Лазер з прокачуванням рідкої активної речовини

Реферат: Лазер з прокачуванням рідкої активної речовини містить циліндричну прозору кювету з рідкою активною речовиною, поблизу торців якої з зазором розташовані дзеркала резонатора та встановлені співвісні циліндричні розширювальні бачки, циліндричні патрубки для прокачування рідкої активної речовини. Всередині розширювальних бачків навпроти патрубків у площині, що містить вісь кювети і вісь патрубків, розташовані пластини, які перекривають простір між внутрішніми стінками розширювальних бачків, не перекриваючи простір між дзеркалами. UA 113285 U (54) ЛАЗЕР З ПРОКАЧУВАННЯМ РІДКОЇ АКТИВНОЇ РЕЧОВИНИ UA 113285 U UA 113285 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до лазерної техніки й може використовуватись в лазерах, що працюють з прокачуванням рідкої активної речовини вздовж резонатора. Як активна речовина лазерів може використовуватись рідина. Зокрема, представником такого типу лазерів є лазери на розчинах барвників. Активною речовиною таких лазерів зазвичай є водний або спиртовий розчин люмінесцентного барвника. При оптичній накачці рідка активна речовина може перегріватись, що призводить до суттєвого порушення її властивостей. Для уникнення перегріву активної речовини її необхідно охолоджувати. Для цього здійснюється прокачування рідкої активної речовини крізь теплообмінник. Відомий лазер з прокачуванням рідкої активної речовини вздовж резонатора (Б.А. Князев, С.В. Лебедев, Е.П. Фокин. Мощный лазер на родамине 6Ж с повышенным ресурсом работы. /Квантовая электроника 10. -1983. -№ 2. -С. 276-282). Лазер містить прозору кювету, на торцях якої розташовані дзеркала резонатора. Крізь прозорі стінки кювети здійснюється оптична накачка активної речовини. Біля торців кювети розташовані патрубки, через які вздовж кювети прокачується активна речовина. Активна речовина циркулює крізь кювету, де вона нагрівається під впливом енергії оптичної накачки, і через теплообмінник, де вона охолоджується. Перевагою такого лазера є те, що активна речовина інтенсивно охолоджується у теплообміннику, що дозволяє уникнути перегріву при високій енергії накачки. Недоліком є те, що в кюветі при значній інтенсивності прокачування біля патрубків виникають завихрення активної рідини, що призводить до неоднорідності та спотворення активної речовини, і погіршення її оптичних якостей. Біля дзеркал виникає застій рідини. Все це негативно впливає на якість випромінювання та працездатність лазера. Найближчим аналогом корисної моделі є лазер з прокачуванням рідкої активної речовини (М.И. Дзюбенко, С.Н. Колпаков, В.П. Пелипенко. Лазер на красителях с плоским призменным резонатором и ламповой накачкой //Радиотехника: Всеукр. межвед. научно-техн. сб. - 2014. Вып. 179 -С. 60-68). Лазер містить циліндричну прозору кювету з рідкою активною речовиною, поблизу торців якої з зазором розташовані дзеркала резонатора. З обох боків на кюветі встановлені співвісні циліндричні розширювальні бачки, що мають внутрішній діаметр значно більший за внутрішній діаметр кювети, на бачках встановлені патрубки, для прокачування рідкої активної речовини, таким чином, що їх осі знаходяться в одній площині з віссю кювети. Перевагою такого лазера є те, що завихрення рідкої активної речовини затухають в розширювальних бачках. Активна речовина входить в кювету і виходить з неї плавним ламінарним потоком. Недоліком є те, що при значній швидкості прокачування, внаслідок фізичних чинників та похибок виготовлення патрубків, в розширювальних бачках та кюветі виникає закручування потоку активної речовини навколо їх осі. Це спричиняє спотворення активної речовини і порушення її оптичних якостей, що знижує потужність, ККД, стабільність лазера та погіршує просторово-кутові характеристики випромінювання. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити лазер шляхом усунення закручування потоку активної рідини, що підвищить потужність, ККД, стабільність лазера, та поліпшить просторово-кутові характеристики випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що в лазері з прокачуванням рідкої активної речовини, що містить циліндричну прозору кювету з рідкою активною речовиною, поблизу торців якої з зазором розташовані дзеркала резонатора та встановлені співвісні циліндричні розширювальні бачки, що мають внутрішній діаметр значно більший за внутрішній діаметр кювети, на яких встановлені циліндричні патрубки для прокачування рідкої активної речовини таким чином, що їх осі знаходяться в одній площині з віссю кювети, згідно з корисною моделлю, всередині розширювальних бачків навпроти патрубків у площині, що містить вісь кювети і вісь патрубків, розташовані пластини, які перекривають простір між внутрішніми стінками розширювальних бачків, не перекриваючи простір між дзеркалами. Завдяки тому, що всередині розширювальних бачків, навпроти патрубків у площині, що містить вісь кювети і вісь патрубків, розташовані пластини, які перекривають простір між внутрішніми стінками розширювальних бачків, не перекриваючи простір між дзеркалами, в бачках не виникає осьового закручування потоку активної речовини. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 - зображено схему лазера, фіг. 2 - переріз лазера перпендикулярно до осі розширювального бачка. Запропонований лазер містить циліндричну прозору кювету 1, заповнену рідкою активною речовиною, поблизу торців якої з зазором розташовані дзеркала резонатора 2 і 3. З обох боків на кюветі 1 встановлені співвісні циліндричні розширювальні бачки 4, що мають внутрішній діаметр значно більший за внутрішній діаметр кювети 1. На бачках 4 встановлені циліндричні 1 UA 113285 U 5 10 15 20 25 30 35 40 патрубки 5 для прокачування рідкої активної речовини. Вони встановлені таким чином, що їх осі знаходяться в одній площині з віссю кювети 1. Всередині розширювальних бачків 4, навпроти патрубків 5, у площині, що містить вісь кювети 1 і вісь патрубків 5, розташовані пластини 6, які перекривають простір між внутрішніми стінками розширювальних бачків 4, не перекриваючи простір між дзеркалами 2, 3. Лазер працює в такий спосіб. Накачування лазера здійснюється оптичним способом крізь стінки кювети 1. Під впливом енергії накачування активна речовина в кюветі 1 приводиться в збуджений стан і в резонаторі, утвореному дзеркалами 2 і 3 генерується лазерне випромінювання. Під час роботи лазера рідка активна речовина нагрівається, що може спричиняти погіршення її якостей. Для охолодження рідкої активної речовини застосовується прокачування її за допомогою насоса крізь кювету 1 та теплообмінник (насос та теплообмінник на фігурах не показані). Охолоджена в теплообміннику рідка активна речовина подається в один з патрубків 5, а після нагріву відкачується через другий патрубок 5. Перед входженням в кювету 1 та після виходу з неї рідка активна речовина потрапляє в розширювальні бачки 4, в яких її течія сповільнюється, що спричиняє загасанню завихрень рідкої активної речовини. Пластини 6 завдають значний опір на шляху течії рідини у напрямку навкруги осі розширювальних бачків 4. Це запобігає виникненню осьового закручування рідкої активної речовини. Було проведено порівняння роботи лазера з пластинами в розширювальних бачках та без них. Швидкість прокачування рідкої активної речовини була однакова. Така, що забезпечує достатнє охолодження. При відсутності пластин в резонаторі спостерігалось осьове закручування рідкої активної речовини зі швидкістю приблизно 1 об./с, що негативно впливало на енергетичні та просторово-кутові характеристики випромінювання лазера. При наявності пластин закручування не виникало. При цьому рідка активна речовина входить в кювету і виходить з неї плавним ламінарним потоком, без завихрень та осьового закручування. Отже в резонаторі не виникають неоднорідності та спотворення активної речовини, які призводять до порушення її оптичних властивостей. Завдяки цьому підвищується потужність, ККД, стабільність лазера та поліпшуються просторово-кутові характеристики випромінювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Лазер з прокачуванням рідкої активної речовини, що містить циліндричну прозору кювету з рідкою активною речовиною, поблизу торців якої з зазором розташовані дзеркала резонатора та встановлені співвісні циліндричні розширювальні бачки, що мають внутрішній діаметр значно більший за внутрішній діаметр кювети, на яких встановлені циліндричні патрубки для прокачування рідкої активної речовини таким чином, що їх осі знаходяться в одній площині з віссю кювети, який відрізняється тим, що всередині розширювальних бачків навпроти патрубків у площині, що містить вісь кювети і вісь патрубків, розташовані пластини, які перекривають простір між внутрішніми стінками розширювальних бачків, не перекриваючи простір між дзеркалами. 2 UA 113285 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3