из которых состоит из быстродействующЕго импульсного измерителя энергии и задатчика энергии, а другой — из измерителя температуры лазерной трубки и задатчика температуры.

Известно, что стабильность энергии генерации в импульсе зависит от того, насколько будут поддерживаться постоянными температура рабочего объема и величина межимпульсного периода.

В предложенном лазере стабилизация температуры рабочего объема при изменении частоты следования импульсов осуществляется с помощью источника импульсного нагрева, ко торый вырабатывает импульсы с изменяющейся энергией. При этом выполняется условие

4 E>if „ E„=cone< > где 1 — частота возбуждающих импульсов;

1 — частота нагревающих импульсов;

E — энергия возбуждающего им6 пульса;

3 8 энергия нагревающего импульй са, \ т.е. при любой частоте возбуждающих импульсов энерговклад в газоразрядную ую трубку постоянен и температура ра рабочего объема стабилизирована.

Блок управления введен для формирования импульсов запуска источников нагрева и возбуждения, так что импульс возбуждения имеет постоянную задержку относительно предшествующего импульса нагрева.

На чертеже показана структурная схема .лазера.

Лазер состоит из газоразрядной трубки 1, резонатора 2, источника нагрева 3, источника возбуждения 4, блок управления 5, содержащего схему запрета и схему задержки, задающего генератора 6, светоделительной пластинки 7, быстродействующего импульсного измерителя энергии 8, задатчика энергии 9, измерителя

1 температуры 10 и задатчика температуры 11.

Лазер работает следующим образом.

Задающий генератор 6 вырабатывает импульсы рабочей частоты лазера, которые поступают на блок управления 5. Блок управления 5 формирует импульсы запуска источником нагрева

3 и источником возбуждения 4 таким образом, что суммарный энерговклад в лазерную трубку при изменении частоты следования возбуждающих импульсов от О.до max остается постоянным. При этом обеспечивается постоянная задержка импульса возбуждения относительно предыдущего импульса нагрева, а схема запрета не позволяет импульсу нагрева попасть в промежуток между парой следующих один за другим импульсов нагрева и возбуждения или наложиться на импульс воэбужцения.

Импульсный источник нагрева 3 аналогичен импульсному источнику возбуждения 4, но импульсы нагрева формируются таким образом, что они не вызывают генерации. Это достигается тем, что фронт импульса делается более пологим, уменьшается его амплитуда и увеличивается длительность.

Таким образом, разогрев активного объема лазерной трубки 1 до рабо24854 чей температуры происходит от двух источников, обеспечивающих постоянный энерговклад в лазерную трубку.

Поэтому температура рабочего объема лазерной трубки при изменении час10

55 тоты следования возбуждающих импульсов остается постоянной, а так как постоянна и величина задержки импульса возбуждения относительно предшествующего импульса подогрева, то импульс возбуждения проходит через лазерную трубку при одинаковом состоянии параметров плазмы, и вызывает импульс генерации с постоянной энергией. Формирование импульса генерации производится с помощью резонатора 2.

Так как нагрузкой источников является лазерная трубка 1, электрические характеристики которой меняются с течением времени, то для повьппения стабильности энергии генерации в импульсе вводится двухканальная обратная связь. Канал для контроля и стабилизации энергии состоит из быстродействующего импульсного измерителя энергии 8, на который с помощью светоделительной пластинки 7 отводится часть излучения. Измеренный сигнал подается на задатчик энергии 9, где происходит сравнение

его с опорным, и сигнал рассогласования подается на блок управления 5.

Блок управления производит автоматическое изменение амплитуды воз-. буждающих импульсов.

Повышение стабильности температуры и ее контроль осуществляются с помощью измерителя температуры

10, который соединен с задатчиком температуры 11. Сигнал рассогласования с задатчика 11 подается на блок управления, а последний вьщает команду на изменение амплитуды подогревающих импульсов.

Использование предложенного лазера позволяет получать одинаковую энергию в каждом импульсе генерации в импульсно-периодическом режиме при изменении частоты следования в широком интервале частот, что значительно расширяет области применения лазеров на парах металлов, и дает воэможность, например, в технологической и информационной технике при изменении линейной скорости движения лазерного луча по образцу-экрану оставлять степень теп824854

Техред;Л. Иикеш " Корректор С. Шекмар

Редактор Л. Утехина

Заказ 8908/1 . Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лового и светового воздействия на облучаемое вещество постоянными, обеспечивает стабилизацию величины средней мощности генерации саморазогреваемых лазеров на парах металлов на любой частоте следования лазерных импульсов в рабочем диапазоне частот, повышает точностные характеристики измерительно-информационных систем, в которых применяется предложенное устройство и

5 увеличивает срок службы лазе— ров на уровне заданных пара метров.