Портативный автономный многоразовый импульсный твердотельный лазер
Владельцы патента RU 2544300:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ (RU)
Портативный автономный многоразовый импульсный твердотельный лазер выполнен в виде двух состыкованных сборок и внешнего резонатора. Одна из сборок - разрушаемая (сменная), включает в себя ударную трубку, заполненную ксеноном, заряд взрывчатого вещества, разрушаемый отражатель и светопроводящую пластину в корпусе. Другая сборка, прочная, состоит из прочного корпуса, световода и активного элемента, представляющего собой стержень с плоскопараллельными торцами, изготовленный из стекла, активированного неодимом Nd3+, расположенного перпендикулярно ударной трубке. Внутренняя поверхность прочного корпуса имеет зеркальное покрытие и в совокупности с разрушаемым отражателем образует осветитель. Ударная трубка внутри имеет зеркало, отражающее световое излучение с фронта ударной волны в сторону активного элемента. Корпус заряда имеет ослабленное сечение в месте планируемого разрушения. Технический результат - получение мощного импульсного лазерного излучения с малым углом расходимости пучка. 2 ил.
Изобретение относится к области лазерной техники, а именно к лазерным устройствам, накачка которых осуществляется за счет энергии, выделяемой при взрыве. Предлагаемое устройство может быть использовано в лазерной локации в полевых условиях, когда нет возможности использования штатных устройств энергоснабжения.
Известен ряд устройств [1, 2], накачка которых осуществляется за счет энергии, выделяемой при детонации взрывчатого вещества.
В устройстве [1] используется конструкция лазера, содержащего рабочую камеру с выходными окнами и смонтированными в камере друг против друга парными зарядами взрывчатого вещества с устройствами их инициирования. Рабочая камера лазера имеет коническую форму, заряды взрывчатого вещества в форме стержней установлены по образующим рабочей камеры, образуя тем самым угол к оптической оси лазера.
Недостатком этого устройства является разовость его действия, а достаточно большое количество взрывчатого вещества делает его непригодным для использования в устройствах, целостность и работоспособность которых должна сохраняться после срабатывания лазера.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство [2], содержащее ударную трубку, выполненную из прочного стекла, с одной стороны которой находится заряд взрывчатого вещества, имеющий усиленную оболочку. С другой стороны внутри трубки вдоль оси расположен активный элемент, например рубиновый стержень. Один конец активного элемента соединен с выходным окном на торце трубки, а другой соединен стальным прутом с противоположным торцом со стороны заряда.
Недостатками наиболее близкого технического решения являются:
невозможность использования внешнего резонатора, что не позволяет достичь сравнительно низкой расходимости лазерного излучения;
разрушение лазера после срабатывания;
во время подхода фронта ударной волны к активному элементу металлический стержень экранирует значительную часть излучения, в результате чего снижается коэффициент передачи лучистой энергии от ударной волны к рубиновому стержню [3];
максимальное значение коэффициента передачи лучистой энергии достигается только в момент непосредственного подхода ударной волны к активному элементу, а далее снижается по мере прохождения вдоль него, так как накачка происходит только перед фронтом, что приводит к неравномерной и неодновременной концентрации световой энергии на активном элементе.
Требуемый технический результат - создание портативного импульсного излучателя многоразового действия с независимым источником энергии, обеспечивающим на выходе интенсивное узконаправленное лазерное излучение.
Требуемый технический результат достигается тем, что устройство выполнено в виде разрушаемой и прочной сборок, состыкованных между собой с внешним резонатором. Активный элемент, представляющий собой стержень с плоскопараллельными торцами, изготовленный из стекла, активированного неодимом Nd3+ или эрбием Er3+, расположен в световоде прочной сборки перпендикулярно относительно продольной оси ударной трубки. Внутренняя поверхность прочного корпуса имеет зеркальное покрытие, причем в устройство на разрушаемой сборке дополнительно введен разрушаемый отражатель и образующий вместе с зеркальным покрытием прочного корпуса осветитель. Ударная трубка внутри имеет выгнутое в сторону заряда взрывчатого вещества зеркало, рассоложенное под таким углом к ее оси, что световое излучение с фронта ударной волны отражается в сторону активного элемента.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1. и фиг. 2 представлена схема устройства.
Устройство выполнено в виде двух состыкованных сборок (разрушаемой и прочной) и внешнего резонатора 14. Разрушаемая сборка состоит из трубки 1, выполненной из кварцевого стекла и заполненной ксеноном, пробки-зеркала 2, разрушаемого отражателя 3 с ослабленным сечением 4, светопроводящей пластины 5 в корпусе 6, защитного конуса 7, заряда взрывчатого вещества 10 с кумулятивной выемкой 8 в корпусе, имеющем ослабленное сечение 9. Прочная сборка состоит из прочного корпуса 11, внутренняя поверхность которого имеет зеркальное напыление, и световода 12, изготовленного из кварцевого стекла. В световоде расположен активный элемент 13
Особенность работы устройства состоит в том, что после подрыва заряда взрывчатого вещества 10 фронт ударной волны, распространяясь по ударной трубке 1, вызывает интенсивное световое излучение в результате ударного нагрева ксенона. По мере прохождения фронта ударной волны световое излучение, отражаясь от разрушаемого отражателя 3, внутренней поверхности прочного корпуса 11 и пробки-зеркала 2, проходит через световод 12 и светопроводящую пластину 5, концентрируется на активном элементе 13. В активном элементе 13 световое излучение преобразуется в лазерное и формируется внешним резонатором 14 в направленный луч. Фронт ударной волны, дойдя до конца трубки 1 и разрушая пробку-зеркало 2, выходит за пределы устройства. Разлет продуктов детонации разрушает корпус заряда 9, при этом большая часть энергии выходит с менее прочной стороны корпуса, а защитный конус 7 экранирует устройство от осколков. Часть продуктов детонации после прохождения фронта разрушает ударную трубку 1 и выходит во внутреннею полость между пластиной 5 и отражателем 3. Отражатель 3, имея сечение 4, разрушается. Пластина 5, деформируясь, компенсирует часть энергии, тем самым сохраняя световод 12 от разрушения. Таким образом, производя замену разрушаемой сборки, возможно многоразовое применение устройства.
Литература
1. Патент RU 2241286, 2003 г.
2. Патент США №3235816, 1966 г.
3. Цикулин М.А., Попов Е.Г. Излучательные свойства ударных волн в газах. - М.: Наука, 1977. - 172 с.
Портативный автономный многоразовый импульсный твердотельный лазер, содержащий ударную трубку, заряд взрывчатого вещества и активного элемента, имеющего вид стержня с плоскопараллельными торцами, изготовленного из стекла, активированного неодимом Nd3+ или эрбием Er3+, отличающийся тем, что устройство выполнено в виде разрушаемой и прочной сборок, состыкованных между собой с внешним резонатором, активный элемент расположен в световоде прочной сборки перпендикулярно относительно продольной оси ударной трубки, внутренняя поверхность прочного корпуса имеет зеркальное покрытие, причем в устройство на разрушаемой сборке дополнительно введен разрушаемый отражатель и образующий вместе с зеркальным покрытием прочного корпуса осветитель, ударная трубка внутри имеет выгнутое в сторону заряда взрывчатого вещества зеркало, расположенное под таким углом к ее оси, что световое излучение с фронта ударной волны отражается в сторону активного элемента.
