Импульсный газоразрядный лазер

, 743 51) 1 Б 3 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ активным элементом екционном электрон ство возбуждения,размещен гревателе включающе конденсанях, иным в с У 21В.Ф.Москаленко.С.Скоз и Н.А,Ш и устро импульс й трансформато ммутатор, о т торы и ч к я тем, что, с цел ильности мощности ю повыше и времен 8. 8)39476.4211,я ста 331-945,полнительно система т ния истабил ерморегуляторы кото ой креплен на опорах со сто а резонатора и эл с термодатчиками, каждой секции эле 54 ЛАЗ одктри ухого зе в,счески полож нагре связаны роными втеля. зо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Патент США 11945, опублик. 197Патент США 393опублик. 1976. 57) 1. ИМПУЛЬСНЫЙ ГАЗОРАЗРЯД на парах химических элемен жащий излучатель с оптическ атором, закрепленным на сте ных характеристик излучения, в излучатель введены устройство возбужде743528 2, Импульсный газоразрядный лазерпо п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что опоры терморегуляторов выполненыв виде стержней, соединенных с помо-.щью фланцев с основными стержнямирезонатора и имеют с ними соизмеримый диаметр,3. Импульсный газоразрядный лазерпо пп.1,2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что,с целью повышения эффективности возбуждения, в устройстве возбуждения первичная обмотка импульсного трансформатора выполнена в видесекций, соединенных с зарядными конденсаторами параллельно коммутатору,чапример, таситрону, а вторичная об 1Изобретение относится к области квантовой электроники, а более конкретно. - к устройству импульсных газо- разрядных лазеров на парах металлов, предназначенных для применения в сис темах со стабильными временными процессами.Известен газоразрядный лазер на парах металлов, содержащий излучатель с оптическим резонатором и электро" 10 нагревателем, внутри которого распо" лагается центральная часть активного элемента, в которой образуются пары металла при нагреве и возбуждается электрический разряд от источника или устройства возбуждения, находящегося вне лазера.Выходные окна активного элемента в этой конструкции лазера находятся вне нагревателя, что приводит к ин О тенсивной конденсации на них паров металла и, вследствии этого, к сокращению долговечности.Указанный недостаток устраняется в конструкции импульсного лазера на парах галогенидов металлов, являющегося наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции.Известный лазер содержит излучатель с оптическим резонатором, закрепленным на стержнях и активным элементом, помещенным в секционный электронагреватель, в котором температура мотка трансформатора и электроды активного элемента зашунтированы конденсатором, емкость которого на порядок величины меньше суммарной емкос; ти зарядных конденсаторов.4, Импульсный газоразрядный лазер по пп.1,2,3, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что,с целью оперативного контро. ля уровня мощности при дистанционном управлении, в излучатель со стороны глухого зеркала резонатора введена и закреплена на опорах система сигнализации, выполненная в виде фотодатчика, электрически связанного с уси" лителем постоянного тока и исполнительным механизмом, например реле. 2крайних секций, где размещены оптические окна, выше температуры средней секции, где размещен разрядный канал активного элемента. Источник возбуждения расположен вне лазера и включает в себя импульсный трансформатор, конденсаторы и коммутатор.В рассматриваемом лазере отсутст-вуют средства для стабилизации температуры секций электронагревателя, мощности импульсов генерации, временных характеристик излучения, т.е. не стабилизированы время возникновения импульса генерации относительно времени прихода импульса запуска и длительности импульса генерации; велики общие габариты лазера (вместе с источником возбуждения); отсутствуют средства для оперативного контроля мощности генерации при дистанционном управлении работой лазера; мала эффективность возбуждения из-за размещения устройства возбуждения вне излучателя лазера.Целью изобретения является устранение указанных недостатков, повышение стабильности, мощности и временных характеристик излучения, а также повышение эффективности возбуждения.Указанная цель достигается тем, что в излучатель введены устройство возбуждения и дополнительно система термостабилизации, терморегуляторыкоторой закреплены на опорах со стороны глухого зеркала резонатора и электрически связаны с термодатчиками, расположенными в каждой секции электронагревателя, также тем, что опоры терморегуляторов выполнены в виде стержней, которые с помощью фланцев соединены со стержнями оптического резонатора и имеют с ними 10 соизмеримый диаметр; также тем, что в устройстве возбуждения первичная обмотка импульсного трансформатора выполнена в виде секций, соединенных с зарядными конденсаторами параллель но коммутатору, например, таситрону, а вторичная обмотка трансформатора и электроды активного элемента зашунтированы конденсатором, емкость которого на порядок величины меньше сум марной емкости зарядных конденсаторов; кроме того, в излучатель введена и закреплена на опорах система сигнализации, выполненная в виде фотодатчика, электрически связанного с 25 усилителем постоянного тока и исполнительным механизмом, например, реле,Система терморегулирования с датчиками температуры в каждой секции обеспечивает повышенную температуру ,30 на окнах активного элемента по сравнению с температурой в средней части и постоянство этих температур во время работы, что в свою очередь позволяет поддерживать постоянное давление паров металла, например ртути.Постоянство давления паров обеспечивает долговременную стабильность средней мощности генерации лазера.Долговременная стабильность сред ней мощности генерации обеспечивается также конструкцией резонатора излучателя с дополнительными опорами, создающими жесткость пространствен-.ной фермы, которая в свою очередь 45 обеспечивает жесткость и стабильностьюстировки оптического резонатора.Стабильность импульсной мощности и временных характеристик генерации достигается за счет размещения схемы возбуждения в излучателе и выполнения устройства возбуждения с секционированной первичной обмоткой импульсного трансформатора и параллельным коммутатору соединением секций с зарядными конденсаторами и выбором в качестве коммутатора таситрона.Эффективность возбуждения достигается за счет снижения индуктивности всех цепей устройства возбужденияпри его размещении внутри излучателяи шунтирования вторичной обмоткитрансформатора конденсатором, емкостькоторого на порядок величины меиьшесуммарной емкости зарядных конденсаторов.На приведенном чертеже изображеноустройство предложенного импульсногогазоразрядного лазера на парах химических элементов.Лазер содержит активный элемент 1,который помещен в электронагреватель2, образующий три секции - 3,4 и 5.Внутри каждой секции электронагревателя размещаются датчики температуры(терморегуляторы) 7, периодическивключающими электронагреватель такимобразом, чтобы температура секций 3и 5 постоянно превышала температуруру секции 4,Электронагреватель с активнымэлементом размещается в оптическомрезонаторе, образованном тремя опорными стержнями 8 и юстировочными головками 9, закрепленными на фланцах10. Между опорными стержнями резонатора расположены три дополнительныхстержня 11, закрепленные во фланцах.Дополнительные стержни продолжаютсяза резонатор со стороны глухого зеркала и образуют пространственную ферму для крепления терморегуляторов иэлементов устройства возбуждения активного элемента, которое состоит изимпульсного трансформатора 12, коммутатора 13 и накопительных или зарядных конденсаторов 14.Для снижения индуктивности схемыимпульсный трансформатор, выполненный на ферритовых кольцах, содержитнесколько первичных обмоток (например, 4), включаемых параллельно. Кроме того, накопительная емкость схемы(зарядные конденсаторы) разбиваетсяна группы по числу первичных обмотоктрансформатора, которые конструктивно располагаются вокруг коммутатора,в качестве которого применяется таситрон, Вторичная обмотка импульсного конденсатором 15 (обостряющая емкость), емкость которого на порядоквеличины меньше суммарной емкостизарядных конденсаторов.За глухим зеркалом резонатора, наюстировочной головке размещается фо743528 механизмом может служить реле, с помощью которого включается автоматическая система управления выходной мощностью,Составитель Н.БерлинРедактор Н.Сильнягина Техред А.Кравчук Корректор И.Муска Заказ 3393 Тираж 632 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 тодатчик 16 (например фоторезистор) системы контроля выходной мощности, соединенный электрически с усилителем постоянно. о тока 17 и исполни 5 тельным механизмом, например реле,Лазер работает следующим образом.Вначале включаются все секции электронагревателя 2 и температура активного элемента начинает повьппаться. При достижении н;обходимой температуры в секции 4, например, 80 100 С, регулятор температуры отключает электронагреватель только этой секции, Температура в секциях 3 и 5 15 продолжает повышаться до заданной температуры, например, 130-150 С, после чего нагреватели этих секций также отключаются.В дальнейшем температура средней 20 секции, а также заданный перепад температур между секцией 4 и секциями 3,5 поддерживаются автоматически с заданной точностью, путем периодического включения отдельных секций элек тронагревателя, позволяет поддерживать оптимальное давление паров химического элемента и тем самым стабилизировать выходную мощность и длительность импульса генерации в заданных 30 пределах. Благоцаря тому, что температура крайних секций электронагревателя поддЕрживается всегда вьппе температуры средней секции, предотвращается оседание паров химического элемента на окнах разрядной трубки.Накопительная емкость зарядных конденсаторов в устройстве возбуждения заряжается от внешнего источника высокого напряжения. При подаче под жигающего импульса на сетку таситрона конденсаторы разряжаются через секции первичной обмотки импульсного трансформатора и коммутатор. Возникающий на вторичной обмотке трансфор матора импульс тока заряжает шунтирующую электроды активного элемента емкость до напряжения, которая определяется временем запаздывания пробоя в активном элементе. Так как давление паров металла стабилизировано, оказывается стабилизированным и время запаздывания пробоя.Уменьшение индуктивности первичной цепи устройства возбуждения увеличивает крутизну импульса напряжения на вторичной обмотке трансформатора, величина которой на порядок величины меньше суммарной емкости зарядных конденсаторов, что дает возможность увеличить энергию, запасенную в обостряющей емкости за время запаздывания пробоя активного элемента. Тем самым повьппается выходная мощность генерации, а применение в качестве коммутатора таситрона, имеющего высокую стабильность задержки анодного тока относительно тока сетки, позволяет увеличить стабильность выходной импульсной мощности генерации, так как (саморазвивающийся) разряд зарядных конденсаторов первичной цепи за счет утечки стабилизируется, и, следовательно, стабилизируется энергия,передаваемая во вторичную цепь трансформатора. Кроме того применение та-,ситрона снижает общую нестабильностьвозникновения импульса генерации относительно импульса запуска. Лазерное излучение, выходящее через заднее глухое зеркало, попадает на фотоприемник, с которого электрический сигнал, пропорциональный средней выходной мощности, подается на усилитель постоянного тока и исполнительный механизм, Исполнительным