Устройство для получения импульсного оптического разряда

 

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

yg 4 Н 05 Н 1/00, Н 01 S 3/094

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

aca<-;; ., ОГ1ИСАНИЕ HSOEPETEHHff 13 . "."" "

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ааащ „„ (21) 3684269/24-25 (22) 28.12.83 (46) 30.03.86. Бюл. М 12 (71) Институт высоких температур

АН СССР (72) М.Ю.Марин, В,И.Пильский, Л.Я.Полонский и Л.Н.Пятницкий (53) 533.9(088.8) (56) Буфетов И.А., Прохоров А.М. и др. Распределение -волны медленного светового горения воздуха в луче неодимового лазера. -Квантовая электроника, т.8, N- 4, 1984, с.757.

Буфетов И.А. и др. Гидродинамическая релаксация облака горячего газа после лазерного пробоя в воздухе, .препринт ФИАН У 181,М., 1962.

Бункин Ф.В.и др. Лазерная искра со сплошным каналом в воздухе. -Квантовая электроника, т.10, Ф 2,1983, с.443. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ОПТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА, содержащее оптически связанные поджи- гающий лазер и аксиконную фокусирующую систему, о т л и ч а io щ е е— с я тем, что, с целью увеличения времени существования оптического разряда и его -геометрических размеров при неизменной суммарной энергии лазерного излучения, в устройство дополнительно введены лазер накачки в

„„SU„„1189322 А режиме свободной генерации, установленный под углом, отличным от 0 и

180,,к оптической оси поджигающего о лазера, имеющего кольцевую излучающую апертуру, блок синхронизации запуска поджигающего лазера и лазера накачки и зеркало с эллиптическим отверстием, центр которого совмещен с точкой пересечения оптических осей лучей лазеров, а нормаль к отражающей поверхности в центре отверстия направлена по биссектрисе угла между лучами лазеров, при этом отражающая поверхность зеркала обращена к фокусирующей системе, а проекции эллиптического отверстия на плоскости, нор-. Е мальные к оптическим осям лучей лазеров, соответственно равны внутреннему диаметру кольцевой излучающей апертуры поджигающего лазера и, дна \ метру излучающей апертуры лазера накачки, при этом аксиконная фокусирующая система выполнена из двух коаксиально расположенных аксиконов, 1юеб циаметры которых равны диаметрам соответствующих излучающих апертур ла- . зеров, а отношение преломляющих уг- С© лов аксиконов равно отношению внеш- Ю него диаметра кольцевой излучающей. Ь ) апертуры поджигающего лазера к диа метру излучающей апертуры лазера накачки.

1а

11

Изобретение относится к плазменной технике, конкретно к устройствам для получения оптического разряда (лазерной искры) в веществе и может быть использовано для создания импульсных источников света, волноводов и каналов пониженной IIJIoTHQcTH> плазменных электродов и замыкателей разрядных промежутков, плазменных отражателей и антенн радиоволн.

Целью изобретения является увеличение времени существования линейного оптического разряда и его геометрических размеров при неизменной суммарной энергии лазерного излучения.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для получения оптического разряда содержит оптически связанные поджигающий лазер 1, аксиконную фокусирующую систему 2, лазер 3 накачки, зеркало 4 с эллиптическим отверстием и блок синхронизации 5.

Лазеры 1 и 3 установлены под прямым .углом, причем луч у поджигающего лазера имеет кольцевое сечение. Зеркало 4 установлено своим центром в точке пересечения осей лучей лазеров так, что нормаль к отражающей поверхности направлена по биссектрисе угла между этими лучами, а проекции отверстия на нормальные сечения лучей равны диаметру луча лазера 3 накачки и внутреннему диаметру кольцевого луча поджигающего лазера 1.

Аксиконная фокусирующая система 2 выполнена из двух коаксиально расположенных аксиконов, центрального 6 и кольцевого 7, диаметры которых равны диаметрам падающих на них лазерных лучей, отношение же преломляющего угла кольцевого аксикона,о „к преломляющеиу углу центрального аксикона с(равно отношению внешнего диа2 метра кольцевой излучающей .апертуры поджигающего лазера 3)Ä к диаметру излучающей апертуры лазера накачки м °

Например, для аксиконной фокусирующей системы с преломляющим углом о кольцевого аксикона d„--10 и преломляющим углом центрального аксикона ь =5 и циаметром центрального аксикона 60 мм параметры искры будут следующие. Максимальная длина каус893? 2 1 тики центрального аксикона будет равна: .

К„ — = 666 мм, Ы„(o-1)

5 где " = 30 мм — радиус центрального аксикона;

a о „= 10 — преломляющий угол центрального аксикона; — показатель преломления стекла, из которого выполнен аксикон.

Для согласования максимальных длин каустик обоих аксиконов необходимо выполнение условия L = 4 .

Р.

Тогда

d „(ь -1) с (н — 1)

0(.

= Й --- = 60 мм. т л

Следовательно, внешний диаметр кольцевого аксикона будет 120 мм. Затравочная искра образуется от аксикона

,, Л. на расстоянии,е = — — — — — = 333 мм

Ы. (-1), н имеет длину L„„ = L - L = 333 ми

Устройство работает следующим образом. Луч поджигающего лазера, пройдя через кольцевой аксикон 7, создает на фокальном отрезке затравочную

30 лазерную искру, которая получается сплошной в случае погонного энерговклада 4 Дж/см или имеет разрывы в случае невыполнения этого условия.

Затем затравочная искра, плазма которой эффективно поглощает лазерЗ5. ное излучение, освещается через центральный аксикон 6 импульсом свободной генерации длительностью 1-5 мс.

В случае сплошной затравочной искры реализуется первый режим горения разряда, когда увеличивается только поперечный размер его плазменного канала, а в случае наличия разрывов в затравке — второй режим горения, в процессе которого отдельные участки пробоя сливаются в сплошной линейный разряд, одновременно расширяясь в поперечном направлении.

В первом режиме оптический разряд получается более однородным, но энергетически более выгоден второй режим, так как образование дискретной цепочки затравочных очагов пробоя может быть достигнуто на большой длине при сравнительно малых погонных энерговкладах, а для поддержания горения требуется гораздо меньше интенсивности лазерного излучения, чем для про.боя.

1189322

Составитель К.Клоповский

Редактор О.Кузнецова Техред Н.Вонкало Корректор Н.Синицкая

Заказ 1631/5 Тираа 765 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ПНП "Патент", r.Óàãîðîä, ул.Проектная, 4