RU2008753C1

RU2008753C1 - Electric discharge laser

Info

Publication number: RU2008753C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Мансуров
Original assignee: Юрий Александрович Мансуров
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: laser equipment. SUBSTANCE: in electric discharge laser electrodes are manufactured in the form of sections placed in upper and lower parts of discharge chamber in parallel to optical axis of laser radiation. Sections of one electrode are displaced in longitudinal direction with reference to sections of other electrode in which holes are made. Sections of electrodes are connected into series electric circuit linked to power supply source. Apart from this synchronizing discharger positioned inside, shielding dielectric tube with holes made opposite to holes in sections of electrode is inserted. EFFECT: simplified design, improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании электроразрядных лазеров, применяемых в технологии, медицине и других областях народного хозяйства. The invention relates to quantum electronics and can be used to create electric-discharge lasers used in technology, medicine and other areas of the national economy.

В известном устройстве [1] используется лазерная камера с поперечным разрядом с параллельно включенными промежутками, которые питаются от отдельных источников питания. In the known device [1] uses a laser chamber with a transverse discharge with parallel-connected gaps that are powered by separate power sources.

В этом случае внутреннее сопротивление разрядного промежутка сравнимо с сопротивлением подводящей линии и составляет единицы Ом, а энергия, выделяемая в промежутке, мала из-за трудностей согласования сопротивления нагрузки и источника накачки. Кроме того, при низком сопротивлении разрядного контура значительно возрастает длительность фронта импульса, подаваемого на нагрузку. Низкий КПД связан с малым энерговкладом в разряд. Это объясняется низким сопротивлением разряда и соответственно низким напряжением на нем в установившейся фазе разряда. In this case, the internal resistance of the discharge gap is comparable with the resistance of the supply line and amounts to unity Ohms, and the energy released in the gap is small due to the difficulties in matching the load resistance and the pump source. In addition, with a low resistance of the discharge circuit, the duration of the pulse front supplied to the load increases significantly. Low efficiency is associated with low energy input into the discharge. This is explained by the low resistance of the discharge and, accordingly, the low voltage on it in the steady phase of the discharge.

При использовании нескольких источников накачки для питания параллельно включенных разрядных промежутков серьезным препятствием является синхронизация подачи импульсов на эти промежутки. When using several sources of pumping for supplying parallel connected discharge gaps, a serious obstacle is the synchronization of the supply of pulses to these gaps.

Известен электроразрядный лазер [2] , содержащий разрядную камеру с лазерной средой, электроды, один из которых выполнен секционированным, размещенные симметрично оптической оси лазера, а также предыонизатор и источника питания. При этом после подачи импульса предыонизации осуществляется фотоионизация ультрафиолетом зоны между предыонизатором (молибденовой полоской) и зоной анода, а затем происходит эмиссия электронов в основной рабочей зоне между анодом и профилированным катодом, на которую подается силовой импульс. Known electric discharge laser [2], containing a discharge chamber with a laser medium, electrodes, one of which is sectioned, placed symmetrically to the optical axis of the laser, as well as a preionizer and a power source. In this case, after the preionization pulse is applied, ultraviolet photoionization of the zone between the preionizer (molybdenum strip) and the anode zone is carried out, and then electrons are emitted in the main working zone between the anode and the profiled cathode, to which a power pulse is applied.

Недостаток известного устройства заключается в малом энерговкладе в разряд, что приводит к уменьшению выходной энергии и КПД лазера. A disadvantage of the known device is the small energy input into the discharge, which leads to a decrease in the output energy and laser efficiency.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.

Цель достигается тем, что в известном электроразрядном лазере, содержащем разрядную камеру, заполненную рабочей средой, два протяженных вдоль оптической оси лазера и расположенных симметрично относительно нее электрода, один из которых образован профилированными секциями и подключен к источнику питания, и предыонизатор, расположенный со стороны второго электрода, второй электрод также образован профилированными секциями, секции одного электрода смещены в продольном направлении относительно секций другого электрода на половину их длины, на краях секций выполнены выступы, обращенные к оптической оси лазера, в выступах секций электрода, обращенного к предыонизатору, образованы сквозные отверстия, предыонизатор выполнен в виде синхронизирующего разрядника, размещенного внутри диэлектрической экранирующей трубки с отверстиями напротив отверстий в секциях второго электрода, при этом источник питания подключен к крайним секциям первого электрода. The goal is achieved in that in a known electric-discharge laser containing a discharge chamber filled with a working medium, two electrodes extended along the laser optical axis and arranged symmetrically relative to it, one of which is formed by profiled sections and connected to a power source, and a preionizer located on the side of the second electrode, the second electrode is also formed by profiled sections, sections of one electrode are displaced in the longitudinal direction relative to sections of the other electrode by half their length in other words, protrusions are turned on the edges of the sections facing the optical axis of the laser, through holes are formed in the protrusions of the sections of the electrode facing the preionizer, the preionizer is made in the form of a synchronizing spark gap placed inside the dielectric shielding tube with holes opposite the holes in the sections of the second electrode, the power source is connected to the extreme sections of the first electrode.

На чертеже показана конструкция лазера. The drawing shows the design of the laser.

Лазер содержит разрядную камеру 1, электроды, образованные секциями 2, со сквозными отверстиями 3 в секциях одного из электродов, зеркала резонатора 4, синхронизирующий разрядник 5, расположенный в диэлектрической экранирующей трубке 6 с отверстиями 7, источник 8 питания. The laser contains a discharge chamber 1, electrodes formed by sections 2, with through holes 3 in sections of one of the electrodes, a mirror of the resonator 4, a synchronizing spark gap 5 located in a dielectric shielding tube 6 with holes 7, a power source 8.

Лазер работает следующим образом. The laser operates as follows.

При подаче напряжения от источника 8 питания на крайние секции верхнего электрода и засветке этого электрода от синхронизирующего разрядника 5 через отверстия 7 в экранирующей трубке 6 и в нижних электродах, образуются последовательно соединенные разрядные промежутки l₁ между верхними и нижними электродами.When applying voltage from a power source 8 to the extreme sections of the upper electrode and exposing this electrode from a synchronizing spark gap 5 through holes 7 in the shielding tube 6 and in the lower electrodes, series-connected discharge gaps l _{1 are formed} between the upper and lower electrodes.

Для предотвращения несанкционированного самопробоя между соседними секциями электрода углы секций скруглены по радиусу R, расстояния между противоположными l₁ и соседними l₂ секциями электродов выбираются в соотношении 2: 5 (или 2l₁ < l₂), угол засветки α выбирается из условия tg α≅ 0,5.To prevent unauthorized self-breakdown between adjacent electrode sections, the corners of the sections are rounded along the radius R, the distances between the opposite l ₁ and adjacent l ₂ electrode sections are selected in the ratio 2: 5 (or 2l ₁ <l ₂ ), the illumination angle α is selected from the condition tan α≅ 0.5.

При наличии зеркал оптического резонатора 4 в разрядной камере 1 возникает лазерное излучение. In the presence of mirrors of the optical cavity 4 in the discharge chamber 1, laser radiation occurs.

Так как сопротивление разрядного контура состоит из активного и индуктивного сопротивлений суммарной длины плазмы разрядных промежутков и секций электродов, то при увеличении количества секций электродов будет увеличиваться активное сопротивление и уменьшаться индуктивное сопротивление плазмы, а также незначительно увеличиваться активное и индуктивное сопротивление цепи за счет дополнительного включения секций электродов. Since the resistance of the discharge circuit consists of the active and inductive resistances of the total plasma length of the discharge gaps and sections of the electrodes, with an increase in the number of electrode sections, the active resistance will increase and the inductive resistance of the plasma will decrease, as well as the active and inductive resistance of the circuit will slightly increase due to the additional inclusion of the sections electrodes.

Токи в разрядных промежутках направлены встречно-параллельно, при этом происходит взаимная компенсация магнитного поля, индуктивное сопротивление параллельных разрядных промежутков будет уменьшаться, общее индуктивное сопротивление разряда будет уменьшаться, что позволяет уменьшить фронт импульса накачки и увеличить вклад к единицу времени. Сопротивление плазмы разряда выше, чем сопротивление электродов, поэтому основная часть подведенной энергии выделится в плазме разрядных промежутков. Так как общее сопротивление плазмы разряда увеличилось в число раз, соответствующее количеству разрядных промежутков, то доля энергии, вкладываемая в разряд, по сравнению с энергией, выделяющейся в подводящем контуре, возрастает и соответственно возрастают выходная энергия и КПД. (56) 1. Артемьев А. Ю. и др. Квантовая электроника, 1982, т. 9, N 4. The currents in the discharge gaps are directed counter-parallel, with the mutual compensation of the magnetic field, the inductive resistance of the parallel discharge gaps will decrease, the total inductive resistance of the discharge will decrease, which makes it possible to decrease the front of the pump pulse and increase the contribution per unit time. The resistance of the discharge plasma is higher than the resistance of the electrodes, so the bulk of the supplied energy will be released in the plasma of the discharge gaps. Since the total resistance of the discharge plasma has increased by the number of times corresponding to the number of discharge gaps, the fraction of the energy deposited in the discharge, in comparison with the energy released in the supply circuit, increases and the output energy and efficiency increase accordingly. (56) 1. Artemyev A. Yu. Et al. Quantum Electronics, 1982, vol. 9, No. 4.

2. Патент США N 4426706, кл. 331-94.5, 1984. 2. US patent N 4426706, CL. 331-94.5, 1984.

Claims

ELECTRIC DISCHARGE LASER containing a discharge chamber filled with a working medium, two electrodes extended along the optical axis of the laser and arranged symmetrically relative to it, one of which is formed by profiled sections and connected to a power source, and a preionizer located on the side of the second electrode, characterized in that, in order to increase the output energy and efficiency, the second electrode is also formed by profiled sections, sections of one electrode are offset in the longitudinal direction relative to sections of the other half of their length, protrusions facing the optical axis of the laser are made on the edges of the sections, through holes are formed in the protrusions of the sections of the electrode facing the preionizer, the preionizer is made in the form of a synchronizing spark gap placed in a dielectric shielding tube with holes opposite the holes in the sections of the second electrode, while the power source is connected to the extreme sections of the first electrode.