Газоразрядная трубка лазера на парах металлов

) (11 В 3/22 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ло(2 (2 2638610/18-2506,07.7830.03.84. Бюл.Мф 12А,Е.Кирилов, 10.П.ПоСолдатов А.1) констиборос кторскоеоения Опти юр а 088.8)и технис. 160 и др.меди. "К975, с,2 6) ен тпаянный вантовая У 1, с.15 1 азе элек 162( енных тру ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР Специальнонаучного иО АН СССР621.375.8(1. Приборь1974, Ф 1Вохан Л.Ана парахроника", 1рототип).)(57) 1. ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ТРУЬКА ЕРА НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ, содержавакуумированный корпус с выодными окнами на торцах, распо енные внутри корпуса оболочку азоразрядного канала с рабочим еществом и электроды, о т л и ч ащ а я с я тем, что, с целью увеичения средней мощности генерацииКПД лазера рабочее вещество разещено на держателе, расположенном нутри оболочки коаксиально ей.2. Трубка по и, 1 о т л и ч а ющ а я с я тем, что держатель выполнен из бериллиевой керамики в виде стержня или трубки с отверстиями,3. Трубка по п, 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, чтг, с целью повышения однородности разряда, держатель выполнен иэ бериллиевой керамики в виде набора коаксиально располо,использовано при создании лазеровна парах металлов с повьппенной средней мощностью и большой апертуройгазоразрядного канала.Известна конструкция .газоразрядной трубки на парах металлов 1 ,состоящая из керамической трубки иэокиси бериллия, трубки-вкладьппа внут Ори которой на концах расположеныцилиндрические электроды из тантала,и коваровых переходов, к которымвакуумно-плотно припаяны стеклянныепатрубки с выходными окнами. Рабочее 15вещество помещается в ванночках-испарителях на внутренней стенки трубкивкладыша.Известна газоразрядная трубка лазера на парах металлов, содержащая 2 Овакуумированный корпус с выходнымиокнами на торцах, расположенные внутри корпуса оболочку газоразрядногоканала с рабочим веществом и электроды23, В известной конструкции 25разогрев рабочего объема до температуры испарения металла осуществляетсяза счет диссипации энергии разряда.Однако, для увеличения среднеймощности и КПД лазеров на парах металлов необходимо увеличивать объемгазоразрядных трубок за счет увеличе, ния диаметра разрядного канала, атакже увеличить энерговклад в единицуактивного объема лазера.35В известных конструкциях лазеровна парах металлов увеличение диаметраразрядного канала и энерговклада разряда в активный объем приводит к сильному увеличению градиента температуры по диаметру, к неоднородному поперечному распределению концентрацииэлектронов, к неоднородному предимпульсному заселению нижних лазерныхуровней. Следствием этого являются 445сильные радиальные неоднородностив мощности генерации лазера по сечению пучка и малоэффективное использование активного объема лазера,Цель изобретения - увеличение50средней мощности и КПД лазеров напарах металлов, в том числе с большой апертурой, а также повышениеоднородности разряда,Это достигается тем, что в известной конструкции лазера на парах ме 55таллов рабочее вещество размещенона держателе, расположенном внутриоболочки газоразрядного канапа коаксиально ей также тем, что держатель выполнен из бериллиевой керамики в виде стержня или трубки с отверстиями, также тем, что держатель выполнен в виде набора коаксиально расположенных трубок из бериллиевой керамикиТаким образом, в предложенной конструкции испарители рабочего металла размещены в наиболее горячих зонах газоразрядного канала, а также в зонах с определенной температурой.При этом за счет диффузного потока паров рабочего металла из зоны с наибольшей температурой (вблизи испарителей) в зону с меньшей температурой, а также за счет внесения дополнительных поверхностей внутрь газо- разрядного канала (держатели, испарители), создается более однородное распределение концентрации невозбужденных атомов рабочего металла, что позволяет создать значительно более однородное распределение мощности генерации по поперечному сечению и наиболее эффективно использовать весь активный объем лазера при боль. ших апертурах канала.Стержень и коаксиально расположенные трубки-держатели могут быть выполнены из керамики на основе окиси бериллия, как материала с высокой теплопроводностью, малой электропроводностью при температурах до 2000 К и стойкого к термоударам.На фиг. 1 и 2 приведены предлагаемые конструкции газоразрядных трубок лазеров на парах металлов.Газоразрядные трубки содержат вакуумированный корпус 1, оболочку газоразрядного канала 2, выходные окна 3, рабочие электроды 4, стержень-держатель с испарителями 5, набор коаксиально расположенных трубок-держателей с испарителями 6.Устройство работает следующим образом.Газоразрядная трубка вакуумируется, заполняется буферным газом, например, неоном до необходимого рабочего давления и отпаивается. На электроды подаются импульсы напряжения от высоковольтного генератора импульсных напряжений с высокой частотой повторения (10-100 кГц). В зонах газоразрядного канала, вдоль стержня-держателя с испарителями 5 и в зазорах коаксиально расположенных в газоразрядном канале трубок7119 Фит 2 6 развивается импульсный электрический разряд. За счет выделения энергии при разряде газ во всех зонах газо- разрядного канала, а затем и стенки стержня, трубок-держателей и канала разогреваются до температур, необходимых для испарения рабочих металлов из испарителей. В результате за счет естественного градиента температуры, так как коаксиально располо женные трубки-держатели работают как экраны и конструкция выполнена так, что толщина стенок трубок и величина зазоров обеспечивают определенное распределение температур по зонам, 15 в различных по температуре зонах разрядного канала реализуется оптимальная концентрация атомов соответствующего рабочего металла. Возбуждение электронами плазмы атомов рабочих 20 металлов приводит к возникновению инверсии и генерации. Излучение выводится через выходные окна 3 газо- разрядной трубки.Помещение испарителЕ.й рабочего 25 вещества с помощью специальных держателей в наиболее горячие зоны газораэрядного канала позволяет получать необходимые концентрации атомов рабочего вещества при меньших темпера- З 0 турах стенок газоразрядного канала,864что увеличивает надежность и долговечность конструкции. Кроме того, введение дополнительных поверхностей обеспечивает,большую однородность параметров импульсной плазмы, таких как газовая температура, концентрация атомов рабочего металла, концентрация электронов, уменьшает неоднородности в скоростях элементарных процессов, обеспечивающих генерацию (рекомбинация, заселение и разрушение рабочих уровней и т.д.) Все это позволяет вводить в гаэораэрядные трубки большие мощности накачки без ухудшения распределения мощности генерации по сечению пучка, работать с большими апертурами газоразрядных каналов, и, соответственно, реализовать болЬшие средние и импульсные мощности излучения лазеров и КПД.Дополнительные поверхности уменьшают время диффузии к поверхности рабочих частиц в метастабильном состоянии, ускоряя процесс разрушения метастабилей, что понижает температурный порог генерации и позволяет по- высить предельно возможную частоту следования импульсов накачки и генерации, что также способствует увеличе-. нию средней мощности и эффективности лазеров на парах металлов. ВНИИПИ Заказ 2403Тираж 591 Подписное Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная,