Газовий лазер

Винахід відноситься до області квантової електроніки і може бути використаний при розробках газових лазерів з збудженням поперечним електричним розрядом. При розробках газових лазерів з іскровою УФпредіонізацією виникає необхідність в застосуванні великої кількості малоіндуктивних імпульсних конденсаторів, які використовуються для живлення УФ предіонізації і в якості "загострюючих". Для рівномірної підсвітки робочої області необхідно забезпечити густину іскрових УФ-розрядників на рівні: 1 - 2 розрядники на 2см довжини активного середовища [1]. При розміщенні цих конденсаторів в розрядній камері лазера (для найбільш оптимальних конденсаторів типу КВИ 3) по їх бокових поверхнях хаотично розвиваються інтенсивні поверхневі розряди. Вони приводять до нерівномірної УФ предіонізації міжелектродного проміжку і втрат енергії, що приводить до зменшення коефіцієнта корисної дії (ККД) лазера. Для запобігання розвитку паразитних коронних та поверхневих розрядів, використовують в якості загострюючих імпульсні конденсатори, розраховані на напруги в 2 : 3 рази вищі за робочі, або застосовують 2 - 3 послідовно з'єднані конденсатори (розраховані на задану робочу напругу). Це приводить до небажаного росту габаритів, маси, кількості загострюючих ємностей, росту паразитних індуктивностей і зменшенню "ефективної" ємності, що небажано для найбільш оптимальної схеми живлення малогабаритних газових лазерів з повним або частковим перезарядом ємностей [2]. Завданням винаходу є збільшення енергії генерації газового лазера, зменшення маси і габаритів загострюючих ємностей, спрощення конструкції лазерного випромінювача та збільшення інтенсивності і рівномірності УФ предіонізації. Поставлене завдання вирішується зменшенням індуктивності основного розрядного контура шляхом установки блоків загострюючих конденсаторів безпосередньо біля електродів об'ємного розряду і збільшенням густини іскрових розрядників УФ предіонізації. Загострюючі ємності при цьому складаються з імпульсних малогабаритних конденсаторів з оптимальними габаритами, масою і величиною робочої напруги, які залиті ізолюючим компаундом у вигляді двох окремих блоків. На фіг.1 - конструкція газового лазера. Лазер складається з джерела заряду робочих ємностей 1, розрядної камери 2, електродів об'ємного розряду 3, ізолятора 4, електодів іскрової УФ предіонізації з паралельною схемою запалювання 5, двох блоків загострюючих конденсаторів 6, основна робоча ємність 7 (C0 = 30нФ, три паралельно з'єднані конденсатори К 15 - 10 по 10нФ кожний). 8 - зарядний опір, 9 - тиратрон ТГИ 1 1000/25, 10 - вакуумна і газозмішувальна системи. Блоки загострюючих ємностей, які включають по десять конденсаторів КВИ-3 (470пФ, 20кВ), виготовлені суцільними. Вони складаються з металевої пластини, на якій закріплено конденсатори і ізолюючого компаунда з пластифікатором, яким залиті конденсатори на рівні (1/2 - 1/3) висоти їх бокової поверхні. На другому кінці кожної пари запаралелених конденсаторів установлено 2 - 3 голки системи іскрової УФ предіонізації. Друга половина голок рівномірно розміщена на металевій платформі, до якої закріплений верхній електрод об'ємного розряду. Оптимальні геометричні параметри іскрових лінійок системи УФ предіонізації слідуючі: - віддаль від іскрових лінійок УФ предіонізації до центру системи електродів об'ємного розряду 1,8см; - лінійки розміщені одна відносно другої в шахматному порядку, що збільшує рівномірність підсвітки; - густина розрядників в лінійках: 1 розрядник на 0,9см довжини активного середовища; - величина іскрового проміжку - 0,2см; - віддаль, на яку виступають голки іскрового проміжку над робочою поверхнею електрода об'ємного розряду Газовий лазер працює слідуючим чином: в попередньо відкачаній до тиску розрядній камері з допомогою змішувальної системи 9 готується робоча суміш типу Основні робочі конденсатори 7 заряджаються до високої напруги з допомогою джерела 1. При відкритті водневого тиратрону 9 конденсатори 7 через систему іскрових розрядників починають розряджатися на блоки загострюючих ємностей, заряджаючи їх. При цьому від інтенсивного УФ випромінювання іскрових розрядників в міжелектродному проміжкові утворюються вільні електрони, які служать ініціаторами одержання просторово-однорідного розряду високого тиску. Під дією електронів об'ємного розряду та в результаті плазмохімічних реакцій в робочій суміші створюється активне середовище лазера. Вивід фотонів генерації здійснюється з допомогою оптичного резонатора, який складається з "глухого" діелектричного дзеркала і кварцевої пластини. Результати оптимізації вихідної енергії газового лазера з довжиною активного середовища для і приведені на фіг.2. Залежності буферного газу при для: від тиску В газовому лазері досягнута максимальна величина енергії генерації 15мДж, а при зовнішній установці загострюючих ємностей зона зменшується в два рази. Газовий лазер застосовується в діагностичному комплексі по дослідженню характеристик плазми поперечного розряду і також може бути використаний в оптоелектроніці, медицині та біології.