Проточный газовый лазер

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1718314 3./22 51) 5 ИЯМЕ ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ . ОПИСАНК АВТОРСКОМ кладной бирский И.Вязобра,дискака для к квантовой пользовано в ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(71) Институт теоретической и примеханики СО АН СССР и Новосигосударственный университет(56) Патент СВА )ч. 4058778.кл. 331-94,5, опублик. 1977.Патент США М 4099143, .кл, 331-94,5, опублик. 1978. Изобретение относитсяэлектронике и может быть испроточных газовых лазерах,Известен мощный проточный газовый. . лазер. непрерывного действия, содержащий размещенные в герметичном корпусе осевой вентилятор для перемещения рабочего газа по замкнутому контуру, подключенную к внешнему источнику питания систему элеКтродов для поддержания возбуждающего электрического разряда в газе, оптический резонатор. для вывода излучения и теплообменник, обеспечивающий охлаждение нагретого в зоне разряда рабочего газа.Использование вентиляторов. создаю-:. щих на выходе газовый поток, сечение которого значительно отличается от формы разрядного промежутка, приводит к необходимости преобразования формы сечения йотока газа, что связано с усложнением конструкции корпуса лазера и увеличением его габаритов.(54) ПРОТОЧНЫЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР (57) Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в проточных газовых лазерах. Сущность изобретения; в герметичном корпусе лазера расположены средство для прокачки газа и теплообменник. Средство для прокачки газа и теплообменник совмещены и выполнены в виде вращающегося полого вала, На наружной поверхности вала установлены реобразованные тонкостеннымими. В полости вала расположена трубподачи хладагента. 8 ил,Наиболее близким по техническои сущности к изобретению является проточный газовый лазер с замкнутой системой циркуляции газа, содержащей размещенные в герметичном корпусе диаметральный вентилятор, служащий для перемещения рабочего газа по замкнутому контуру, систему электродов для возбуждения газа электрическим разрядом, оптический резонатор и теплообменник.Диаметральный (поперечно-поточный или тангенциальный) вентилятор, ротор которого имеет относительно небольшой диаметр и большую осевую длину, формирует поток газа с сечением в виде вытянутого прямоугольника, соответствующего форме разрядного промежутка,Недостатком известного лазера является наличие в его корпусе громоздкого теплообменника, увеличивающего габариты лазера и создающего значительное гидравлическое сопротивление для протекающего20 25 30 35 40 через него рабочего газа, что требует повышенных расходно-напорных характеристик вентилятора, Кроме того, изготовление диаметрального вентилятора с ротором, имеющим большую относительно диаметра длину, сопряжено с большими технологиче. скими трудностями и усложняет конструкцию лазера.Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение КПД лазера.Цель достигается тем, что в проточном газовом лазере, содержащем герметичный корпус с расположенными в нем средством для прокачки газа и теплообменником и систему подачи хладагента в теплообменник, средство для прокачки газа и теплообменник совмещены и изготовлены в виде полого вала, выполненного с возможностью его вращения, вокруг своей оси и расположенного в корпусе эксцентрично. на внешней поверхности вала перпендикулярно его оси установлены ребра. выполненные в видедисков, центры которых совпадают с осью вала, а во внутреннюю полость вала введена трубка, подсоединенная к системе подачи хладагента,На фиг.1 изображен лазер, продольный разрез; на фиг.2 - место соединения дисков с валом ротора; на фиг,З - разрез А - А на фиг.1; на фиг.4 - лазер с удвоенной мощностью излучения, поперечный разрез; на фиг.5- разрез Б - Б на фиг,4; на фиг.6 - лазер с учетверенной мощностью излучения, поперечный разрез; на фиг.7 - схема резонатора для работы лазера, изображенного на фиг,6, в режиме регенерации; на фиг,8 - схема резонатора для работы в режиме генерации и.усиления.Проточный газовый лазер (фиг.1-3) содержит размещенный в герметичном корпусе 1 блок, выполненный из материала с высокой теплопроводностью и представляющий собой длинный полый вал 2 с ребрами 3 на наружной поверхности в виде равноотстающих один от другого тонкостенных дисков, дистанционированных проставочными кольцами 4, Между дисками, кольцами и валом обеспечан плотный ме-ханический и тепловой контакт. В полости вала концентрично установлена трубка 5, укрепленная в перфорированных перегородках 6. Блок приводится во вращение в направлении, указанном стрелкой на фиг.З, электродвигателем 7 через соединительную муфту 8. Всасывающая и нагнетающая области образованы цилиндрической стенкой корпуса и разграничены разделительной перегородкой 9 в виде трубы из изоляционного материала, установленной вблизи окружности дисков со смещением от оси симметрии корпуса в сторону набегающего потока и закрепленной в торцовых стенках 10 и 11 корпуса лазера, В свободном пространстве над блоком параллельно его оси размещены, по крайней мере, два электрода системы электрического возбуждения рабочего газа - цилиндрический катод 12, установленный в потоке газа вблизи перегородки 9, и плоский анод 13, укрепленный с изолятором 14 на цилиндрической стенке корпуса. На торцовых стенках 10 и 11 смонтированы зеркала 15 и 16 оптического резонатора, охватывающего межэлектродную область. Лазер работает следующим образом, Рабочий газ, наполняющий полость корпуса 1 лазера, приводится в движение по замкнутому контуру за счет сил трения в пограничных слоях. образующихся на поверхностях дисков блока, приводимого во вращательное движение электродвигателем 7 через соединительную муфту 8. В разряде, устанавливающемся между катодом 12 и анодом 13 после подачи на них напряжения от внешнего источника питания, происходит возбуждение протекающего между электродами рабочего газа, В оптическом резонаторе с зеркалами 15 и 16 происходит накопление и вывод энергии вынужденного электромагнитного излучения, Нагретый в области разряда газ всасывается вращающимся блоком, в котором происходит тепло- обмен между газом и дисками. За счет большой теплопроводности дисков тепло передается валу 2 и отводится хладагентом, омывающим внутреннюю поверхность вала и поступающим через трубку 5.Мощный газовый лазер с замкнутой системой циркуляции газа фиг.4 - 8) содержит размещенные в герметичном корпусе 17 блоки 18, обьединяющие дисковые вентиляторы трения и теплообменники и приводимые во вращательное движение в направлении, указанном стрелкой ва фиг;4 и 6, электродвигателями 19, размещенными в полостях труб 20; Всасывающие и нагнетающие области образованы цилиндрическими стенками корпуса и разграничены, перегородками 21, выполненными из изоляционного материала и образующими со стенками корпуса расширяющиеся каналы течения, в каждом из которых вблизи перегородок установлены цилиндрические катоды 22, Плоские аноды 23 с изоляторами 24 укреплены в крышках 25. Резонатор, содержащий зеркала 26 и 27, снабжен поворотными зеркалами 28. Окно 29 предназначено для вывода излучения из области 30 возбуждения.Отличительной особенностью работывариантов лазера является то, что рабочийгаз возбуждается в нескольких последовательно расположенных в едином корпусе 17 .разрядных областях, образованных электродами 22 и 23, охлаждаясь и получая энергию движения в блоках 18, расположенныхв промежутках между зонами возбуждения.Энергия излучения снимается резонаторомс зеркалами 26 и 27, причем с помощью 10поворотных зеркал 28 лазерный пучок.последовательно проходит каждую соседнююобласть разряда так, что направление его вкаждой разрядной области меняется на противоположное, При прохождении лазерным 15пучком одинаково неоднородно возбужденных областей газав прямом ипротивоположном направлениях происходиткомпенсация неоднородностей поля воз-буждения в поперечном сечении пучка, Лазер может работать как в режимегенерации, например со схемой резонато.ра, приведенной на фиг.7, так и в режимегенерации и усиления (фиг,8), когда энергияизлучения генерируется между зеркалами 2526 и 27, охватывающими, по крайней мере,одиу область возбужденного газа, а в остальных энергия снимается последовательно за один проход пучка,30 Обьединение в мощном газовом лазере с замкнутой системой циркуляции газа вентилятора и теплообменника в один узел, представляющий собой вращающийся многодисковый блок и выполняющий функции как вентилятора, так и теплообменника, позволяет существенно упростить конструкцию и технологию изготовления лазера, значительно уменьшить габариты и повысить его КПД.Формула изобретения Проточный газовый лазер, содержащий герметичный корпус с расположенными в нем средством для прокачки газа и теплообменником и систему подачи: хладагента в теплообменник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения КПД лазера, средство для прокачки газа и теплообменник совмещены и изготовлены в виде полого вала; выполненного с возможностью его вращения вокруг своей оси и расположенного в корпусе эксцентрично, при этом на внешней поверхности вала перпендикулярно к его бси установлены ребра, выполненные в виде дисков, центры которых совпадают с осью вала, а во внутреннюю полость вала введены трубка, подсоединенная к системе подачи хладагента,1718314 из,У гв рректор М,Шароши Н,Гунько аказ 8ВНИ оставитель .ехред М,Моргентал Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и.открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10Ф