Импульсный проточный лазер

(5) Н 01 8 3 2 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ГосудАРстБенный номитет ссспО делдм изОБРетений и откРьпъ,бб; ", Б .ра-ов Б,Ю, и др. Нмпулъсныйпазег с высокой частотой повторенияимпульсоз: Теплофизика высоких темпера гу 11, т. 15, вып. 5, с. 972, 1977,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 11" 2638817/25,кл, Р 01 Б 3,22., 22.0 б,78 (прототип),")(Б "01 ПУЧЬСНЫЙ ПРОТОЧЬЙЛАЗЕР сод ржащий поршень, размещенный в разрядной камере с электродами и соединенный посредством кривошипно-шатун;:ого механизма с маховымколесо," и теплообмен ик, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, уменьшениягабаритов и повышения наде,-.ности,теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру.2. Лазер по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что электроды расположены в стенках разрядной камеры перпендикулярно ходу поршня, при этом поршень и участки теплообменника, расположенные со стороны разрядной камеры, электрически изолированы от электродов.3. Лазер по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что один из электродов разрядной камеры совмещен с поршнем, а другой - с торцевой поверхностью теплообменника на входе в разрядную камеру, стенки разрядной камеры выполнены диэлектрическими.4. Лазер по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в него введен регенератор, совмещенный с теплообменником,Изобретение относится к областиквантовой электроники и может бытьиспользовано при создании импульсныхпроточных газовых лазеров,Известен газовый импульсный проточный лазер 11, работающий в импульсно-периодическом режиме, содержащийкамеру с электродами, оптическийрезонатор и замкнутый газовый трактс теплообменником и средством для ,"и,перекачки газа.Наличие потребляющего внергиюсредства для прокачки газа приводитк уменьшению КПД лазера. При этомс увеличением частоты следованияимпульсов необходимая для прокачкигаза степень сжагия и расход газаувеличиваются, в результате чегозатраты энергии на прокачиваниегазовой сред возрастают.20В известном лазере .2 средство для прокачки газа по замкнутомугазовому тракту состоит из снабженных клапанами стенки и порция, сое - диненного с колесом посредством25 кривошипно-шатунного механизма, При этом для прокачки газа используется часть энергии, вкладываемой в газ в разрядной камере,-гНедостатком этого устройства явля -"ется наличие клапанов на поршне и на стенке, что усложняет конструкцию и уменьшает надежность рабо гы устройства, Наличие замкнутого газового тракта увеличивает габариты уставов ки и также усложняет ее конструкцию,Целью изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение надежности лазера.Эта цель достигается тем, что 4 О теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру. В таком лазере электроды могут быть расположены на стенках разрядной камеры перпендикулярно ходу поршня 45 при этом поршень и участки теплообменника, расположенные со стороны разрядной камеры, электрически изолированы от электроцов, или один из электродов разрядной камеры совме щен с поршнем, в разрядную камеру, а стенки разрядной камеры вь.полнены диэлектрически. В лазер может быть также введен регенератор, совмещенный с теплообменником. 55На фиг, 1 показана принципиальная ,схема устройства; на фиг. 2-6 - основные положения подвижных частей уста2новки в процессе работы. на фиг, 7Р-диаграмма термодинамическихпроцессов, происходящих с азонойсмесью в камере для создания инверсной заселенности,Предлагаемое устройство состоит изразрядной камеры 1 с электродами,оптического резонатора 2, поршня 3прямоугольного сечения с кривошипношатунным механизмом и маховым колесом 4, совмещенных тецлообменника. 5 и регенератора 6, установленных непосредственно на входе в разрядную камеру с герметичной полости 7.В качестве электродов могут бытьисгользованы поршень и торцевая поверно .ть теплообменника со сторонывхода в разрядную камеру,. тогда стенки разрядной камеры выполнены издиэлектрического материала.Устрйство работает следующим образом.С помощью электродвигателя, вал которого жестко связан с осью махового колеса 4, маховое колесо раскручивается до заданной угловой скорости. В некоторьй момент времени когда поршень занимает гвложение А (см, фиг, 2) в камере 1 осуществляется импульсный подвод электроэнергии, в результате чего создается инверсная заселенность. Через нек:эторое время достигается порогоэьгй коэффициент усиления и в объеме камеры происходит генерация мощного потока световой энергии. Вместе с этим происходит релаксация колебательнойэнергии молекул в теплову. энергию, т.е, в объеме газовой средь, находящеся в камере, происходит импульсное выделение тепловой энергии (на Р 7- диаграмме (см. фиг, 7 - процесс8-8 ), в результате чего гаэ в камере нагревается при практически постоянном объеме (поршень за это времяперемещается на незначительную величину).Возникающая в камере сила давлениягазовой смеси, воздействуя на поршень, сообщает ему импульс, часть же газа расширяется в полость теплообменника, В результате Инерции махового колеса и сообщенного импульса поршень перемещается в положение В (см, фиг. 3, на РЧ-диаграмме см. фиг. 7 - процесс 8 -9). Пройдя нвкнюю "мертвую" точку поршень начинает обратное движение по направлению к теплообмен 7134нику, вытесняя через каналы теплообменника остатки газовой смеси вгерметическую полость 7 (см, фиг. 4,5,на РЧ-диаграмме - фиг. 7 - процесс 9-11). Пройдя положение верхней"мертвой" точки П (см. фиг. 5) ивытеснив весь газ из полости разрядной камеры, поршень начинает обратноедвижение,При этом через теплообменник 5 в 1 Оразрядную камеру засасывается свежая(охлажденная и регенерированная) газовая смесь (на РЧ-диаграммесм. фиг, 7 - процесс 11-8). В положении А (см. фиг. 2, 6), когда поршеньотодвигается на расстояние размеровкамеры, вновь осуществляется импульсный подвод энергии, и цикл повторяется, В результате реализуется импульсно-периодический режим генерации щмощных потоков световой энергии,После выхода лазера на рабочийрежим от разгонного электродвигателяотключается питание, и он может быть 4использован как дополнительная масса к маховому колесу или в качестве электрогенератора для питания отдельных элементов установки.Так как поршень совершает возвратно-поступательные движения, то в теплообменнике возникают колебательные процессы, частоты которых зависят от средней скорости звука г;зоной смеси и длины каналов теплообменника. Меняя длинч каналов и согласуя.тем самым соответственную частоту колебаний газовой среды в теплообменнике с частотой вращения поршня, можно добиться оптимального с точки зрения гидравлических потерь режима работы установки.В то же время, как известно, теплосъем при колеблющейся газовой среде улучшается.Таким образом, использование изобретения позволнт упростить конструкцию, уменьшить габариты и повысить надежность работы лазера.38 Подписное ственного комитета СССР бретений и открытий -35, Раушская наб д, 4/5