Газовый проточный лазер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 6) 5)5 Н О 1 8 3/ОЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТО красов Стационард с ионильсами вФизика63 Э.СССР1980. 6 РГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ Му СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Генералов Н. А. и дрный несамостоятельный раззацией безэлектродными имплазере на замкнутом циклеплазмы. 1977, т. 3, с, 62Авторское свидетельствФ 890929, кл, В 01 Я 3/22(54) ГАЗОВЫЙ ПРОТОЧНЫЙ ЛАЗЕР(57) Изобретение относится к областиквантовой электроники, в частности кконструкциям гаэораэрядных проточныхлазеров. Целью изобретения являетсяувеличение средней мощности лазерного излучения и обеспечение возможности работы лазера как в импульснопериодическом, так и в непрерывном,режимах. Лазер содержит разряднуюкамеру с электродами для зажиганиятлеющего разряда, газовый контур и акустический резонатор со пгтьгревыми электродами для зажигания импульсно-. периодического дугового разряда. В газовом контуре расположены холодильник, газонепроницаемая перегородка, перекрывающая поперечное сечение газового контура, и охлаждаемые каналы, установленные на перегородке соосно с акустическим резонатором, Разрядная камера с электродами для зажигания теплового разряда установлена отдельно от акустического резонатора. Прокачка рабочей смеси в лазере осуществляется акустическим резонатором при подаче на его злек" троды коротких импульсов напряжения, Величина напряжения подбирается такой, чтобы между злектродямн резонатора зажигался дуговой разряд. Скорость прокачки газа регулируется величиной импульсного напряжения или частотой зажигания разрядов в акустическом резонаторе.э.п, ф-лы, 3 ил.1 1Иэобретние относится к областиквантовой электроники и может бытьиспользовано при разработке газораэрядньж проточных лазеров с замкнутым контуром.Целью изобретения является увели"чение средней мощности излучения иобеспечение работы лазера в непре"рывном режиме,На фиг. 1 представлена принципиапьная схема предлагаемого лазера,имеющего, один акустический резонатор; на фиг. 2 - схема предлагаемоголазера с несколькими резонаторами,равномерно распределенными в плоскости поперечного сечения газового по"тока," на фиг. 3 показана схема движения газа вблизи открытого торцаакустического,резонатора.Газовый и проточный лазеры содержат разрядную камеру 1 с электродами 2 для получения оптически активной лазерной смеси, газовый контур 3, акустический резонатор 4 соштыревыми электродами 5 для зажигания импульсно-периодического дугового разряда, холодильник 6, гаэонепроницаемую перегородку 7 с отверстием, перекрывающую поперечное сечение гаэовбго контура и установленГные в отверстиях перегородки каналы 8, стенки которых охлаждаются припомощи холодильника 9, Каналы могутбыть выполнены расширяющимися понаправлению к холодипьнику 6. Площадь поперечного сечения канала 8(для расширяющегося канала - его минимальная площадь) больше площадивыходного сечения акустического.резонатора.Лазер работает следующим образом.От высоковольтного источника энергии на электроды 5 периодически подаются. короткие импульсы напряженияс частотой, равной собственной частоте акустического резонатора, Величина напряжения подбирается такой,чтобы между электродами 5 зажигалсядуговой разряд. В результате эажига.ния короткого дугового разряда реа"лизуется близкий к изохорическомупроцесс подвода к газу тепловой энергии и в разрядном канале вместе стемпературой повышается давление га"за. В следующий момент времени нагре.тый газ начинает адиабатическн рас"ширяться во все стороны от эоны разряда, что сопровождается распростра"375058 2 иенцем интенсивных волн сжатия. Зто,в свою очередь, приводит к повышениюсреднего давления в акустическомрезонаторе и возникновению колебаний.Так как частота зажигания дуговыхразрядов совпадает с частотой собственных колебаний газа в резонаторе, то в последнем возникают снло"вые резонансные колебания, периодически сопровождаемые направленнымвыбросом газа из резонатора и последующим всасыванием его из окружаю 6 1 Ощего пространства. При этом в зазоре между резонатором 4 и каналом 8 возникает сложное течение, в которомможно выделить два потока, схематически показанных на фиг. 3. Первыйпоток О образуется газом, всасываемым нз окружающего пространства в полость резонатора 4 и направленно 20 выбрасываемым в канал 8, второй поток 11 возникает в результате эжектируемого действия потока 10. действия объема газового контура, а также в каналах холодильника б.Таким образом, осуществляется про" качка рабочего гаЪа через объем разрядной камеры, которая, очевидно, в этом случае может работать как в импульсно-периодическом, так и в непрерывном режимах. Скорость прокачки газа можно регулировать умень 45 50 шением величины импульсного иапряжения, подаваемого на электроды 5акустического резонатора, или переходом на частоты зажигания дуговыхразрядов, составляющих целую часть 4от собственной частоты акустического резонатора, или комбинацией этих двухспособов. Расстояние между разрядным каналоми открытым торцом резонатора выбрано с таким расчетом, чтобы весь нагретый разрядом гаэ выбрасывался из З 0 резонатора и попадал в охлаждаемыйканал 8, а иэ него - в объем газового тракта между перегородкой 7 ихолодильникОм 6, В результате такого нагнетания газа давление в этомобъеме возрастает и возникает движение рабочего газа по замкнутому кон-.туру через холодильник б, разряднуюкамеру 1, акустический резонатор 4и канал 8. При этом пульсации гаэо вого потока, вызываемые работойакустического резонатора, могутбыть погашены эа счет демпфирующего 1315058Для повышення эффективности преобразования энергии давления газа в ,кинетическую энергию газовой струи необходимо сникать утечки тепловой энергии эа тот период времени, когда гаэ в резонаторе скат, Для этого необходимо стенки резонатора, окружающие зону разряда, делать иэ термоизоляционного материвла.Для снижения гидравлических потерь канал 8 необходимо делать в виде охлаждаемого диффузора, т.е. расширяющимся по направлению к холодильнику. 1Используемый в таком лазере акустический резонатор может иметь различную форму. Например, может исполь" эоваться резонатор с прямоугольным поперечным сечением. В этом случае его открытый торец имеет форму щели. Может использоваться резонатор в виде набора нескольких каналов, например в виде труб, равномерно распределенных по поперечному сечению газового тракта. Очевидно, что форма поперечного сечения канала 8 во всех случаях должна соответствовать форме открытого конца резонатора.Расположениештыревых электродов ; в резонаторе должно выбираться, ис" ходя из условия максимальной передачи энергии газу, заполняющему обьем резонатора, и минимума возникающих при колебаниях гидравлических потерь. На фиг. 1, 2 показаны вариан" ты с поперечным и продольным отно 1 ф сительно оси резонатора ргспол 1 книем штыревых электрадон,Формула изобретения1. Газовый проточный лазер, содержащий разрядную камеру, устройстводля прокачки газа в виде акустичес кого резонатора, холодильник и га"эовый контур, о т л и ч а ю щ и й "с я тем, что, с целью увеличениясредней мощности излучения и обеспечения работы лазера в непрерывном 15 режиме, акустический резонатор уста"иовлен между выходом разрядной каме"ры и холодильником, при этом его от"крытый торец обращен в сторону холо"дильника, в акустическом резонаторевблизи его открытого торца размещеныэлектроды для создания дугового разряда, соединенные с импульсно-периодическим источником питания, междуакустическим резонатором и холо 25 дильником установлена гвэонепроницвемая перегородка, перекрывающая поперечное сечение газового контура, вперегородке соосно с акустическимрезонатором выполнено отверстие, в ЗО котором установлен открытый с двухсторон канал, площадь поперечногосечения которого больше площади выходного сечения акустического резона"тора.2. Лазер по п. 1, о т л и ч в -ю щ и й с я тем, что части стенкиакустического резонатора, примыкающие к электродам, выполнены иэ тепло"изоляционного материала.Составитель Н. ЯценТехред М, Ходанич Редактор тор В. Бутя Заказ 3730 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-Э 5, Раутлская наб., Подп