ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР МОНОБЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ВЧ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР МОНОБЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ВЧ ВОЗБУЖДЕНИЕМ


RU (11) 2059332 (13) C1

(51) 6 H01S3/0975 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4908303/25 
(22) Дата подачи заявки: 1990.12.06 
(45) Опубликовано: 1996.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Муллер Я.Н. и др. Гелий-неоновые ОКГ с СВЧ накачкой. - Квантовая электроника, 1977, т.4, N 8. 2. Геллер В.М. и др. Использование газового СВЧ разряда в гелий неоновых лазерах. - Автометрия, 1984, N 1. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им.Н.Э.Баумана 
(72) Автор(ы): Болотнов С.А.; Енин В.Н.; Маношкин Ю.В. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им.Н.Э.Баумана 

(54) ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР МОНОБЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ВЧ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 

Использование: в квантовой электронике при конструировании линейных и кольцевых газовых лазерных приборов с ВЧ возбуждением. Сущность изобретения: газовый лазер моноблочной конструкции с ВЧ возбуждением содержит разрядный канал, заполненный активной средой, и устройство формирования поля ВЧ накачки с электродами полоскового типа, расположенными на наиболее близких к разрядному каналу поверхностях параллельно его оси, причем угол между ними составляет 90 - 180o. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при конструировании линейных и кольцевых газовых лазерных приборов с ВЧ возбуждением.

Известны лазеры, в которых методом создания активной газовой среды является поперечный ВЧ разряд. В таких лазерах в качестве устройства возбуждения используется симметричная полосковая линия.

Однако в этих приборах не решена задача временной нестабильности выходных характеристик лазерного излучения, возникшая вследствие теплового расширения диэлектрических станок активного элемента под воздействием энергии внешнего поля. Такие эффекты приводят к появлению в линейных лазерах медленного временного дрейфа частоты индуцированного излучения, а в кольцевых к дрейфу нуля выходного сигнала.

Наиболее близким к изобретению является газовый лазер моноблочной конструкции с внешними электродами, созданный на базе устройства ВЧ возбуждения рабочей среды [3] Использование моноблока с внешним возбуждением позволяет значительно снизить температурное воздействие на выходные параметры излучения.

Недостатками данного лазера являются невысокая механическая прочность устройства, недостаточный рабочий ресурс, а также трудоемкий процесс изготовления, приводящий к повышению стоимости прибора.

Причиной появления первого недостатка является необходимость изготовления в моноблоке пазов для расположения в них внешних электродов ВЧ возбуждения. В результате этого в конструкции появляется слабое звено, чувствительное к внешним силовым нагрузкам. Возникновение такого слабого механического звена особенно критично для случая использования кольцевого газового лазера в качестве гироскопа, где наличие конуса оси вращения частотной подставки приводит к появлению сил, направленных на изгиб конструкции.

Прямым следствием сказанного является также снижение рабочего ресурса устройства, тесно связанного с механической прочностью моноблока. Кроме того, как прочность, так и ресурс зависят от распределения тепловых источников вдоль активного элемента. Такое распределение температурного поля, особенно неоднородное в зоне поверхностей моноблока, образующих паз, приводит к упругой деформации последнего, что вызывает дополнительную механическую нагрузку, а также тяжение полосок электродов, в результате которого возможно их разрушение.

Наличие в прототипе пазовых каналов увеличивает также трудоемкость изготовления моноблока и связанных с ним материальных затрат.

Целью изобретения является создание газового лазера моноблочной конструкции с ВЧ возбуждением с повышенными механической прочностью и рабочим ресурсом, а также малой трудоемкостью изготовления.

Цель достигается тем, что в газовом лазере моноблочной конструкции с ВЧ возбуждением, включающем активный элемент, оптический резонатор и электроды устройства формирования ВЧ поля накачки полоскового типа, электроды возбуждения расположены на двух смежных, наиболее близких к активному каналу поверхностях моноблока параллельно оси активного элемента, причем угол между упомянутыми поверхностями составляет 45-180о.

На чертеже показано сечение конструктивной схемы предлагаемого лазера.

Газовый лазер включает моноблок 1, разрядный канал 2, электроды 3 ВЧ возбуждения.

Основным элементом предлагаемого лазера является моноблок 1, изготовляемый из прочного диэлектрического материала, например ситалла или специальной стеклокерамики, обладающего низким коэффициентом линейного расширения. В теле моноблока выполнены каналы для хода лучей генерации. В разрядном канале 2, заполненном активной средой, например смесью Не-Ne, под воздействием внешнего ВЧ поля, формируемого электродами 3 полоскового типа, происходит возбуждение активной среды, в результате чего образуется индуцированное лазерное излучение.

Газовый лазер работает следующим образом.

В результате включения источника ВЧ возбуждения в разрядном канале образуется плазменный столб, который наряду с полосковыми электродами сам по себе является причиной появления температурной неоднородности в блоке. Однако отсутствие дополнительных неравномерностей в теле моноблока приведет к значительно более равномерному распределению температурных полей по его объему. Малые величины термических градиентов в приэлектродных зонах вызовут значительно более низкую величину силовых нагрузок, приводящих к деформации блока, по сравнению с устройством прототипа. Кроме того, отсутствие необходимости изготовления пазовых каналов для электродов приведет к исчезновению слабого механического звена конструкции. Следствием этого будет повышение механической прочности блока и его рабочего ресурса.

Сравнительный анализ трудоемкости изготовления предлагаемого газового лазера моноблочной конструкции с ВЧ возбуждением и устройства-прототипа показал, что в предлагаемом лазере отсутствует необходимость изготовления по крайней мере двух пазовых каналов, что позволит осуществить экономию 20-50 человеко-часов в зависимости от величины блока. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР МОНОБЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ВЧ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, включающий моноблок с капилляром, образующим разрядный канал, устройство формирования поля ВЧ накачки с электродами полоскового типа, расположенными на гранях моноблока, наиболее близких к разрядному каналу, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и рабочего ресурса, грани моноблока выполнены смежными и образуют между собой угол 90 180o.