Способ изготовления активного элемента газового лазера

(5)5 Н 01 8 ЗРОЗ ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСвел ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ЗЛЕМЕНТА ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА,включающий изготовление оболочки, вспомогательной трубки, закрепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов,шлифовку торцов активного элемента подуглом Брюстера и герметизацию, о тл и ч вю щ и й с я тем, что, с целью увеличениястабильности выходных параметров излучения и процента выхода приборов, креплеИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при изготовлении активных элементов газовых лазеров,Известен способ изготовления стеклянного активного элемента газового лазера, заключающийся в изготовлении капилляра, вспомогательной трубки и оболочки, Концы капилляра жестко ввариваются в оболочку. одновременно привариваются вспомогательные трубки, затем производится шлифовка торцов активного элемента под углом Брюствра, монтаж электродов, герметизация оболочки и наклейка оптических окон.(.Б 2, 950147 А 1 ние по крайней мере одного конца капилляра производят перед шлифовкой торцов активного элемента под углом Брюстера нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосновения с капилляром по периметру, аналогичным образом закрепляют капилляр по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки, после чего герметизируют оболочку с одного конца, монтируют катод и герметизируют обо. лочку с другого конца,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что второй конец капилляра закрепляют обжимом по периметру в трех точках при з последовательном нагревании вспомогательной трубки до температуры размягче- . ния стекла у края вспомогательной трубки и в промежутке между первым креплением и а местом соединения ее с торцом оболочки. Указанный способ обладает существенным недостатком - невысоким процентом выхода приборов из-за нарушений герметичности оболочки в процессе изготовления, технологической обработки активных элементов и в рабочем режиме, которые происходят при несогласовании КТР ввариваемого капилляра и оболочки. Кроме того, жесткое соединение в данной конструкции в рабочем режиме (при протекании тока в капилляре) приводит также к нарушению герметичности оболочки из-за напряжений в стекле, возникающих вследствие разницы в удлинениях капилляра и оболочки, так как5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 они находятся в разных температурных режимах.Известен способ изготовления активного элемента газового лазера, заключающийся в изготовлении капилляра, диафрагмы, пружины, оболочки, креплении капилляра в оболочке, монтаже электродов и герметизации оболочки при соединении ее со съюстированными зеркалами, Капилляр внутри оболочки закрепляется с помощью диафрагмы из гибкого изолирующего материала и пружин.Этот способ также обладает существенным недостатком - нестабильностью выходных параметров излучения иэ-за возможности осевого и поперечного перемещений капилляра при воздействии механических нагрузок, так как диафрагма и пружины выполнены иэ гибкого материала, Кроме того, для плотного обжима капилляра изолирующей диафрагмой и плотного прижима диафрагмы к внутренней поверхности оболочки с помощью пружин (чтобы разряд не развивался вне капилляра) необходимо, чтобы изолирующая диафрагма была не только гибкой, но и пластичной, Это в процессе работы может привести к деформациям диафрагмы, разьюстировке лазера, а следовательно, к изменению выходных параметров излучения,Наиболее близким к изобретению является способ изготовления активного элемента газового лазера, включающий изготовление оболочки, вспомогательной трубки, закрепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов, шлифовку торцов активного элемента под углом Брюстера и герметизацию.Недостатками известного способа являются невысокая стабильность выходных параметров излучения лазера и низкий процент выхода приборов из-за того, что крепление капилляра осуществляется односторонне, т.е, консольно, что при нежестком креплении в поддерживающей трубке капилляра, обусловленном невозможностью точного подбора внешнего диаметра капилляра и внутреннего диаметра поддерживающей трубки для создания плотной посадки капилляра, приводит к разьюстировке лазера, а следовательно, к изменению выходных параметров излучения.Целью изобретения является увеличения стабильности вцходных параметров излучения и процента выхода приборов,Указанная цель достигается тем, что по способу изготовления активного элемента газового лазера, включающему изготовление оболочки, вспомогательной трубки, закрепление капилляра внутри оболочки, монтаж электродов, шлифовку торцов активного элемента под углом Брюстера и герметизацию, крепление по крайней мере одного конца капилляра производят перед шлифовкой торцов активного элемента под углом Брюстера нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосновения с капилляром по периметру, аналогичным образом закрепляют капилляр по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки, после чего герметизируют оболочку с одного конца, монтируют катод и герметизируют оболочку с другого конца. Второй конец капилляра закрепляют обжимом по периметру в трех точках при последовательном нагревании вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла у края вспомогательной трубки и в промежутке между первым креплением и местом соединения ее с торцом оболочки.На фиг,1 изображен трехэлектродный активный элемент газового лазера: на фиг.2 - то же, двухзлектродный.В герметичную оболочку 1 со смонтированным в ней катодом 2 вварены соединенные с прианодными торцевыми узлами 3 вспомогательные труби 4, в которых закрепляются обжимом по всему периметру 5 и по периметру в 3-х точках б капилляр 7 с обоих концов. Прианодные торцевые узлы 3 сошлифованы под углом Брюстера.В двухэлектродной конструкции (фиг,2) один конец капилляра (со стороны анода) может закрепляться как и в трехэлектродной конструкции, второй конец - в двух сечениях по периметру в трех точках 5 и б.Способ изготовления стеклянного активного элемента трехэлектродной конструкции осуществляется следующим обрзм, Изоавиаюс два рианодных узла 3 путем высокочастотной пайки стекло- металл (например,С 52-1-ковар), к ним привариваются вспомогательные трубки с внутренним диаметром больше внешнего диаметра капилляра, снабженные стеклянными "юбочками" (торцевыми частями оболочки), Капилляр 7 дпя закрепления в оболочке одним концом вставляется во вспомогательную трубку и крепится в ней нагреванием края вспомогательной трубки до температуры размягчения стекла и обжимом ее до соприкосноеения с капилляром по периметру в трех точках в промежутке между первым креплением и местом соединения вспомогательной трубки с торцом оболочки (с "юбочкой" ).Таким же образом осуществляетсякрепление капилляра во вспомогательнойтрубке 4, соединенной со вторым прианодным узлом 3.Аналогичным образом осуществляетсякрепление капилляра по стороны анода в 5двухэлектродной конструкции фиг.2), другой конец капилляра в этой конструкции закрепляют обжимом по периметру в трехточках при последовательном нагреваниивспомогательной трубки до температуры 10размягчения стекла у края вспомогательнойтрубки и в промежутке между первым креплением и местом соединения ее с торцомоболочки;Для устранения возможного "залипания" стекла вспомогательных трубок к стеклу капилляра при обжиме на конццкапилляра заблаговременно наносится суспензия кварцевого порошка в спирте, либо. капилляр изготавливается из стекла с температурой размягчения выше, чем температура размягчения вспомогательных трубок(например, вспомогательные трубки изго тавливаются из стекла С 53-1 с Трз =585 С,а капилляр из тугоплавкого химически стойкого стекла С 48-3 с Тразм. = 810 С),Благодаря плотному обжиму трубки повсему периметру капилляра разряд замыкается на электроды через капилляр.Так как капилляр крепится жестко в оболочке путем обжатия, а не вваривания, притехнологической обработке и в процессе работы активного элемента, когда капилляр иоболочка находятся в различных температурных режимах, разница в удлинениях капилляра и оболочки не приводит кнарушению герметичности оболочки, таккак под действием осевого усилия, возникающего при термическом расширении (сжатии) оболочки и капилляра, капилляр 40проходит по плотной посадке без нарушения целостности герметичной оболочки, тоесть процент выхода годных изделий увеличивается. Благодаря операции обжатия возможно жесткое крепление капилляра в оболочке с двух концов, тем самым устраняется консольность в креплении капилляра, что, в свою очередь, приводит к увеличению стабильности мощности и частоты излучения лазера.Наличие трехточечного обжима позволяет производить более технологичное крепление капилляра в оболочке активного элемента, так как при сборке активного эле-: - мента и шлифовке торцов под углом Брюстера, капилляр закреплен в каждой вспомогательной трубке в двух сечениях, что предотвращает неосевое взаимное перемещение капилляра и вспомогательных трубок. Крепление капилляра с одного конца только трехточечными обжатиями позволяет в двухэлектродной конструкции активного элемента осуществлять выход разряда на катод без дополнительных конструктивных изменений капилляра (прорезей, пропилов, сверлений).Кроме того, возможно использование для изготовления оболочки и капилляра стекол разного состава например, для изготовления капилляра тугоплавкое химически стойкое стекло С 48-3, а для изготовления оболочки - стекло С 52-1, не обладающее этими свойствами).Предлагаемый способ изготовления активных элементов газовых лазеров является универсальным, позволяющим использовать его как при изготовлении двухэлектродных конструкций, так и при изготовлении трехзлектродных конструкций стеклянных элементов газовых лазеров.Изобретение найдет широкое применение при создании стеклянных активных элементов для кольцевых лазеров, для стабилизированных линейных лазеров и особенно при создании малогабаритных лазеров.9501474 Риг, 1Составитель Редактор Е. Гиринская Техред М,Моргентал Корректор В, Петраш Заказ 4052 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101