Импульсный лазер с поперечным разрядом

 

Сущность изобретения: импульсный лазер с поперечным разрядом содержит оптический резонатор 1 и цилиндрическую разрядную камеру 2 из диэлектрика. Внутри камеры расположены два основных электрода 3, 4, один из которых сетчатый. Основные электроды расположены в одном полуцилиндре разрядной камеры так, что расстояние от сетчатого электрода до горизонтальной плоскости симметрии разрядной камеры М и минимальное расстояние от боковой поверхности сетчатого электрода до внутренней поверхности разрядной камеры H, удовлетворяют соотношениям: (R-2d) ≥ M ≥ 1/5·R, d ≥ H ≥ 1/3·d, где R внутренний радиус разрядной камеры: d зазор между основными электродами. 1 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при разработке импульсных лазеров с накачкой поперечным разрядом. Целью изобретения является повышение энергии излучения лазера при длительной работе без обновления рабочей смеси. На чертеже приведена конструкция предлагаемого импульсного лазера с поперечным разрядом. Лазер содержит оптический резонатор 1 и цилиндрическую разрядную камеру 2 из диэлектрика. Внутри разрядной камеры 2 расположены два основных электрода 3, 4. Основной электрод 3 выполнен сетчатым. При этом основные электроды 3 и 4 расположены в одном полуцилиндре камеры 2 так, что расстояние от сетчатого электрода 3 до горизонтальной плоскости симметрии камеры 2-М и минимальное расстояние от боковой поверхности сетчатого электрода 3 до внутренней поверхности рабочей камеры 2-Н. Импульсный лазер с поперечным разрядом работает следующим образом. От генератора накачки импульс напряжения подается на основные электроды 3, 4. Через некоторое время (50-100) нс между основными электродами 3 и 4, благодаря предварительной ионизации, формируется объемный разряд и осуществляется полезный энерговклад от генератора накачки. С помощью резонатора 1 формируется лазерное излучение. При разряде газ между электродами 3 и 4 нагревается и во все стороны распространяются ударные волны, которые отражаются от боковых стенок рабочей камеры 2 и направляются в верхнюю ее часть. Также перемещение нагретого газа в верхнюю часть рабочей камеры 2 осуществляется за счет конвекции. С другой стороны через сетку в сетчатом электроде 3 газ из верхней части рабочей камеры 2 поступает в разрядный промежуток между основными электродами 3 и 4. За счет этого осуществляется постоянное перемешивание рабочего газа, увеличивая энергию излучения лазера при длительной его работе. В лазере была исследована генерация в азоте ( λ= 337 нм); смеси Не-Хе ( λ= 2,03 мкм) и смеси Не-N₂-СO₂ ( λ= 10,6 мкм). Поведение генерации в данных смесях при изменении Н и М было подобно поведению генерации в смесях Не(Ne)-Хе-НСl ( λ= 308 нм). Так при исследовании генерации в азоте, оптимальное давление которого составляло ≈100 Торр, уменьшение М более, чем М 1/5R приводило к плавному уменьшению энергии излучения при длительной работе лазера на одной порции смеси по сравнению с установкой М > 1/5R и составило для М 1/7R≈10% а для М 1/10R≈15% При М > (R-2d) на характеристики излучения лазера начинал оказывать влияние профиль электродов, так как в этом случае толщина электрода 4 должна составлять ≅d. Что приводит к усилению электрического поля на краях электродов и ухудшает однородность лазерного излучения по сечению выходного пучка, а при М (R-1,5d) начала уменьшаться энергия излучения. Сравнение экспериментального образца и прототипа проводилось при одинаковых генераторах накачки и равных радиусах рабочей камеры (R 80 мм). Энергия излучения измерялась на λ= 308 нм при частоте повторения 0,5 с^-1. Межэлектродный зазор в обоих лазерах d 30 мм. В заявляемом лазере согласно соотношениям (R-2d)≥М ≥1/5R и 1/3d ≅H ≅d, были выбраны значения величин М 20 мм, а Н 15 мм. Энергия излучения в начале работы (≈100 первых импульсов) в обоих лазерах была одинаковой, а при длительной работе, например, через ≈10³ импульсов в предлагаемом лазере энергия излучения не изменилась, а в прототипе уменьшилась на ≈20%

Формула изобретения

ИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР С ПОПЕРЕЧНЫМ РАЗРЯДОМ, содержащий оптический резонатор и цилиндрическую рабочую камеру из диэлектрика, внутри которой расположены два основных электрода, один из которых сетчатый, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии излучения лазера при длительной работе без обновления рабочей смеси, основные электроды расположены в одном полуцилиндре камеры так, что расстояние от сетчатого электрода до горизонтальной плоскости симметрии камеры М и минимальное расстояние от боковой поверхности сетчатого электрода до внутренней поверхности камеры H удовлетворяют соотношениям (R 2d) ≥ M ≥ 1 / 5R, 1 / 3d ≅ H ≅ d, где R внутренний радиус рабочей камеры; d зазор между основными электродами, при этом второй основной электрод расположен между сетчатым электродом и стенкой рабочей камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1