CS199336B1 - Zařízení pro tepelnou stabilizaci plynových laserů - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro tepelnou stabilizaci plynových laserů*

Jsou známa různá zařízení, která u plynových laserů vypojí tepelná vlivy rušící trvalý provoz* Všechna tato zařízení mají společné to, že stavwbní elementy, které určují mechanickou stabilitu uvedeného interferometrického systému, jsou drženy ve stacionární tepelné rovnováze tak dlouho, dokud laser je v provozu* Těmito stavebními elementy prochází ohřívací proud, když dosáhly své tepelné rovnováhy* Proti změnám teploty v okolí jsou chráněny tepelnou isolací a navío Je okolí tepelně stabilisováno*

Toto řešení má tu výhodu, že se při poměrně omezeném nákladu na tepelně stabilizující. elektronické obvody se dosahuje poměrně dobré tepelné stálosti resonaněního zařízení*

Protože však toto zařízení je provedeno z tepelně málo vodivého invaru a je na velké části svého povrohu isolováno, probíhá vyrovnáni teplot velmi pomalu, tzn**, že doba náběhu tomu odpovídá svou délkou*

Mimo to má toto řešení za následek značný náklad na mechanické vybavení, protože na jedné straně musí být zabráněno tepelným ztrátám, při výboji v plynu, na druhé straně však musí být teplota termostatu přenášena na zařízení*

199 336

199 338

Takovéto konstrukce mají ovšem nevýhody vzhledem k nevýhodné souměrnosti a značnému počtu mechanických stavebních dílů, při současné změně délky laseru (naklepení zrcadlových normál vůči sobě), nebo jeou velmi náročné na spotřebu materiálu (masivní profily z invaru, superinvaru), popřípadě potřebují mnoho prostoru, např· při tzV, konstrukci výbojky s postranními výhody, kde se mučí zamezit ruěivé tepelné ztráty·

Úkolem vynálezu Je tedy vyhnout se nevýhodám známých zařízení, které s sebou neee současný stav teohniky, a vytvořit zařízení, které Je vyrobeno z běžná oceli a současně má krátkou dobu náběhu·

Podstata řeěení tohoto úkolu spočívá v tom, že zařízení pro tepelnou stabilizaci plynových laserů Je upraveno tak, že díly obklopující výbojku mají tvar válce, jsou souměrné k ose výbojky a jsou odděleny vrstvami vzduchu a tak tepelně odděluji trubku reeonátoru od výbojky a mezi nosnou trubkou výbojky je spojeno žhavicí vinutí, přisluěejicí k prvnímu termostatu, a s trubkovým pláštěm obklopujícím resonátor je spojeno žhavicí vinutí, příslušející k druhému termostatu a že jednotlivé trubky jsou spojeny pomocí pružných spojovacích článků*

Podstata vynálezu bude objasněna na příkladu provedení, znázorněném na přiložených výkresech, kde je vyobrazeno na obr. 1 zařízeni podle vnálezu v osovém řezu a na obr· 2 elektrické analogická znázornění pro objasnění průběhu tepelné stabilizaoe.

Výbojka 1 je nastavitelně uložena v hliníkové nosná trubce 2. Pro hrubé nastavení je výbojka 1 přitlačována pružinami 2 proti stavěoím šroubům ( neznázorněným na výkrese).

Na nosná truboe 2 je topné vinutí 4, která patří k termostatu a měřící čidlo 2· Topný proud procházející od nosná trubky 2 radiálně směrem ven je pomocí vzduchových vretev 6 a vyrovnávací trubky 2 dodatečně vyhlazen pro účely termostatická regulace ještě před tím, než dosáhne trubky 8 resonátoru, Hryoí trubka 2» která je oddělena od trubky 8 reeonátoru další vzduchovovu vrstvou, tvoří vnější uzávěr konstrukce. Tato krycí trubka 2 “á druhý termostat, který se skládá z topného vinutí 10 a měřícího čidla 11, Jednotlivá trubky 8,2 jsou spolu spojeny pomooí pružných spojovaoích členů 12« Vlivem topného rpoudu, který neustále prochází směrem ven a který pomooi zařízení podle vynálezu má po dobu provozu konstantní hodnotu, udržuje se i teplota trubky 8 resonátoru během provozu na stejná hodnotě. Tím ee drží na konstantní hodnotě i vzdálenost zrcadel 13 resonátoru.

Působení zařízení se dá nejlépe objasnit pomocí elektrická analogie, jak je to znázorněno na obr*, 2, kde jeou naznačeny R_gi.....**^Rs4 ^teP^eln6 odpory jednotlivých vzduchových vrstev 6, nacházejících se mezi trubkami 7. 8 a £ a tepelné kapacity jednotlivých trubek.

Písmenem G je označen vnějěí povrch výbojky 1 jako tepelného generátoru a tepelný odpor R* krycí trubky 9 Vzhledem k vnějšímu okolí. Tepelná odpory jednotlivých trubek 2, 2» 8a 9,

199 339 podobně jako tepelné kapacity vzduchových vrstev 6, mohou být vzhledám k svým malým hodnotám zanedbány¹·'

Zařízení má smysl tehdy, mohou-11 být tepelná časová konstanty C řetězoe R-C filtrů větěí oproti regulačním časovým konstantám £**_. obou termostatů m

Thl

BR (1)

Teplotní změny ‘p. mohou být potom rozděleny do dvou frekvenčních rozsahů!

1« Stoohastioká výkyvy regulace s časovými konstantami

Ti T

Th (krátkodobé výkyvy)

Tyto výkyvy sa na základě podmínky (l) nepřenášejí na trubku 8 resonátoru. Totéž platí pro zvláštní případ skokových změn teploty (zapnutí plynové výbojky při právě provedené tepelná stabilizaci laseru - zdánlivý provoz)·

2. Vybočení s časovými konstantami ^Δ τ -i

Tyto výkyvy musí být drženy poipocí termostatů na dostatečně malá hodnotě, protože analogicky Jako v případě dělení elektrického napětí - se přenášejí prostřednictvím odporů R sl — R s4, na trubku 8 resonátoru·

Dimensování členu R - C představuje potom kompromis mezi největším přípustným výkyvem teploty Δ Tg a nabíhaeí dobou laseru, danou oož lze nastavit podle momentálního případu užití laseru·

Podle tohoto principu stabilizace je.možno dosáhnout toho, žo nabíhaeí dobu je oproti současným systémům možno zkrátit na polovinu·

Dále je možno užít reeonačního zařízení, která je vyrobeno z nížkolegovaná oceli (např· stavební oceli) a která, oo se týče stability, se vyrovná drahému systému z invaru.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení pro tepelnou stabilizaci plynových laserů, vyznačující se tím, že konstrukční díly obklopující výbojku (l), mají tvar válce, které jsou souměrné k ose výbojky (l) a jsou odděleny vzduchovými vrstvami (6), přičemž mezi nosnou trubkou (2) a trubkou (8) resonátoru je umístěna vyrovnávací trubka (7), zatímco e nosnou trubkou (2) výbojky (l) je spojeno žhavioí vinutí (4) příslušející k prvnímu termostatu a s trubkovým pláštěm (9) obklopujícím resonátor je spojeno žhavicí vinutí (lO) příslušející k druhému termostatu a jednotlivé reubky (2, 7, 8, 9) jsou spojeny pomocí pružných spojovacích členů (l2)*·