RU2531069C2

RU2531069C2 - Gas-discharge laser system and method of generating radiation

Info

Publication number: RU2531069C2
Application number: RU2012131343/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Христофоров
Original assignee: Олег Борисович Христофоров
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-10-20
Also published as: RU2012131343A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to quantum electronics. The laser system comprises a chassis on which first and second identical laser modules are mounted. Each module includes a metal housing having extended: gas stream generating system, pre-ioniser, first electrode situated on the side of the wall of the housing, second electrode. Ceramic containers are placed near the first electrode, each said container having capacitors connected to the second electrode through extended earthed gas-permeable current leads situated on both sides of the electrodes. A pulsed power supply has terminal leads which are low-inductively connected to the capacitors in each laser module through insulated current leads of the metal housing and current leads of each ceramic container.

EFFECT: high generation energy and average radiation power.

7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к мощным импульсно-периодическим газоразрядным лазерам с УФ-предыонизацией, преимущественно к эксимерным лазерам. Область применений включает лазерную микрообработку материалов, отжиг аморфного кремния (α-Si) при производстве плоских дисплеев, производство высокотемпературных сверхпроводников методом импульсной лазерной абляции, производство интегральных схем методом лазерной УФ- и ВУФ-литографии и др.The invention relates to powerful pulse-periodic gas-discharge lasers with UV preionization, mainly to excimer lasers. Applications include laser microprocessing of materials, annealing of amorphous silicon (α-Si) in the manufacture of flat displays, the production of high-temperature superconductors by pulsed laser ablation, the production of integrated circuits using laser UV and VUV lithography, etc.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известна одна из наиболее мощных газоразрядных эксимерных лазерных систем для индустриальных применений - двухлучевой лазер VYPER, включающий в себя два идентичных компактных лазерных модуля, каждый из которых содержит корпус в виде металлической трубы, на которой крепится компактная керамическая разрядная камера с протяженным металлическим фланцем. На высоковольтном металлическом фланце керамической камеры установлены высоковольтный электрод и предыонизатор, Coherent Inc. ExcimerProductGuide2011. Способ генерации излучения посредством лазерной системы предусматривает одновременную накачку двух идентичных лазерных модулей и совмещение двух параллельных лазерных лучей вне лазера.One of the most powerful gas-discharge excimer laser systems for industrial applications is known - the VYPER double-beam laser, which includes two identical compact laser modules, each of which contains a metal tube housing on which a compact ceramic discharge chamber with an extended metal flange is mounted. A high voltage electrode and preionizer, Coherent Inc., are installed on the high voltage metal flange of the ceramic chamber. ExcimerProductGuide2011. A method for generating radiation by means of a laser system involves the simultaneous pumping of two identical laser modules and the combination of two parallel laser beams outside the laser.

Данная конструкция обеспечивает параметры лазерного излучения, оптимально соответствующие ряду технологических применений с уровнем энергии генерации 1 Дж/импульс при длине электродов около 1 м и мощностью лазерного УФ-излучения 600 Вт с каждого лазерного модуля.This design provides laser radiation parameters that optimally correspond to a number of technological applications with a generation energy level of 1 J / pulse with an electrode length of about 1 m and a laser UV power of 600 W from each laser module.

Однако дальнейшее повышение энергии генерации лазерной системы затруднено из-за используемой боковой предыонизации слаботочным барьерным разрядом и ограниченных размеров разрядной камеры лазерных модулей, а поскольку в разрядной камере поток газа резко меняет направление, это не позволяет эффективно увеличивать скорость газа в межэлектродном промежутке, приводя к ограничению частоты повторения разрядных импульсов и средней мощности лазерного излучения.However, a further increase in the generation energy of the laser system is difficult due to the lateral preionization used by the low-current barrier discharge and the limited size of the discharge chamber of the laser modules, and since the gas flow in the discharge chamber sharply changes direction, this does not allow an effective increase in the gas velocity in the interelectrode gap, leading to a limitation repetition rate of discharge pulses and average laser power.

Частично этих недостатков лишены устройство и способ генерации излучения мощного посредством компактного эксимерного ХеСl лазера, в котором импульсно заряжаемые конденсаторы, подключенные к электродам, размещены на наружной поверхности протяженного диэлектрического фланца, установленного на компактном сварном металлическом корпусе, выполненном на основе алюминиевой трубы диаметром 420 мм, Борисов В.М., Христофоров О.Б. Мощные импульсно-периодические эксимерные лазеры. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Том XI-4, стр.503-522 (2005). Способ генерации излучения включает в себя предыонизацию газа УФ-излучением завершенного скользящего разряда через частично прозрачный электрод. При длине электродов лишь 0.8 м в вариантах устройства энергия генерации варьировалась от 4 до 2 Дж/импульс при стабилизированном уровне мощности лазерного УФ-излучения 500 Вт. Для обеспечения высокого времени жизни газовой смеси лазера диэлектрический фланец выполняется керамическим и с целью предотвращения его хрупкого разрушения вводится присоединенная к нему дополнительная камера с электрически прочным газом для выравнивания внутреннего и наружного давлений на фланец.Partially these disadvantages are lacking in a device and method for generating radiation from a high-power compact XeCl excimer laser, in which pulse-charged capacitors connected to electrodes are located on the outer surface of an extended dielectric flange mounted on a compact welded metal case made on the basis of an aluminum pipe with a diameter of 420 mm, Borisov V.M., Khristoforov O.B. Powerful repetitively pulsed excimer lasers. Encyclopedia of low-temperature plasma. Volume XI-4, pp. 503-522 (2005). A method for generating radiation includes preionizing the gas with UV radiation of a completed creeping discharge through a partially transparent electrode. With an electrode length of only 0.8 m, in the device variants, the generation energy varied from 4 to 2 J / pulse with a stabilized laser UV power level of 500 W. To ensure a high lifetime of the laser gas mixture, the dielectric flange is made of ceramic and, in order to prevent its brittle fracture, an additional chamber connected to it with an electrically strong gas is introduced to equalize the internal and external pressures on the flange.

Недостатком лазера и способа его функционирования является то, что сварной фланец алюминиевого корпуса лазера, на который устанавливается керамический фланец лазера, деформируется при напуске в корпус лазера газовой смеси высокого, до 5 атм, давления. Все это обуславливает сложность конструкции корпуса и лазера в целом, его низкую надежность и сложность эксплуатации.The disadvantage of the laser and the method of its operation is that the welded flange of the aluminum laser housing, on which the ceramic laser flange is mounted, is deformed when a high pressure mixture of up to 5 atm is injected into the laser housing. All this determines the complexity of the design of the housing and the laser as a whole, its low reliability and complexity of operation.

Наиболее близким техническим решением, которое может быть выбрано в качестве прототипа, является лазерная система, содержащая металлический корпус, выполненный на основе металлической трубы, в котором размещены протяженные: система формирования газового потока, предыонизатор, первый электрод, расположенный со стороны стенки корпуса, второй электрод, установленные вблизи первого электрода два керамических контейнера, в каждом из которых размещены конденсаторы, подсоединенные ко второму электроду через расположенные по обе стороны электродов протяженные заземленные газопроницаемые токопроводы, причем стенки каждого керамического контейнера, обращенные к разрядной области, образуют часть системы формирования газового потока в приэлектродной области между газопроницаемыми токопроводами, и размещенный снаружи корпуса импульсный источник питания, выводы которого подсоединены к конденсаторам, Патент РФ №2446530 от 28.01.2011, опубликованный 27.03.2012 RU БИМП №9.The closest technical solution, which can be selected as a prototype, is a laser system containing a metal housing made on the basis of a metal pipe, in which are extended: a gas flow formation system, a preionizer, a first electrode located on the side of the housing wall, a second electrode installed in the vicinity of the first electrode are two ceramic containers, in each of which there are capacitors connected to the second electrode through ctrodes are long grounded gas-permeable conductors, the walls of each ceramic container facing the discharge region form part of the gas flow formation system in the near-electrode region between the gas-permeable current conductors, and a switching power supply located outside the housing, the terminals of which are connected to capacitors, RF Patent No. 2446530 dated 28.01 .2011, published on 03/27/2012 RU BIMP No. 9.

В указанном устройстве контейнеры, выполненные в виде круглых цилиндрических труб, установлены по обе стороны от плоскости, проходящей через оси электродов. В варианте исполнения предыонизатор лазера выполнен в виде компактной системы зажигания скользящего разряда, УФ-излучение которого осуществляет предыонизацию через выполненный частично прозрачным первый или второй электрод.In the specified device, containers made in the form of round cylindrical pipes are installed on both sides of the plane passing through the axis of the electrodes. In an embodiment, the laser preionizer is made in the form of a compact sliding discharge ignition system, the UV radiation of which carries out preionization through a partially transparent first or second electrode.

Лазер характеризуется простой, дешевой и надежной конструкцией корпуса, в которой обеспечивается высокая скорость потока газа между электродами и высокая средняя мощность лазерного излучения при различных сочетаниях энергии генерации и частоты следования импульсов в долговременном режиме.The laser is characterized by a simple, cheap and reliable housing design, which provides a high gas flow rate between the electrodes and a high average laser radiation power with various combinations of generation energy and pulse repetition rate in the long-term mode.

Способ генерации излучения посредством указанного устройства заключается в быстрой импульсной зарядке с помощью импульсного источника питания конденсаторов и предыонизации газа между первым и вторым электродами, осуществлении разряда между первым и вторым электродами и генерации лазерного излучения.A method for generating radiation by means of said device consists in fast pulsed charging with a pulsed power source of capacitors and preionization of a gas between the first and second electrodes, performing a discharge between the first and second electrodes and generating laser radiation.

В варианте способа предыонизацию осуществляют автоматически со стороны первого электрода, производя через разрядный промежуток предыонизатора зарядку вспомогательных конденсаторов, также размещенных в керамических контейнерах. Предыонизацию могут осуществляют через частично прозрачный электрод, что позволяет эффективно увеличивать энергию генерации и среднюю мощность лазерного излучения. Необходимая для зажигания однородного разряда лазера быстрая импульсная зарядка конденсаторов соответствует характерному времени зарядки 50-300 нс, зависящему от энергии генерации, характерные значения которой могут быть в диапазоне от 0.1 до 2 Дж/импульс для лазера с различными поперечными размерами керамических контейнеров.In a variant of the method, preionization is carried out automatically from the side of the first electrode, charging auxiliary capacitors, also located in ceramic containers, through the discharge gap of the preionizer. Preionization can be carried out through a partially transparent electrode, which can effectively increase the generation energy and the average laser radiation power. The fast pulse charging of capacitors required for igniting a uniform laser discharge corresponds to a characteristic charging time of 50-300 ns, depending on the generation energy, whose characteristic values can be in the range from 0.1 to 2 J / pulse for a laser with different transverse dimensions of ceramic containers.

Недостатком устройства прототипа и способа его функционирования является ограниченная возможность повышения энергии генерации при сохранении малой индуктивности разрядного контура из-за ограниченных габаритов контейнеров и, соответственно, ограниченного энергозапаса размещенных в них конденсаторов. Кроме того, требуемое для повышения энергии генерации увеличение межэлектродного расстояния ведет к повышению разрядного напряжения, что усложняет эксплуатацию лазера и сопровождается необходимостью увеличения габаритов керамических частей лазера, служащих в качестве высоковольтных изоляторов, и корпуса лазера в целом, что усложняет его конструкцию.The disadvantage of the prototype device and the method of its operation is the limited ability to increase the generation energy while maintaining a small inductance of the discharge circuit due to the limited dimensions of the containers and, accordingly, the limited energy reserve of the capacitors located in them. In addition, the increase in the interelectrode distance required to increase the generation energy leads to an increase in the discharge voltage, which complicates the operation of the laser and is accompanied by the need to increase the dimensions of the ceramic parts of the laser, which serve as high-voltage insulators, and the laser case as a whole, which complicates its design.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание высокоэффективной двухмодульной лазерной системы, предпочтительно эксимерной, с более чем двукратным, по отношению к одиночному модулю, увеличением энергии генерации и средней мощности лазерного излучения.The objective of the invention is to provide a highly efficient two-module laser system, preferably excimer, with more than double, in relation to a single module, an increase in the generation energy and the average laser radiation power.

Техническим результатом изобретения является увеличение энергии генерации и средней мощности излучения при повышении кпд лазерной системы, характеризующейся простой и дешевой конструкцией, и, в целом, снижение затрат на получение энергии генерации.The technical result of the invention is to increase the generation energy and the average radiation power while increasing the efficiency of the laser system, characterized by a simple and cheap design, and, in General, reducing the cost of generating energy generation.

Указанные задачи могут быть осуществлены предлагаемой газоразрядной лазерной системой, содержащей: шасси, на котором размещены:These tasks can be carried out by the proposed gas-discharge laser system, comprising: a chassis on which are located:

первый лазерный модуль, включающий в себя металлический корпус, выполненный на основе металлической трубы, в котором размещены протяженные: система формирования газового потока, предыонизатор, первый электрод, расположенный со стороны стенки корпуса, второй электрод, установленные вблизи первого электрода либо один, либо два керамических контейнера, в каждом из которых размещены конденсаторы, подсоединенные ко второму электроду через расположенные по обе стороны электродов протяженные заземленные газопроницаемые токопроводы,the first laser module, which includes a metal casing made on the basis of a metal pipe, in which are extended: a gas flow formation system, a preionizer, a first electrode located on the side of the casing wall, a second electrode installed near either the first electrode or one or two ceramic containers, each of which contains capacitors connected to the second electrode through extended grounded gas-permeable current conductors located on both sides of the electrodes,

второй лазерный модуль, идентичный первому,a second laser module identical to the first

импульсный источник питания, выводы которого малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам в каждом лазерном модуле через изолированные токовводы металлического корпуса и токовводы каждого керамического контейнера.switching power supply, the leads of which are inductively connected to capacitors in each laser module through isolated current leads of the metal case and current leads of each ceramic container.

Предпочтительно, что между конденсаторами второго лазерного модуля и источником питания введена линия задержки, обеспечивающая задержку зажигания разряда во втором лазерном модуле на время, не превышающее длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазерном модуле, и введена система оптической связи между лазерными модулями, обеспечивающая инжекцию внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую часть излучения первого лазерного модуля во второй лазерный модуль.It is preferable that a delay line is introduced between the capacitors of the second laser module and the power source, which ensures a delay in the ignition of the discharge in the second laser module for a time not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment the generation threshold is reached in the first laser module, and an optical communication system is introduced between laser modules, which provides injection of an external optical signal, which is a small part of the radiation of the first laser module in the second hole r module.

Керамические контейнеры каждого лазерного модуля могут быть заполнены либо газовой, либо жидкой электрически прочной средой под давлением, близким к давлению газа в корпусе лазера, и к торцам каждого контейнера, заполненного электрически прочной средой, герметично подсоединена система поддержания давления электрически прочной среды, близким к давлению газа в корпусе лазера, причем система поддержания давления выполнена с возможностью циркуляции и охлаждения электрически прочной среды.The ceramic containers of each laser module can be filled with either a gas or liquid electrically strong medium under a pressure close to the gas pressure in the laser housing, and a pressure maintaining system of an electrically strong medium close to the pressure is hermetically connected to the ends of each container filled with an electrically strong medium gas in the laser housing, and the pressure maintenance system is configured to circulate and cool an electrically durable medium.

Предпочтительно, что в корпусе каждого лазерного модуля могут быть установлены либо один, либо два протяженных дополнительных керамических контейнера, размещенных преимущественно с нерабочей стороны второго электрода, в каждом дополнительном контейнере размещены дополнительные конденсаторы, при этом конденсаторы подключены ко второму электроду через газопроницаемые токопроводы, токовводы каждого дополнительного керамического контейнера и дополнительные конденсаторы, при этом лазерная система содержит дополнительный источник питания, полярность которого противоположна полярности источника питания, и дополнительный источник питания подключен к дополнительным конденсаторам каждого лазерного модуля через торцы каждого дополнительного контейнераIt is preferable that in the case of each laser module either one or two extended additional ceramic containers can be installed, located mainly on the non-working side of the second electrode, additional capacitors are placed in each additional container, while the capacitors are connected to the second electrode through gas-permeable current conductors, current leads of each additional ceramic container and additional capacitors, while the laser system contains an additional source of pi fusion, the polarity of which is opposite to the polarity of the power source, and the additional power source is connected to additional capacitors of each laser module through the ends of each additional container

Способ генерации излучения посредством лазерной системы заключается в быстрой импульсной зарядке с помощью импульсного источника питания конденсаторов, предыонизации газа и осуществлении разряда между первым и вторым электродами, и генерации лазерного излучения в каждом лазерном модуле,The method of generating radiation by means of a laser system consists in fast pulsed charging using a pulsed capacitor power supply, gas preionization and discharge between the first and second electrodes, and generating laser radiation in each laser module,

при котором после зажигания разряда в первом лазерном модуле разряд во втором лазерном модуле зажигают с временной задержкой, не превышающей длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазерном модуле, и с помощью системы оптической связи производят инжекцию во второй лазерный модуль внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую часть излучения первого лазерного модуля, снижая порог генерации во втором лазерном модуле.in which, after ignition of the discharge in the first laser module, the discharge in the second laser module is ignited with a time delay not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment of reaching the generation threshold in the first laser module, and using the optical communication system, injection is performed into the second laser module external optical signal, which is a small part of the radiation of the first laser module, lowering the generation threshold in the second laser module.

Предпочтительно, что в процессе работы лазерной системы в каждом лазерном модуле поддерживают давление электрически прочной среды, заполняющей, по меньшей мере, один контейнер, близким к давлению газа в корпусе каждого лазерного модуля.It is preferable that during the operation of the laser system, the pressure of an electrically strong medium filling at least one container close to the gas pressure in the housing of each laser module is maintained in each laser module.

В варианте реализации способа предварительно включают дополнительный источник питания и с торцов каждого дополнительного керамического контейнера каждого лазерного модуля производят импульсную зарядку дополнительных конденсаторов, размещенных в дополнительных керамических контейнерах, затем с временной задержкой, равной разности времен зарядки дополнительных конденсаторов и конденсаторов, включают импульсный источник питания и осуществляют импульсную зарядку конденсаторов напряжением, полярность которого противоположна полярности напряжения зарядки дополнительных конденсаторов, в процессе зарядки дополнительных конденсаторов и конденсаторов осуществляют предыонизацию газа либо со стороны первого электрода, либо со стороны второго электрода, после момента одновременного окончания зарядки конденсаторов и дополнительных конденсаторов осуществляют разряд между высоковольтными первым и вторым электродами противоположной полярности по малоиндуктивному разрядному контуру, включающему в себя конденсаторы и дополнительные конденсаторы, последовательно соединенные между собой через газопроницаемые токопроводы.In an embodiment of the method, an additional power source is preliminarily switched on, and from the ends of each additional ceramic container of each laser module pulse charging of additional capacitors placed in additional ceramic containers is performed, then, with a time delay equal to the difference in charging times of additional capacitors and capacitors, they include a switching power supply and carry out pulse charging of capacitors with voltage, the polarity of which is opposite to the field In the process of charging additional capacitors and capacitors, the gas is preionized either from the side of the first electrode or from the side of the second electrode, after the moment of charging the capacitors and additional capacitors at the same time, the discharge is carried out between the high-voltage first and second electrodes of opposite polarity in the low-inductance discharge a circuit including capacitors and additional capacitors in series with interconnected through gas permeable conductors.

Предложенная конструкция лазерной системы, в которой введен второй лазерный модуль, идентичный первому, позволяет удваивать энергию генерации и среднюю мощность лазерного излучения при использовании высокоэффективных лазерных модулей простой и надежной конструкции.The proposed design of the laser system, in which the second laser module is introduced, which is identical to the first, allows you to double the generation energy and the average laser radiation power using highly efficient laser modules of a simple and reliable design.

Использование единого импульсного источника питания, выводы которого малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам в каждом лазерномо модуле через изолированные токовводы металлического корпуса и токовводы каждого керамического контейнера, упрощает работу двухмодульной лазерной системы, автоматически обеспечивая их синхронную работу.The use of a single switching power supply, the leads of which are inductively connected to the capacitors in each laser module through the isolated current leads of the metal case and the current leads of each ceramic container, simplifies the operation of the two-module laser system, automatically ensuring their synchronous operation.

Введение между конденсаторами второго лазерного модуля и источником питания линии задержки импульса зарядки конденсаторов второго лазерного модуля на время, не превышающее длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазерном модуле, позволяет с помощью системы оптической связи между лазерными модулями обеспечить инжекцию внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую (<8%) часть излучения первого лазерного модуля во второй лазерный модуль, и снизить порог генерации во втором лазерном модуле. Это позволяет увеличить энергию генерации во втором лазерном модуле на ~30%.The introduction between the capacitors of the second laser module and the power source of the delay line of the charging pulse of the capacitors of the second laser module for a time not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment of reaching the generation threshold in the first laser module allows injection via the optical communication system between the laser modules external optical signal, which is a small (<8%) part of the radiation of the first laser module into the second laser module, and reduce generation horn in the second laser module. This makes it possible to increase the generation energy in the second laser module by ~ 30%.

Установка в каждом лазерном модуле дополнительных керамических контейнеров с размещенными в них дополнительными конденсаторами, к которым через торцы дополнительных контейнеров подключен дополнительный источник питания, полярность которого противоположна полярности источника питания, позволяет увеличить энергию и мощность каждого лазерного модуля при снижении амплитуды напряжения на электродах, что упрощает эксплуатацию лазерной системы.The installation in each laser module of additional ceramic containers with additional capacitors placed in them, to which an additional power source is connected through the ends of the additional containers, the polarity of which is opposite to the polarity of the power source, allows you to increase the energy and power of each laser module while reducing the voltage amplitude on the electrodes, which simplifies operation of the laser system.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, которые не охватывают и тем более не ограничивают весь объем вариантов реализации данного технического решения, а являются иллюстрирующими материалами частных случаев его выполнения.The invention is illustrated by the accompanying drawings, which do not cover and, moreover, do not limit the entire scope of the options for implementing this technical solution, but are illustrative materials of particular cases of its implementation.

На чертежах совпадающие элементы устройства обозначены одинаковыми номерами позиций.In the drawings, matching device elements are denoted by the same reference numbers.

На фиг.1a показано поперечное сечение двухмодульной лазерной системы.On figa shows a cross section of a two-module laser system.

На фиг.1b схематично показан вид сверху устройства с системой оптической связи между лазерными модулямиFig.1b schematically shows a top view of a device with an optical communication system between laser modules

На фиг.2 показано поперечное сечение лазерной системы с системами поддержания давления электрически прочной среды, заполняющей контейнеры, близким к давлению газа в корпусе каждого лазерного модуля.Figure 2 shows a cross-section of a laser system with pressure maintenance systems of an electrically strong medium filling containers close to the gas pressure in the housing of each laser module.

На фиг.3 показана лазерная система с дополнительным источником питания.Figure 3 shows a laser system with an additional power source.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Данное описание служит для иллюстрации вариантов осуществления изобретения, но не объемов его реализации.This description serves to illustrate embodiments of the invention, but not the scope of its implementation.

В соответствии с примером осуществления (фиг.1а) лазерная система содержит шасси 1, на котором размещены: первый лазерный модуль 2 и второй лазерный модуль 3, идентичный первому лазерному модулю. Каждый лазерный модуль включает в себя металлический корпус 4, выполненный на основе металлической трубы, в котором размещены протяженные: система формирования газового потока, состоящая из вентилятора 5, направляющих газового потока 6 и трубок теплообменника 7, предыонизатор 8, первый электрод 9, расположенный со стороны стенки корпуса, второй электрод 10, установленные вблизи первого электрода 9 либо один, либо два керамических контейнера 11, в каждом из которых размещены конденсаторы 12, подсоединенные ко второму электроду 10 через расположенные по обе стороны электродов заземленные газопроницаемые токопроводы 13, причем стенки каждого керамического контейнера 11, обращенные к разрядной области, образуют часть системы формирования газового потока в приэлектродной области между газопроницаемыми токопроводами 13. На шасси 1 также размещен импульсный источник питания 14. Импульсный источник питания 14 включает в себя систему компрессии импульсов накачки лазерных модулей, содержащую два магнитных ключа, выводы которых совмещены с высоковольтными выводами 15а, 15b источника питания 14. Высоковольтные выводы 15а, 15b и заземленные выводы источника питания 14 малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам 12 каждого лазерного модуля 2, 3 соответственно через изолированные токовводы 16 металлического корпуса 4, высоковольтные токовводы 17 каждого керамического контейнера 11 и заземленные токопроводы 18 и токовводы 19 каждого керамического контейнера 11.According to an exemplary embodiment (FIG. 1 a), the laser system comprises a chassis 1 on which are located: a first laser module 2 and a second laser module 3 identical to the first laser module. Each laser module includes a metal casing 4, made on the basis of a metal pipe, in which are extended: a gas flow formation system consisting of a fan 5, gas flow guides 6 and heat exchanger tubes 7, a preionizer 8, the first electrode 9, located on the side the walls of the housing, the second electrode 10, installed near the first electrode 9, either one or two ceramic containers 11, in each of which capacitors 12 are placed, connected to the second electrode 10 through an arrangement earthed gas-permeable current conductors 13, located on both sides of the electrodes, the walls of each ceramic container 11 facing the discharge region form part of the gas flow formation system in the electrode region between the gas-permeable current conductors 13. A switching power supply 14 is also located on the chassis 1. Switching power supply 14 includes a compression system for pumping pulses of laser modules, containing two magnetic keys, the terminals of which are combined with the high voltage terminals 15a, 15b of the power source 14. The high-voltage leads 15a, 15b and the grounded leads of the power supply 14 are connected inductively to the capacitors 12 of each laser module 2, 3, respectively, through insulated current leads 16 of the metal housing 4, high-voltage current leads 17 of each ceramic container 11 and grounded current leads 18 and current leads 19 of each ceramic container eleven.

На фиг. 1а каждый лазерный модуль содержит по два контейнера 11, установленных по обе стороны первого электрода 9, каждый из которых герметично закреплен на торцевых фланцах металлического корпуса лазерного модуля. Как вариант исполнения протяженный предыонизатор 8 выполнен в виде компактной системы зажигания скользящего разряда по поверхности диэлектрической пластины, преимущественно сапфировой, и установлен с тыльной стороны первого электрода 9, выполненного частично прозрачным за счет щелевых окон на его рабочей поверхности, перпендикулярных продольной оси электрода. Для осуществления автоматической предыонизации в керамических контейнерах 11 размещены вспомогательные конденсаторы 20, электрически связанные через вспомогательные токовводы 21 керамических контейнеров с предыонизатором 8. При этом емкость и объем вспомогательных конденсаторов 20 многократно (в 5-10 раз) меньше емкости и объема конденсаторов 12, расположенных в каждом керамическом контейнере 11.In FIG. 1a, each laser module contains two containers 11 mounted on both sides of the first electrode 9, each of which is hermetically attached to the end flanges of the metal housing of the laser module. As an embodiment, the extended preionizer 8 is made in the form of a compact ignition system for a sliding discharge on the surface of a dielectric plate, mainly sapphire, and is installed on the back of the first electrode 9, made partially transparent due to slotted windows on its working surface perpendicular to the longitudinal axis of the electrode. To carry out automatic preionization, auxiliary capacitors 20 are placed in ceramic containers 11, electrically connected through auxiliary current leads 21 of ceramic containers with a preionizer 8. Moreover, the capacity and volume of auxiliary capacitors 20 are many times (5-10 times) less than the capacity and volume of capacitors 12 located in each ceramic container 11.

Между конденсаторами второго лазерного модуля и источником питания может быть введена линия задержки 22 (фиг.1а), обеспечивающая задержку импульса зарядки конденсаторов 12 второго лазерного модуля 3 и задержку зажигания разряда в нем на время, не превышающее длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазерном модуле 2. Линия задержки 22 может быть совмещена с магнитным ключом на высоковольтном выводе 15b второго лазерного модуля 3. При этом введена система оптической связи 23 (фиг.lb) между лазерными модулями 2, 3, обеспечивающая инжекцию во второй лазерный модуль внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую, например ≈4%, часть излучения первого лазерного модуля. В качестве варианта реализации система оптической связи 23 между лазерными модулями 2, 3, размещенная либо внутри, либо снаружи (фиг.lb) зеркал 24, 25 резонатора каждого лазерного модуля, может включать в себя пластины 26а, 26b, просветленные с одной стороны, то есть отклоняющие около 4% лазерного излучения, и зеркала 27а, 27b, обеспечивающие увеличение оптической связи между двумя лазерными модулями 2, 3. Совмещение двух параллельных лазерных лучей осуществляется вне шасси 1 лазерной системы в оптическом модуле 28.Between the capacitors of the second laser module and the power source, a delay line 22 can be introduced (Fig. 1a), which provides a delay in the charging pulse of the capacitors 12 of the second laser module 3 and a delay in the ignition of the discharge in it for a time not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment reaching the generation threshold in the first laser module 2. The delay line 22 can be combined with a magnetic key on the high-voltage output 15b of the second laser module 3. An optical communication system is introduced connection 23 (Fig. lb) between the laser modules 2, 3, which provides injection into the second laser module of an external optical signal, which is a small, for example ≈4%, part of the radiation of the first laser module. As an embodiment, the optical communication system 23 between the laser modules 2, 3, located either inside or outside (Fig. Lb) of the resonator mirrors 24, 25 of each laser module, may include plates 26a, 26b that are coated on one side, then there are deflecting about 4% of the laser radiation, and mirrors 27a, 27b, providing an increase in optical communication between the two laser modules 2, 3. The combination of two parallel laser beams is carried out outside the chassis 1 of the laser system in the optical module 28.

В варианте устройства (фиг.2) вблизи первого электрода 9 каждого лазерного модуля 2, 3 установлен один керамический контейнер 11, поверхность которого, обращенная к разрядной области, имеет протяженную нишу, в которой установлен первый электрод 9. При этом керамический контейнер 11 каждого лазерного модуля заполнен либо газовой, либо жидкой электрически прочной средой 29 под давлением, близким к давлению газа в корпусе 4 каждого лазерного модуля лазера, и к торцам каждого контейнера 11, заполненного электрически прочной средой, герметично подсоединена система 30 поддержания давления электрически прочной среды, близким к давлению газа в корпусе лазера. Система 30 поддержания давления может быть выполнена с обеспечением циркуляции и охлаждения электрически прочной среды 29.In the embodiment of the device (Fig. 2), one ceramic container 11 is installed near the first electrode 9 of each laser module 2, 3; its surface facing the discharge region has an extended niche in which the first electrode 9 is installed. In this case, the ceramic container 11 of each laser the module is filled with either a gas or liquid electrically strong medium 29 under a pressure close to the gas pressure in the housing 4 of each laser laser module, and to the ends of each container 11 filled with an electrically strong medium, hermetically sealed The system 30 for maintaining the pressure of an electrically strong medium close to the gas pressure in the laser housing is dined. The pressure maintenance system 30 may be configured to circulate and cool the electrically robust medium 29.

В варианте устройства (фиг.3) в корпусе 4 каждого лазерного модуля 2, 3 установлены либо один, либо два протяженных дополнительных керамических контейнера 31, размещенных преимущественно с нерабочей стороны второго электрода 10, в каждом дополнительном контейнере 31 размещены дополнительные конденсаторы 32, при этом конденсаторы 12 подключены ко второму электроду 10 через газопроницаемые токопроводы, токовводы 33, 34 каждого дополнительного контейнера 31 и дополнительные конденсаторы 32. При этом лазерная система содержит дополнительный источник питания 35, полярность которого противоположна полярности источника питания 14, и дополнительный источник питания подключен к дополнительным конденсаторам каждого лазерного модуля через торцы каждого дополнительного контейнера 31.In the embodiment of the device (Fig. 3), in the case 4 of each laser module 2, 3, either one or two extended additional ceramic containers 31 are installed, located mainly on the non-working side of the second electrode 10, additional capacitors 32 are placed in each additional container 31, capacitors 12 are connected to the second electrode 10 through gas-permeable current leads, current leads 33, 34 of each additional container 31 and additional capacitors 32. In this case, the laser system contains an additional source power 35, the polarity of which is opposite to the polarity of the power source 14, and an additional power source is connected to additional capacitors of each laser module through the ends of each additional container 31.

Способ генерации излучения посредством газоразрядной лазерной системы (фиг.1) реализуется следующим образом. Включают установленный на шасси 1 импульсный источник питания 14, высоковольтные выводы 15а, 15b и заземленные выводы которого малоиндуктивно подсоединены к конденсаторам 12 каждого лазерного модуля 2, 3. С помощью источника питания 14 осуществляют быструю (за время 50-300 нс) импульсную зарядку конденсаторов 12, размещенных в керамических контейнерах 11, и осуществляют предыонизацию в лазерных модулях 2, 3 газа между первым 9 и вторым 10 электродами, затем осуществляют разряд между первым и вторым электродами 9, 10 и получают генерацию лазерного излучения в каждом лазерном модуле.The method of generating radiation through a gas discharge laser system (figure 1) is implemented as follows. They include a switched-mode power supply 14 mounted on the chassis 1, high-voltage leads 15a, 15b and grounded leads of which are inductively connected to the capacitors 12 of each laser module 2, 3. Using a power supply 14, pulse capacitors 12 are quickly charged (in a time of 50-300 ns) placed in ceramic containers 11, and carry out preionization in the laser modules 2, 3 of the gas between the first 9 and second 10 electrodes, then discharge between the first and second electrodes 9, 10 and receive laser radiation in each laser module.

С момента включения источника питания 14 в каждом лазерном модуле автоматически осуществляют предыонизацию со стороны первого электрода 9 (фиг.1а), производя зарядку вспомогательных конденсаторов 20 через разрядный промежуток предыонизатора 8, выполненного, например, в виде компактной системы формирования скользящего разряда, расположенной за частично прозрачным электродом 9. Уровень предыонизации выбирают оптимальным за счет регулируемого энерговклада в скользящий разряд. Ток вспомогательного относительно низкоэнергетичного разряда предыонизатора 8 протекает по разрядной цепи, включающей в себя токовводы 19, 21 каждого контейнера 11, первый электрод 9, разрядный промежуток предыонизатора 8 и вспомогательные конденсаторы 20, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов 12. Одновременно в каждом лазерном модуле осуществляют импульсную зарядку конденсаторов 12 по малоиндуктивной цепи, включающей герметичные изолированные токовводы 16 корпуса 4, соединенные с корпусом протяженные заземленные токопроводы 18 и токовводы 17, 18 контейнеров 11. После момента окончания зарядки конденсаторов 12 и одновременного достижения пробивного напряжения между электродами 9, 10 первого лазерного модуля 2 между ними осуществляют разряд по малоиндуктивному контуру, включающему в себя конденсаторы 12, токовводы 17, 19 контейнеров 11, заземленные протяженные газопроницаемые токопроводы 13, что позволяет получить генерацию в первом лазерном модуле. С помощью линии задержки 22, введенной между конденсаторами 12 второго лазерного модуля 3 и источником питания 14, зажигают разряд во втором лазерном модуле 3 с временной задержкой, не превышающей длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазерном модуле 2. С помощью системы оптической связи 23 (фиг.1b) производят инжекцию во второй лазерный модуль 3 внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую часть лазерного излучения первого лазерного модуля, выходящего из резонатора, образованного зеркалами 24, 25, снижая порог генерации во втором лазерном модуле 3. Инжекцию внешнего сигнала во второй лазерный модуль осуществляют, например, с помощью системы оптической связи, включающей в себя пластины 26а, 26b, просветленные с одной стороны, то есть отклоняющие около 4% лазерного излучения, и зеркала 27а, 27b, обеспечивающие увеличение оптической связи между двумя лазерными модулями 2, 3. Совмещение двух параллельных лазерных лучей осуществляют вне шасси 1 лазерной системы в оптическом модуле 28.From the moment the power source 14 is turned on, in each laser module, preionization is automatically performed from the side of the first electrode 9 (Fig. 1a), charging auxiliary capacitors 20 through the discharge gap of the preionizer 8, made, for example, in the form of a compact system for forming a sliding discharge located partially transparent electrode 9. The preionization level is chosen optimal due to the adjustable energy input into the sliding discharge. The auxiliary relatively low-energy discharge current of the preionizer 8 flows along the discharge circuit, including current leads 19, 21 of each container 11, the first electrode 9, the discharge gap of the preionizer 8 and auxiliary capacitors 20, the capacitance of which is many times less than the capacitance of the capacitors 12. At the same time, in each laser module, pulse charging of capacitors 12 in a low-inductance circuit, including sealed insulated current leads 16 of the housing 4, connected to the housing long grounded current transformer water 18 and current leads 17, 18 of the containers 11. After the charging of the capacitors 12 is completed and the breakdown voltage is reached between the electrodes 9, 10 of the first laser module 2, a low-inductance circuit including capacitors 12, current leads 17, 19 of the containers 11 is discharged between them. , grounded long gas-permeable current conductors 13, which allows to obtain generation in the first laser module. Using the delay line 22 introduced between the capacitors 12 of the second laser module 3 and the power source 14, a discharge is ignited in the second laser module 3 with a time delay not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment the generation threshold is reached in the first laser module 2. Using the optical communication system 23 (Fig. 1b), an external optical signal is injected into the second laser module 3, which is a small part of the laser radiation of the first laser module coming out and C of the resonator formed by the mirrors 24, 25, lowering the generation threshold in the second laser module 3. The injection of an external signal into the second laser module is carried out, for example, using an optical communication system including plates 26a, 26b that are illuminated on one side, i.e. deflecting about 4% of the laser radiation, and mirrors 27a, 27b, providing an increase in optical communication between the two laser modules 2, 3. The combination of two parallel laser beams is carried out outside the chassis 1 of the laser system in the optical module 28.

При функционировании предложенным способом снижается порог генерации во втором лазерном модуле за счет инжекции сразу после зажигания в нем разряда внешнего оптического сигнала. Это может увеличивать энергию генерации во втором лазерном модуле более чем на 30%. С другой стороны, инжекция внешнего оптического сигнала из второго лазерного модуля в первый лазерный модуль увеличивает часть энергии генерации первого лазерного модуля на завершающем этапе разряда. Таким образом, в лазерной системе с простыми по конструкции лазерными модулями достигается более чем двукратное по сравнению с одномодульной лазерной системой увеличение энергии генерации.When operating by the proposed method, the generation threshold in the second laser module is reduced by injection of the discharge of an external optical signal immediately after ignition in it. This can increase the generation energy in the second laser module by more than 30%. On the other hand, injection of an external optical signal from the second laser module into the first laser module increases part of the generation energy of the first laser module at the final stage of the discharge. Thus, in a laser system with simple laser modules in design, an increase in the generation energy is achieved more than twofold in comparison with a single-module laser system.

В варианте способа функционирования газоразрядной лазерной системы (фиг.2), по меньшей мере, один керамический контейнер 11 каждого лазерного модуля 2, 3 предварительно заполняют либо газовой, либо жидкой электрически прочной средой 29 под давлением, близким к давлению газа в корпусе 4, и в процессе работы лазерной системы поддерживают давление электрически прочной среды 29 близким к давлению газа в корпусе лазерного модуля с помощью системы 30 поддержания давления электрически прочной среды.In an embodiment of a method for operating a gas-discharge laser system (Fig. 2), at least one ceramic container 11 of each laser module 2, 3 is pre-filled with either a gas or liquid electrically strong medium 29 under a pressure close to the gas pressure in the housing 4, and during the operation of the laser system, the pressure of the electrically strong medium 29 is maintained close to the gas pressure in the laser module housing using the pressure maintaining system 30 of the electrically strong medium.

Это позволяет оптимизировать форму контейнеров 11 с точки зрения уменьшения индуктивности разрядного контура и повышения энергозапаса размещаемых в них конденсаторов. В результате реализуется возможность дальнейшего повышения энергии генерации и средней мощности излучения лазерной системы.This allows you to optimize the shape of the containers 11 in terms of reducing the inductance of the discharge circuit and increasing the energy reserve of the capacitors placed in them. As a result, the possibility of further increasing the generation energy and the average radiation power of the laser system is realized.

В другом варианте способа функционирования газоразрядной лазерной системы (фиг.3) предварительно включают дополнительный источник питания 35 и с торцов каждого дополнительного керамического контейнера 31 каждого лазерного модуля производят импульсную зарядку дополнительных конденсаторов 32, размещенных в керамических контейнерах. Затем с временной задержкой, равной разности времен зарядки дополнительных конденсаторов 32 и конденсаторов 12, включают импульсный источник питания 14 и осуществляют быструю импульсную зарядку конденсаторов 12 напряжением, полярность которого противоположна полярности напряжения зарядки дополнительных конденсаторов. В процессе зарядки дополнительных конденсаторов 32 и конденсаторов 12 осуществляют предыонизацию газа либо со стороны первого электрода, либо со стороны второго электрода. В варианте устройства (фиг.3) с помощью дополнительного источника питания 35 осуществляют автоматическую предыонизацию со стороны второго электрода 10 способом, аналогичным описанному выше. После момента одновременного окончания зарядки конденсаторов 12 и дополнительных конденсаторов 32 осуществляют разряды в каждом лазерном модуле между высоковольтными первым 9 и вторым 10 электродами противоположной полярности по малоиндуктивному разрядному контуру, включающему в себя конденсаторы 12 и дополнительные конденсаторы 32, последовательно соединенные между сбой через газопроницаемые токопроводы 13 и токовводы 17, 19 контейнеров 11 и токовводы 33, 34 дополнительных контейнеров 31. Как описано выше, разряды в лазерных модулях осуществляют с задержкой и инжектируют внешний оптический сигнал из первого лазерного модуля во второй лазерный модуль.In another embodiment of the method of operation of a gas-discharge laser system (Fig. 3), an additional power source 35 is preliminarily switched on, and additional capacitors 32 located in ceramic containers are pulsed from the ends of each additional ceramic container 31 of each laser module. Then, with a time delay equal to the difference in the charging times of the additional capacitors 32 and the capacitors 12, the switching power supply 14 is turned on and the capacitors 12 are quickly pulsedly charged with a voltage whose polarity is opposite to the polarity of the charging additional capacitors. In the process of charging additional capacitors 32 and capacitors 12, the gas is preionized either from the side of the first electrode or from the side of the second electrode. In an embodiment of the device (Fig. 3), using an additional power source 35, automatic preionization is performed from the side of the second electrode 10 in a manner similar to that described above. After the moment of simultaneous completion of charging of the capacitors 12 and additional capacitors 32, discharges are carried out in each laser module between the high-voltage first 9 and second 10 electrodes of opposite polarity along the low-inductance discharge circuit, which includes capacitors 12 and additional capacitors 32, connected in series between the failure through gas-permeable current conductors 13 and current leads 17, 19 of the containers 11 and current leads 33, 34 of the additional containers 31. As described above, the discharges in the laser modules carried out was injected with a delay and an external optical signal from the first laser module is a second laser module.

При этом заземленные токопроводы 13 выполняются вогнутыми в сторону разрядного промежутка (фиг.3), что соответствует форме эквипотенциальных линий электрического поля между двумя высоковольтными электродами с противоположной полярностью. Такая форма токопроводов 13 позволяет снизить индуктивность разрядного контура без искажения конфигурации электрического поля в разрядном промежутке, что также способствует достижению высокого кпд лазера при высоких однородности разряда и распределении энергии генерации по апертуре лазерного луча.In this case, the grounded conductors 13 are made concave towards the discharge gap (Fig. 3), which corresponds to the shape of the equipotential lines of the electric field between two high-voltage electrodes with opposite polarity. This shape of the conductors 13 allows to reduce the inductance of the discharge circuit without distorting the configuration of the electric field in the discharge gap, which also contributes to achieving high laser efficiency with high discharge uniformity and distribution of the generation energy over the aperture of the laser beam.

Введение для зарядки дополнительных конденсаторов дополнительного источника питания, полярность которого противоположна полярности источника питания, значительно уменьшает разность потенциалов между заземленными и высоковольтными элементами разрядного контура лазерных модулей, что значительно снижает требования к электрической изоляции, позволяя уменьшить габариты элементов разрядного контура и минимизировать индуктивность разрядного контура. Во-первых, это позволяет уменьшить расстояние от торцов электродов до торцевых заземленных металлических фланцев корпуса и уменьшить габариты лазерной системы в целом. Во-вторых, функционирование лазерной системы осуществляется при значительно сниженной амплитуде напряжении, что упрощает ее эксплуатацию и повышает надежность. В-третьих, это снижает требования к электрической изоляции между элементами разрядного контура, что реализует возможность уменьшить индуктивность контура зарядки конденсаторов и минимизировать индуктивность разрядного контура. Это, в свою очередь, обеспечивает высокую эффективность лазера.The introduction of an additional power source for charging additional capacitors, the polarity of which is opposite to the polarity of the power source, significantly reduces the potential difference between the grounded and high-voltage elements of the discharge circuit of the laser modules, which significantly reduces the electrical insulation requirements, making it possible to reduce the dimensions of the elements of the discharge circuit and minimize the inductance of the discharge circuit. Firstly, this allows to reduce the distance from the ends of the electrodes to the end grounded metal flanges of the housing and to reduce the overall dimensions of the laser system. Secondly, the operation of the laser system is carried out at a significantly reduced voltage amplitude, which simplifies its operation and increases reliability. Thirdly, this reduces the requirements for electrical insulation between the elements of the discharge circuit, which makes it possible to reduce the inductance of the charging circuit of capacitors and minimize the inductance of the discharge circuit. This, in turn, provides high laser efficiency.

Введение предложенным образом дополнительных конденсаторов позволяет увеличить суммарный энергозапас конденсаторов, межэлектродное расстояние лазера и, соответственно, апертуру разряда, объем активной среды, что позволяет повысить энергию генерации лазерной системы. Кроме этого, в соответствии с обнаруженным нами для широкоапертурных лазеров эффектом увеличение межэлектродного расстояния выше некоторой определенной величины позволяет значительно (в ~ 2 раза) снизить необходимый для эффективной высокостабильной работы лазера коэффициент К смены газа в разрядном промежутке, вплоть до минимального значения К=1, реализуемого для электродной системы с предыонизацией через частично прозрачный электрод. Здесь К - отношение объема газа, проходящего между электродами за время между очередными разрядными импульсами, к величине разрядного объема. Эффект обусловлен повышением устойчивости объемного разряда к акустическим возмущениям плотности газа в разрядном объеме при высокой частоте повторения импульсов и, возможно, снижением акустических возмущений благодаря увеличению межэлектродного расстояния. Вследствие этого с увеличением межэлектродного расстояния и активного объема лазера поддержание высокой частоты повторения импульсов возможно без увеличения скорости прокачки газа. При этом значительное увеличение энергии генерации достигается без снижения частоты следования импульсов, что значительно снижает эксплуатационные расходы.The introduction of additional capacitors in the proposed manner makes it possible to increase the total energy storage of the capacitors, the interelectrode distance of the laser, and, accordingly, the discharge aperture, and the volume of the active medium, which makes it possible to increase the generation energy of the laser system. In addition, in accordance with the effect discovered by us for wide-aperture lasers, an increase in the interelectrode distance above a certain certain value allows one to significantly (~ 2 times) reduce the coefficient K of gas change in the discharge gap necessary for effective highly stable laser operation, up to the minimum value K = 1, implemented for the electrode system with preionization through a partially transparent electrode. Here K is the ratio of the volume of gas passing between the electrodes during the time between successive discharge pulses to the value of the discharge volume. The effect is due to an increase in the stability of the volume discharge to acoustic perturbations of the gas density in the discharge volume at a high pulse repetition rate and, possibly, to a decrease in acoustic perturbations due to an increase in the interelectrode distance. As a result, with increasing the interelectrode distance and the active volume of the laser, maintaining a high pulse repetition rate is possible without increasing the gas pumping rate. Moreover, a significant increase in the generation energy is achieved without reducing the pulse repetition rate, which significantly reduces operating costs.

Таким образом, предлагаемые устройство и способ позволяют увеличить энергию генерации и среднюю мощность излучения при повышении кпд лазерной системы, характеризующейся простой и дешевой конструкцией, и, в целом, снизить затраты на получение энергии генерации.Thus, the proposed device and method allows to increase the generation energy and the average radiation power while increasing the efficiency of the laser system, characterized by a simple and cheap design, and, in General, to reduce the cost of generating energy generation.

В соответствии с оценками при генерации на ХеСl предлагаемая лазерная система с длиной электродов 1 м и диаметрами корпусов - 0.5 м позволит превзойти мощность лазерного УФ-излучения существующих аналогов уже при частоте следования импульсов 300-400 Гц.According to estimates, when generating on XeCl, the proposed laser system with an electrode length of 1 m and housing diameters of 0.5 m will make it possible to exceed the power of laser UV radiation of existing analogues even at a pulse repetition rate of 300-400 Hz.

Claims

1. A gas-discharge laser system containing a chassis, on which the first laser module is placed, which includes a metal housing made on the basis of a metal pipe, in which are extended: a gas flow formation system, a preionizer, the first electrode located on the side of the housing wall, the second an electrode, or one or two ceramic containers, in each of which capacitors are placed, connected to the first and second electrodes through extended ground wires located on both sides of the electrodes ennye gas permeable conductors, a second laser module is identical to the first switching power supply terminals of which are connected to a low-inductance capacitors in each laser module through insulated current leads the metal housing and the ceramic current leads each container.

2. The laser system according to claim 1, characterized in that a delay line is introduced between the capacitors of the second laser module and the power source, which ensures a delay in the ignition of the discharge in the second laser module for a time not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment the generation threshold is reached in the first laser module, and an optical communication system between the laser modules was introduced, which provides the injection of an external optical signal, which is a small part of the radiation of the first laser th unit to the second laser module.

3. The laser system according to any one of claims 1, 2, characterized in that at least one ceramic container of each laser module is filled with either a gas or liquid electrically strong medium under a pressure close to the gas pressure in the laser housing, and the ends of each container filled with an electrically strong medium are hermetically connected to a system for maintaining the pressure of an electrically strong medium close to the gas pressure in the laser housing, and the pressure maintaining system is configured to circulate and cool electrically Highly durable environment.

4. The laser system according to any one of claims 1, 2, characterized in that either one or two extended additional ceramic containers are installed in the housing of each laser module, located mainly on the non-working side of the second electrode so that the walls of each additional ceramic container are facing to the discharge region, form part of the gas flow formation system in the near-electrode region between the gas-permeable current leads, additional capacitors are placed in each additional container, etc. This capacitor is connected to the second electrode through the current leads each additional container and additional ceramic capacitors, wherein the laser system comprises a further power source, the polarity of which is opposite to the polarity of the power source and the auxiliary power supply connected to the further capacitors each laser module through the ends of each additional container.

5. The method of generating radiation by means of the laser system according to claim 2, which consists in fast pulse charging using a pulsed power supply of capacitors and preionization in the laser gas modules between the first and second electrodes, performing a discharge between the first and second electrodes and generating laser radiation in each laser module in which
after ignition of the discharge in the first laser module, the discharge in the second laser module is ignited with a time delay not exceeding the length of the time interval between the moment of ignition of the discharge and the moment of reaching the generation threshold in the first laser module, and using an optical communication system, an external optical module is injected into the second laser module a signal representing a small portion of the radiation of the first laser module, lowering the generation threshold in the second laser module.

6. The method of generating radiation by means of the laser system according to claim 3, which consists in fast pulse charging using a pulsed power supply of capacitors and preionization in the laser gas modules between the first and second electrodes, performing a discharge between the first and second electrodes and generating laser radiation in each laser module in which
during the operation of the laser system, the pressure of an electrically strong medium filling at least one container is maintained in each laser module close to the gas pressure in the housing of each laser module.

7. The method of generating radiation by means of the laser system according to claim 4, which consists in fast pulse charging using a pulsed power supply of capacitors and preionization in the laser gas modules between the first and second electrodes, performing a discharge between the first and second electrodes and generating laser radiation in each laser module in which
preliminarily include an additional power source and from the ends of each additional ceramic container of each laser module impulse charging of additional capacitors placed in additional ceramic containers is carried out, then with a time delay equal to the difference in charging times of additional capacitors and capacitors, they include a switching power source and carry out fast pulse charging capacitors with voltage the polarity of which is opposite to the polarity of the charge voltage for additional capacitors, in the process of charging additional capacitors and capacitors, the gas is preionized either from the side of the first electrode or from the side of the second electrode, after the moment of charging the capacitors and additional capacitors at the same time, a discharge is carried out between the high-voltage first and second electrodes of opposite polarity along the low-inductance discharge circuit, including capacitors and additional capacitors connected in series with each other through the gas-permeable conductors.