Способ изготовления активного элемента газового лазера

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 01 S 3/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3232845/25 (22) 08,01.81 (46) 07.09Я2. Бюл. № 33 (72) Д.П.Бельский, Л.И.Киселева, В.А.Перебякин, A,S.Øèøèêèí и С.П.Шлыкова (53) 621.375.8(088,8) (56) Патент США ¹ 3 516 009, кл. 331-94.5, 1971.

Патент CLUA ¹ 3 683 300., кл. 331-94.5, 1973.

Патент ФРГ № 1589979, кл. 21 G 53/12, 197É. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ЗЛЕМЕНТА ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, включающий изготовление оболочки, вспомогательной трубки, закрепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов, шлифовку торцов активного элемента под углом Брюстера и герметизацию, о тл и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения стабильности выходных параметров излучения и- процента выхода приборов, креплеИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при изготовлении активных элементов газовых лазеров.

Известен способ изготовления стеклянного активного элемента газового лазера, заключающийся в изготовлении капилляра, вспомогательной трубки и оболочки. Концы капилляра жестко ввариваются в оболочку. одновременно привариваются вспомогательные трубки, затем производится шлифовка торцов активного элемента под углом

Брюствра, монтаж электродов, герметизация оболочки и наклейка оптических окон.

„„Я „„950147 А1 ние по крайней мере одного конца капилляра производят перед шлифовкой торцов активного элемента под углом Брюстера нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосновения с капилляром по периметру, аналогичным образом закрепляют капилляр по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки, после чего герметизируют оболочку с одного конца, монтируют катод и герметизируют обо. лочку с другого конца.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй конец капилляра закрепляют обжимом по периметру в трех точках при последовательном нагревании вспомогательной трубки до температуры размягче- . ния стекла у края вспомогательной трубки и в промежутке между первым креплением и местом соединения ее с торцом оболочки.

Указанный способ обладает существенным недостатком — невысоким процентом выхода приборов из-за нарушений герметичности оболочки в процессе изготовления, технологической обработки активных элементов и в рабочем режиме, которые и роисходят и ри несо гла сов ан ии КТР ввариваемого капилляра и оболочки. Кроме того, жесткое соединение в данной конструкции в рабочем режиме (при протекании тока в капилляре) приводит также к нарушению герметичности оболочки из-за напряжений в стекле, возникающих вследствие разницы в удлинениях капилляра и оболочки, так как

950147 они находятся в разных температурных режимах.

Известен способ изготовления активного элемента газового лазера, заключающийся в изготовлении капилляра, диафрагмы, пружины, оболочки, креплении капилляра в оболочке, монтаже электродов и герметизации оболочки при соединении ее со съюстированными зеркалами, Капилляр внутри оболочки закрепляется с помощью диафрагмы из гибкого изолирующего материала и пружин.

Этот способ также обладает существеннымм недостатком — нестабильностью выходных параметров излучения иэ-за возможности осевого и поперечного перемещений капилляра при воздействии механических нагрузок, так как диафрагма и пружины выполнены иэ гибкого материала, Кроме того, для плотного обжима капилляра изолирующей диафрагмой и плотного прижима диафрагмы к внутренней поверхности оболочки с помощью пружин (чтобы разряд не развивался вне капилляра) необходимо, чтобы изолирующая диафрагма была не только гибкой, но и пластичной, Это в процессе работы может привести к деформациям диафрагмы, разьюстировке лазера, а следовательно, к изменению выходных параметров излучения.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления активного элемента газового лазера, включающий изготовление оболочки, вспомогательной трубки, закрепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов, шлифовку торцов активного элемента под углом

Брюстера и герметизацию.

Недостатками известного способа являются невысокая стабильность выходных параметров излучения лазера и низкий процент выхода приборов из-за того, что крепление капилляра осуществляется односторонне, т.е, консольно, что при нежестком креплении в поддерживающей трубке капилляра, обусловленном невозможностью точного подбора внешнего диаметра капилляра и внутреннего диаметра поддерживающей трубки для создания плотной посадки капилляра, приводит к разьюстировке лазера, а следовательно, к изменению выходных параметров излучения.

Целью изобретения является увеличения стабильности выходных параметров излучения и процента выхода приборов, Указанная цель достигается тем, что по способу изготовления активного элемента газового лазера, включающему изготовление оболочки, вспомогательной трубки, за5

55 крепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов, шлифовку торцов активного элемента под углом Брюстера и герметизацию, крепление по крайней мере одного конца капилляра производят перед шлифовкой торцов активного элемента под углом Брюстера нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосновения с капилляром по периметру, аналогичным образом закрепляют капилляр по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки, после чего герметизируют оболочку с одного конца, монтируют катод и герметизируют оболочку с другого конца. Второй конец капилляра закрепляют обжимом по периметру в трех точках при последовательном нагревании вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла у края вспомогательной трубки и в промежутке между первым креплением и местом соединения ее с торцом оболочки.

На фиг.1 изображен трехэлектродный активный элемент газо зого лазера: на фиг.2 — то же, двухзлектродный.

В герметичную оболочку 1 со смонтированным в ней катодом 2 вварены соединенные с прианодными торцевыми узлами 3 вспомогательные труб<и 4, в которых закрепляются обжимом по всему периметру 5 и по периметру в 3-х точках 6 капилляр 7 с обоих концов. Прианодные торцевые узлы 3 сошлифованы под углом Брюстера.

В двухэлектродной конструкции (фиг.2) один конец капилляра (со стороны анода) может закрепляться как и в трехэлектродной конструкции, вторс и конец — в двух сечениях по периметру в трех точках 5 и 6.

Способ изготовления стеклянного активного элемента трехэлектродной конструкции осуществляется следующим образом. Изготавливаются два прианодных узла 3 путем высокочастотной пайки стеклометалл (например,С52-1-ковар), к ним привариваются вспомогательные трубки с внутренним диаметром больше внешнего диаметра капилляра, снабженные стеклянными "юбочками" (торцевыми частями оболочки). Капилляр 7 дпя закрепления в оболочке одним концом вставляется во вспомогательную трубку и крепится в ней нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосноеения с капилляром по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки (с "юбочкой" ).

950147

Таким же образом осуществляется крепление капилляра во вспомогательной трубке 4, соединенной со вторым прианодным узлом 3.

Аналогичным образом осуществляется крепление капилляра по стороны анода в 5 двухэлектродной конструкции (фиг.2), другой конец капилляра в этой конструкции закрепляют обжимом по периметру в трех точках при последовательном нагревании вспомогательной трубки до температуры 10 размягчения стекла у края вспомогательной трубки и в промежутке между первым креплением и местом соединения ее с торцом оболочки;

Для устранения возможного "залипа- 15 ния" стекла вспомогательных трубок к стеклу капилляра при обжиме на концы капилляра заблаговременно наносится суспензия кварцевого порошка в спирте, либо капилляр изготавливается из стекла с тем- 20 пературой размягчения выше, чем температура размягчения вспомогательных трубок (например, вспомогательные трубки изго тавливаются из стекла С53-1 с Трюизм =585 С, а капилляр из тугоплавкого химически стой- 25 кого стекла С48-3 с Травм. = 810 С), Благодаря плотному обжиму трубки по всему периметру капилляра разряд замыкается на электроды через капилляр.

Так как капилляр крепится жестко в обо- 30 лочке путем обжатия, а не вваривания, при технологической обработке и в процессе работы активного элемента, когда капилляр и оболочка находятся в различных температурных режимах, разница в удлинениях ка- 35 пилляра и оболочки не приводит к нарушению герметичности оболочки, так как под действием осевого усилия, возникающего при термическом расширении (сжатии) оболочки и капилляра, капилляр 40 проходит по плотной посадке без нарушения целостности герметичной оболочки, то есть процент выхода годных изделий увеличивается.

Благодаря операции обжатия возможно жесткое крепление капилляра в оболочке с двух концов, тем самым устраняется консольность в креплении капилляра, что, в свою очередь, приводит к увеличению стабильности мощности и частоты излучения лазера.

Наличие трехточечного обжима позволяет производить более технологичное крепление капилляра в оболочке активного элемента, так как при сборке активного эле-: —,, мента и шлифовке торцов под углом Брюстера, капилляр закреплен в каждой вспомогательной трубке в двух сечениях, что предотвращает неосевое взаимное перемещение капилляра и вспомогательных трубок. Крепление капилляра с одного конца только трехточечными обжатиями позволяет в двухэлектродной конструкции активного элемента осуществлять выход разряда на катод без дополнительных конструктивных изменений капилляра (прорезей, пропилов, сверлений).

Кроме того, возможно использование для изготовления оболочки и капилляра стекол разного состава (например, для изготовления капилляра тугоплавкое химически стойкое стекло С48-3, а для изготовления оболочки — стекло С52-1, не обладающее этими свойствами).

Предлагаемый способ изготовления активных элементов газовых лазеров является универсальным, позволяющим использовать его как при изготовлении двухэлектродных конструкций, так и при изготовлении трехзлектродных конструкций стеклянных элементов газовых лазеров.

Изобретение найдет широкое применеwe при создании стеклянных активных элементов для кольцевых лазеров, для стабилизированных линейных лазеров и особенно при создании малогабаритных лазеров.

950147 цьг. f

Фиг.2

Составитель

Редактор Е. Гиринская Техред М,Моргентал Корректор В, Петращ

Заказ 4052 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