Способ получения импульсного излучения в лазере с замкнутым контуром на рабочей смеси из co2, n2 и he

472 19) (11 13) 51) 6 Н 01 Б 3 036 ЕТЕ ельств ЮВ; Ипполитова З.К ОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛ союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКОСУДАРСТВЕИИОЕ ИАТЕИТИОЕведомство сссР госпАтент сссР(и) ОПИСАНИЕ Ик авторскому свюет(72) Лещенко М Корнев ОВ (6) Анохин С.П 1983, Мс 241- Патент США 1985. Бюп. Йв 6 изводственное объединение "И и др. Перестраиваемые лазеры,48.й 4509176, кп. Н 013 Э/097,2ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛАЗЕРЕ С ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ НА РАБОЧЕЙ СМЕСИ ИЗ СО,М и Не2 2 (7) Сущность изобретения: в лазере на рабочей СО, й прокачивают рабочую смесь вдоль разряд 2нои трубки с определенной скоростью, При этом изменение парциального состава смеси в любом объеме пространства трубки не выходит за пределы допустимого. Таким образом мощность излуче - ния при перестройке частоты повторения импульсов практически не меняется. 2 ил.Изобретение относится к квантовой электронике, и может быть использовано для повышения эффективности работы СО 2- лазера.Цель изобретения - повышение КПД при перестройке частоты повторения импульсов путем уменьшения мощности излучения от частоты возбуждения разряда,На фиг.1 приведена зависимость средней мощности излучения лазера от частоты возбуждения разряда (частоты повторения импульсов)при отсутствии прокачки(кривая 1), при прокачке со скоростью чм/с (кривая 2), при прокачке со скоростью ч=0,1 м/с (кривая 3); нэ фиг,2 - конструкция лазера.Лазер содержит разрядную трубку 4, электроды 5, оболочку 6 разрядной трубки, обводной канал 7, йасос 8 в обводном канале. источник 9 импульсного напряжения лазера,Предложенный способ заключается а следующем. Одновременно с включением лазера включается насос, прокачивающий газовую смесь лазера со скоростью пи И 1-С )2о2 ЕЬСсв 1+111 +71 с1 2 где и - номер типа колебаний стоячей звуковой волны, возбуждэющейся в разрядной трубке стоячей звуковой волны, соответствующий наиболее высокой из диапазона йерестройки частоте звукового резонанса;О - коэффициент взаимной диффузии С 02 и Не;- длина гаэоразрядной трубки;Л С - допустимое для Не отклонениеконцентрации;к 1 и к 2 - отношения парциальных давле. ний СО 2 и й 2 соответственно к парциальному давлению Не.При движении газовой смеси вдоль разрядной трубки со скоростью ч изменение пэрциального состава смеси в любом объеме пространства трубки не выходит за пределы допустимого, так что мощность излучения при перестройке частоты повторения импульсов практически не меняется,Изменение состава газовой смеси обусловлено следующими физическими процессами, происходящими в разрядной трубке при импульсном возбуждении разряда.Известно, что газоразрядная трубкаСО 2-лазера, как и любой сосуд конечных размеров. представляет собой акустический резонатор, в котором на определенных50 55 самим же импульсным разрядом,Уменьшить влияние описанного выше бародиффузионного эффекта можно путем создания конструкции лазера с согласованными по волновому сопротивлению концами газоразрядной трубки. Однако габариты лазера при этом существенно бы увеличи-. лись. Предлагается другой путь, основанный на использовании свойств самого эффекта, а именно изменении парциального состава смеси вдоль оси трубки и малой звуковых частотах возникают интенсивныеколебания частиц газа. составляющих лазерную смесь.Источником колебаний (упругих волн) в5 газоразрядной трубке служит импульсныйразряд, периодически меняющий величинудавления газа между электродами. При совпадении частоты возбуждения разряда с резонансной а трубке возникает стоячая10 волна, т.е. появляется поле давлений, Какпоказали проведенные эксперименты, апучности давлений скапливаются малоинерционные молекулы. обладающие меньшей массой (молекулы Не), в узлах -15 молекулы с большей массой(СО 2 и й 2). Разделение газа в пространстве трубки по компонентам вызывает обратный эффект -концентрационную диффузию. стремящуюся восстановить первоначальное равномер 20 ное распределение составасмеси.Со временем в среде наступает равновесие с определенным распределениемкомпонентов смеси вдоль оси трубки, зависящим от молекулярных весов компонентов,25 парциального состава смеси, частоты и до. бротности акустического резонанса, амплитуды импульса электрического напряжения,В результате парциальный состав смесивдоль оси газоразрядной трубки настолько30 меняется, что вызывает значительно изменение параметров лазерной среды, приводящее к падению мощности излучениявплоть до нуля,Установление градиентов температур и35 концентрационные изменения, связанные сэтими градиентами, во внимание можно непринимать, поскольку бародиффузионныйпроцесс, протекающийпод влиянием резонансного.поля давлений, во много раз ак 40 тивней.Расчеты, сделанные с такими предположениями, подтверждаются экспериментально.Таким образом, эффект повышения45 мощности излучения путем использованияимпульсного возбуждения превращаетсяпри резонансных частотах возбуждения всвою противоположность - снижение мощности и даже срыв генерации, вызванное1814472 лучения при возбуждении газа на.резонансной частоте почти не меняется.Минимальная скорость перемещениягазовой смеси вдоль разрядной трубки (ско-.рость прокачки) должна превышать скорость бародиффузионного разделения смеси,происходящего в условиях импульсногоразряда. Неравномерность парциальногосостава смеси по достижении минимальной1 О скорости прокачки снижается до уровня,при котором не происходит заметногоуменьшения выходной мощности,Формула изобретения 1 БСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЛАЗЕРЕ С ЗАМКНУ,ТЫМ КОНТУРОМ НА РАБОЧЕЙ СМЕСИ ИЗ С 02, М 2 И.Не, включающий прокач ку рабочей смеси вдоль разрядной . трубки и подачу на электроды разрядной трубки импульсного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при перестройке частоты 2 Б повторения импульсов за счет уменьшения зависимости мощности излучения от частоты возбуждения разряда, рабочую смесь прокачивают вдоль разрядной трубки со скоростью Ч, удовлетво-. 30 ряющей условию:пя 0(1-С )огас величине скорости диффузии, а следовательно, и скорости разделения компонентов, а также слабой зависимости мощности излучения от изменения парциального состава смеси вблизи оптимального значения. При наличии этих свойств перемещение газовой смеси вдоль оси газоразрядной трубки равносильно перемешиванию смеси и установлению таких отклонений парциального состава, при которых мощность изс-о 1+11 К +7 К2где п - номер типа колебаний возбуждаю щейся в разрядной трубке стоячей звуковой волны, соответствующий наиболее высокой из диапазона перестройки частоте звукового резонанса;. - длина разрядной. трубки; О - коэффициент взаимной диффузии СО 2 и Не;ЬС - допустимое для Не отклонение концентрации;К 1 и Кз - отношения парциальных давлений СО 2 и йг соответственно, к парциальному .давлению Не.