Лазер на парах металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ. РЕСПУБЛИК 80 сю Н 01. 3/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ ВГОРСКОМУ СВ Полунин,оров укторскроения ПТЗ 1974,Измеритель- вания параметосФеры. Сборка", Томск,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Специальное констбюро научного приборос"Оптика" СО АН СССР(56) 1. Бохан А.А. и дУ 1, с.160-161.2. Кирилов А.Е, и дные приборы для исследров ириземных слоев атник статей СКБ НП "Опт1977, с.59-79 (прототи(54) (57) 1. ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ,содержащий газоразрядную трубку,размещенную в резонаторе, накопительную емкость, блок зарядки накопительной емкости, коммутатор со схемойзапуска, подключенный к накопительной емкости и к индуктивности, шунтирующей гаэоразрядную трубку, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения частоты повторенияимпульсов генерации энергии в импульсеи средней мощности генерации, парал-лельно газоразрядной трубке подключенблок управления разрядом с сопротивлением в проводящем состоянии меньшимсопротивления газоразрядной трубки впроводящем состоянии, подключенныйчерез блок аадержек к схеме запускакоммутатора,7807782. Лазер по п.1, от"ли ч а ю- сопротивление каждой последующейщ и й с я тем, что блок" упРйвления , трубки в проводящем состоянии меньшеразрядом выполнен ввиде одной йли ",сопротивления основной газоразряднесколькйх"газоразрядных трубок, под- ной трубки и предыдущей в проводящемключеййых через блокизадержек" к "состоянии. " оСновйой газоразрядной трубке причем:Фжя.;о. . - .; -"1" ""2Изобретение отйосится к области ный период остается проводящей вквайтовой электроники и.может быть газоразрядном промежутке продолжаетиспользбъайо при созданий лазеров течь ток, который поддерживает высо-,йа йарах металлов с повышенной им-кую концентрацию электронов в разпульсной мощностью излучения -и высо ряде и способствует еще большемукой частотой повторения импульсов заселению метастабилей,Йзучеййя,"."Все это приводит к увеличению вреИзвестен лазер на парах металловГ 1мени, в течение которогоплазмаразогрев рабочего вещества в котором должна прийти в исходное состояние -" -производится высбкотемЫратурным1 О перед последующим импульсом тока,нагревателем," а накачка осупесгвляет- а значит к ограничению частоты сле- .1 4 ся импульсно периодитесКим рамрядом. - дования импульсов. Кроме того "па- Такая-койструкцйя"характеризуется разитнаянакачка газовой активнойнйзИГмййадежноСтьм иэффектЗФМос-среды приводит к уменьшению энергии-тъюв .-. -"- ". в .- . -. - 15 генерации в импульсе и средней мощНаиболее близким к йзобретению " йости генерации. а:Ф л.Цй .Ы% :".-с:М. е" .:ь ВФк " : м". п.,сааФЮЮФЙЬФ 2"по технической сущности является Целью изобретения является увелазер на парах металлов 2 с высокой личение частоты следования импульсовчастотой "повторения -импульсов"излу- генерации, увеличение энергии в имФения"," йакачка й разогрев- активйого 2 О пульсеисредней мощности генерацииобъема в котбром осуществляется им- путем уменьшения "паразитной" накач"пульснопериодическим разрядом. Ла-,Киили уменьшения амплитуды и длизерсостоит из газоразрядной трубки, тельностй токов через активный объ"фезонатора, накопительной емкости, ем за время "после импульса генерации" коммутатора, блока зарядкй и йндук до начала послеДующего импульса воз , = "тивноСти шунтирующей газоразрядную. буждения.трубку.Для этого предлагается часть токаЪ известной койструкции лазера "или "весь ток, текущий через газораз генерация происходит на переднем Рядный пРомежуток после прохожденияФронте импульса тока и длится 20- "зО"импульса генерации, отвести в допол 30 нс, в товремя" какимпульс"тока . нительйые"элементы лазера или исполь"длйтся 200-300 нс. ПослепрФкраще- "зовать для накачки дополнительныхния генерации накопительная емкость " газоразрядных трубок,что также увели "продолжает разрйвйться черезактив- "чивает КПД лазера по энерговкладу файф"йун"среду газоразрядной трубки"и-- в "газоразрядную трубку.35остальная энергия импульса накачки Цель достигается тем, что в ларасходуется бесполезно. Более "того, зере на парах металлов, содержащемйрй этом происходит дополнительная размещенную в резонаторе газоразионизацияплазмы,йовьйПеййе темПера- ."РядМую трубку, накопительную емкостьтуры газа, создается повышенная 4, блок заРядки накопительной емкостизаселенность метастабилей. После . коммутатор "со схемой запуска под-окончания импульса тока- йроизводится - ключеннЪй к накопительной емкости чзарядка накопительной емкости и в и к индуктивности, шунтирующей га= сМязй С тж;что"ййЪЯй"Ъ йФЖ 7%Пульс. зоразрядную трубку, параллельно га78077 3зоразрядной трубке подключен блокуправления разрядом, сопротивлениекоторого в проводящем состоянии меньше сопротивления газоразрядной трубкив проводящем состоянии, запускаемыйчерез блок задержки от Системы запуска коммутатора.В качестве блока управления разрядом может быть использована однаипи несколько газораэрядных трубок, 10подключенных через блоки задержекк основной газоразрядной трубке,причем сопротивление каждой последующей трубки в проводящем состоянии меньше сопротивления предыдущих 15газоразрядных трубок в проводящемсостоянии.На фиг. 1 приведена схема лазерана парах металлов. Лазер содержитгазоразрядную трубку 1, резонатор 2,накопительную емкость 3, коммутатор4) блок зарядки накопительной емкости 5, индуктивность б блок управления разрядом 7, блок задержек 8,На фиг.2 приведена схема лазера 25на парах металлов, в котором блокуправления разрядом выполнен из нескольких газораэряднь 1 х трубок 1 1 - 1с блоками задержек 8.Лазер, схема которого приведена З 0нафиг.1, работает следующим образом.Блок зарядки 5 заряжает накопительную емкость 3 до рабочего напряжения по цепи индуктивности 6, шунти- .рующей газоразрядную трубку 1. Импульс запуска коммутатора ч проходитна сетку коммутатора и в блок задержек 8. При срабатывании коммутаторанапряжение подается на электродыгаэоразрядной трубки 1, В газоразрядной трубке развивается импульсныйэлектрический разряд. На переднемфронте импульса тока происходит накачка активной среды лазераь создает 45ся инверсная населенность и формируется импульс лазерного излучения,К моменту окончанияимпульса генерации импульс запуска проходит блок задер,жек 8 и запускает блок управлення раз 50 рядом 7, который шунтирует разряд в газоразрядной трубке 1 сопротивлением меньшим, чем сопротивление плазмы разряда, уменьшая тем самым ток, протекающий через газоразрядную трубку11 55 1 и снимая "параэитную накачку. Лазерное излучение формируется с помощью резонатора 2. 8 4Лазер, схема которого приведена нна фиг.2, работает следующим образом, Блок зарядки 5 заряжает накопительну 1 о емкость 3 по цепи индуктивности 6, При срабатывании коммутатора ч напряжение подается на электроды гаэоразрядной трубки 1 и в блоки задержек 8. К моменту прохождения импульса генерации в газоразрядной трубке 1 импульснапряжения про 1ходит блок задержек 8 и напряжение прикладывается к газоразрядной трубкегде также развивается импульсный Я)разряд происходит накачка активной среды и формируется импульс генерации. В момент окончания импульса генерации в газоразрядной трубке 1 импульс напряжения проходит второй блок задержек 8, и напряжение прикладывается к газоразрядной трубке 13) где также осуществляется накачка среды и т.д.Для каждой из газоразрядных трубок лазерное излучение формируется с помощью резонаторов 2.ФВ случае необходимости получения максимальной мощности генерации все газоразрядные трубки могут быть раз" мещены на одной оптической оси, при этом все последующие трубки работают в режиме усилителей генерации предыдущих трубок, а между ними вводятся оптические линии задержки, позволяющие совмещать во времени импульсы генерации от разных трубок. Отвод "паразитной" накачки в дополнительные элементы или дополнительные газоразрядные трубки увеличивает скорость рекомбинации и позволяет плазме.разряда более быстро возвратиться в исходное состояние перед импульсом возбуждения. При этом обеспечивает" ся большая однородность параметров импульсной плазмы,таких как газо" вая температура, концентрация атомов рабочего вещества, концентрация электронов. Все это позволяет увеличить предельно возможную частоту повторенная импульсов генерации, энергию в имйульсе и среднюю мощность генерации лазеров на,парах металлов,Особо важное значение предлагаемое устройство имеет при создании лазеров с большими актйвиыми объемами при больших удельныхмощностях накачки, где появляется необходимость отвода тепла из объема лазеров.,йо делам изобретений113035, Москва, Ж, Ра филиал ППП "Патент", г гунова Корректо Подписа СССРытийнаб., д. 4/5