БЛОК ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА С ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАЧКОЙ ГАЗОВОГО ПОТОКА

БЛОК ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА С ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАЧКОЙ ГАЗОВОГО ПОТОКА


RU (11) 2101816 (13) C1

(51) 6 H01S3/097 

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

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

(21) Заявка: 96118836/25 
(22) Дата подачи заявки: 1996.09.23 
(45) Опубликовано: 1998.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US, патент, 4096449, кл. H 01 S 3/097, 1978. Технологические лазеры: Справочник в 2-х т. т. 1,/ Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова. - М.: Машиностроение, 1991, с. 432. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа "ТехноЛазер" 
(72) Автор(ы): Александров В.О.; Забелин А.М.; Сафонов А.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество закрытого типа "ТехноЛазер" 

(54) БЛОК ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА С ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАЧКОЙ ГАЗОВОГО ПОТОКА 

Изобретение относится к лазерной технике, а точнее к блокам генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока. Предложенный блок генерации включает в свой состав цилиндрический корпус с герметически подсоединенными торцевыми крышками, диаметральный вентилятор, газоразрядную камеру, теплообменник, оптический резонатор, зеркала которого закреплены на двух параллельных плитах, стянутых тремя штангами. Отличия предложенного блока генерации заключаются в том, что штанги в поперечном сечении расположены в вершинах равностороннего треугольника, боковые поверхности теплообменника перпендикулярны верхней стороне треугольника и пересекают вертикальную диаметральную плоскость корпуса под углом 30o, штанги по периметру треугольника закрыты листом из теплопроводящего материала, между диаметральным вентилятором и штангами имеется перегородка для направления газового потока, а внутри корпуса имеется пространственная ферма с боковыми фланцами для крепления узлов блока генерации. Устройство для охлаждения штанг могут быть выполнены в виде продольных водоохлаждаемых труб, заключенных в цилиндрический кожух, соприкасающийся с листом из теплопроводящего материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к лазерной технике, а точнее к блокам генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока.

Известные блоки генерации излучения лазеров с поперечной прокачкой газового потока включают в свой состав цилиндрический корпус с герметично подсоединенными двумя торцевыми крышками и расположенные внутри корпуса диаметральный вентилятор, газоразрядную камеру с электродной системой для создания тлеющего разряда поперек газового потока, теплообменник, размещенный по газовому потоку между диаметральным вентилятором и газоразрядной камерой, профилированную перегородку между корпусом и диаметральным вентилятором, оптический резонатор, ось которого перпендикулярна направлению газового потока и поля тлеющего разряда [1, 2] Недостатки этих блоков генерации излучения заключается в сложности термостабилизации оптической скамьи резонатора и использование для нее дефицитных материалов, в частности графитопласта.

Известен также блок генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока модели ТЛ-1,5, в котором зеркала оптического резонатора закреплены на передней и задней плитах, соединенных между собой тремя водоохлаждаемыми штангами из сплава с низким коэффициентом линейного расширения, образующими в поперечном сечении треугольник, одна из сторон которого расположена вертикально, а противоположная этой стороне вершина направлена в сторону оси корпуса [3]

В данной конструкции условия термостабилизации оптической скамьи резонатора улучшены, а используемые для нее конструктивные материалы менее дефицитны. Это техническое решение наиболее близко к предлагаемому, т.е. является прототипом.

Недостатки прототипа заключаются в громоздкости конструкции и в ухудшении качества работы из-за возникновения завихрений газового потока в оптической скамье резонатора.

Задачами предлагаемого технического решения являются повышение компактности конструкции и улучшение качества работы.

Указанные задачи в предложенном блоке генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газовою потока реализуются за счет того, что штанги в поперечном сечении расположены в вершинах равностороннего треугольника, боковые поверхности теплообменника расположены перпендикулярно верхней стороне треугольника с пересечением вертикальной диаметральной плоскости корпуса под углом 30o, штанги по периметру треугольника закрыты листом из теплопроводящего материала, между диаметральным вентилятором и штангами имеется перегородка для направления газового потока, а внутри корпуса имеется пространственная ферма с боковыми фланцами возле торцевых крышек корпуса, предназначенная для крепления в ней диаметрального вентилятора, теплообменника, электродной системы и оптического резонатора, а также профилированных перегородок.

Кроме того, устройства для охлаждения штанг могут представлять собой продольные трубки с прокачиваемой охлаждающей жидкостью, соприкасающиеся с поверхностью штанг и заключенные в общий цилиндрический кожух, соприкасающийся с листом из теплопроводящего материала.

Расположение стягивающих штанг в вершинах равностороннего треугольника позволяет снизить долю поперечных деформаций оптического резонатора вследствие симметричности конструкции при термических или динамических воздействиях. Закрытие штанг по периметру треугольника листом из теплопроводящего материала, а также контакт продольных трубок с прокачиваемой охлаждающей жидкостью с поверхностью штанг, а через общий цилиндрический кожух с листом из теплопроводящего материала приводит к повышению эффективности термостабилизации оптического резонатора. Эти конструктивные меры обусловливают повышение стабильности оптического резонатора.

Закрытие штанг по периметру листовым материалом, а также наличие между диаметральным вентилятором и штангами оптического резонатора перегородки для направления газового потока предотвращает формирование завихрений и способствует повышению однородности газового потока.

Расположение теплообменника с пересечением вертикальной диаметральной плоскости корпуса под углом 30o приводит к увеличению площади теплообменника и повышению эффективности охлаждения газового потока.

Закрепление диаметрального вентилятора, теплообменника, электродной системы, оптического резонатора и профилированных перегородок в пространственной ферме с боковыми фланцами повышает точность взаимного расположения этих узлов при работе.

Повышение стабильности оптического резонатора, однородности газового потока и эффективности его охлаждения, а также точности взаимного расположения узлов приводит к улучшению качества работы блока генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока.

Расположение стягивающих штанг в вершинах равностороннего треугольника, а боковых поверхностей теплообменника перпендикулярно верхней стороне этого треугольника позволяет повысить компактность конструкции, поскольку в этом случае обе боковые поверхности теплообменника находятся на минимальном и одинаковом расстоянии от стягивающих штанг.

На фиг. 1 показано поперечное сечение блока генерации; на фиг. 2 - продольное сечение по диаметральной плоскости. Блок генерации состоит из цилиндрического корпуса 1 к которому герметично подсоединены торцевые крышки 2. Внутри корпуса 1 расположены узлы, образующие газовый контур: диаметральный вентилятор 3, имеющий форму беличьего колеса, ось которого параллельна оси корпуса 1, и газоразрядная камера 4 с электродной системой для создания тлеющего разряда поперек газового потока Vг, состоящий из катода 5 и анода 6. Катод 5 может представлять собой водоохлаждаемую трубу, расположенную параллельно оси корпуса 1, а анод 6 может быть выполнен в виде плоской водоохлаждаемой плиты, расположенной параллельно катоду 5. По ходу газового потока между диаметральным вентилятором 3 и газоразрядной камерой 4 размещен теплообменник 7, обычно представляющий собой систему водоохлаждаемых оребренных труб. Между диаметральным вентилятором 3 и корпусом 1 имеется профилированная перегородка 8 для направления газового потока. Внутри корпуса 1 также находится оптический резонатор, состоящий из системы зеркал 9, закрепленных на двух параллельных плитах 10. Плиты 10 соединены между собой штангами 11 из материала с низким коэффициентом линейного расширения, например, инвара. Штанги 11 в поперечном сечении размещены в вершинах равностороннего треугольника, одна из сторон которого расположена вертикально, а противоположная вершина направлена в сторону оси корпуса 1. Боковые поверхности теплообменника 7 расположены перпендикулярно верхней стороне треугольника с пересечением вертикальной диаметральной плоскости корпуса 1 под углом 30o.

Штанги 11 по периметру треугольника закрыты листом из теплопроводящего материала 12, например, из меди. Между диаметральным вентилятором 3 и штангами 11 имеется профилированная перегородка 13 для направления газового потока.

Диаметральный вентилятор 3, теплообменник 7, катод 5, оптический резонатор со штангами 11 и плитами 10. а также профилированные перегородки 8 и 13 закреплены в пространственной ферме с боковыми торцами 14.

На фиг. 3 показана конструкция устройств для охлаждения штанг 11 оптического резонатора. Устройства представляют собой продольные трубки 15 с прокачиваемой охлаждающей жидкостью, заключенные в общий цилиндрический кожух 16. Трубки 15 соприкасаются с поверхностью кожуха 16, а кожух 16 с поверхностью листа из теплопроводящего материала 12.

Предложенный блок генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока работает следующим образом. Внутри корпуса 1 с герметично подсоединенными торцевыми крышками 2 при включении диаметрального вентилятора 3 создается газовый поток Vг, проходящий через газоразрядную камеру 4 с электродной системой, состоящей из катода 5 и анода 6 (фиг. 1, 2). На катод 5 и анод 6 подают высокое напряжение, вследствие чего между ними зажигается тлеющий разряд поперек газового потока. Образующиеся в результате вынужденных квантовых переходов в газовой смеси (обычно CO2-, N2-, He) кванты многократно отражаются от системы зеркал 9, закрепленных на плитах 10 оптического резонатора, и формируют лазерное излучение, выходящее через одно из зеркал. Стабильность оптического резонатора обеспечивается жестким скреплением плит 10 штангами 11, которые охлаждаются за счет контакта с водоохлаждаемыми трубками 15 (фиг. 3). Охлаждение листа из теплопроводящего материала 12 происходит за счет контакта с кожухом 16, соприкасающимся с водоохлаждаемыми трубками 15.

Нагретая в тлеющем разряде газовая смесь уносится из газоразрядной камеры 4 к теплообменнику 7, закрепленному в боковых фланцах пространственной фермы 14, где смесь охлаждается. После теплообменника 7 газовый поток направляется к диаметральному вентилятору 3 с помощью профилированных перегородок 8 и 13, закрепленных в пространственной ферме 14, предотвращающих возникновение завихрений газового потока и создающих оптимальные условия для захвата газа диаметральным вентилятором 3 и перемещения его по замкнутому контуру.

Источники информации

1. Патент США, кл. H 01 S 3/097 (331/94,5 РЕ, 331/94,5 D, 313/218). Заявл. 14.01.77, зарегистрировано 20.06.78 Foster J.D. Altos L. Apparatus' for producing an electric glow discharge in A flowing gas.

2. Технологические лазеры: Справочник: в 2 т. Т 1: Расчет, проектирование и эксплуатация Г.А. Абильсиитов, В.С. Голубев, В.Г. Гонтарь и др. Под общ. ред. Г.А. Абильсиитова. М. Машиностроение, 1991.-432 с. рис. 72.

3. Технологические лазеры: Справочник: в 2 т. Т 1: Расчет, проектирование и эксплуатация Г.А. Абильсиитов, В.С. Голубев, В.Г. Гонтарь и др. Под общ. ред. Г.А. Абильсиитова. М. Машиностроение, 1991.-432 с. рис. 100. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Блок генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока, включающий в свой состав цилиндрический корпус с герметично подсоединенными торцевыми крышками и расположенные внутри корпуса диаметральный вентилятор, газоразрядную камеру с электродной системой для создания тлеющего разряда поперек газового потока, теплообменник, размещенный по газовому потоку между диаметральным вентилятором и газоразрядной камерой, профилированную перегородку между корпусом и диаметральным вентилятором, оптический резонатор, зеркала которого закреплены на передних и задних плитах, соединенных между собой штангами из материала с низким коэффициентом линейного расширения, имеющими устройства для охлаждения и образующими в поперечном сечении треугольник, одна из сторон которого расположена вертикально, а противоположная этой стороне вершина направлена в сторону оси корпуса, отличающийся тем, что штанги в поперечном сечении расположены в вершинах равностороннего треугольника, боковые поверхности теплообменника расположены перпендикулярно верхней стороне треугольника с пересечением вертикальной диаметральной плоскости корпуса под углом 30o, штанги по периметру треугольника закрыты листом из теплопроводящего материала, между диаметральным вентилятором и штангами оптического резонатора имеется перегородка для направления газового потока, а внутри корпуса имеется пространственная форма с боковыми фланцами возле торцевых крышек корпуса, предназначенная для крепления в ней диаметрального вентилятора, теплообменника, электродной системы и оптического резонатора, а также профилированных перегородок.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что устройства для охлаждения штанг представляют собой продольные трубки с прокачиваемой охлаждающей жидкостью, соприкасающиеся с поверхностью штанг и заключенные в общий цилиндрический корпус, соприкасающийся с листом из теплопроводящего материала.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru