RU2012131348A

RU2012131348A - Газоразрядный лазер, лазерная система и способ генерации излучения

Info

Publication number: RU2012131348A
Application number: RU2012131348/28A
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Христофоров
Original assignee: Олег Борисович Христофоров
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-01-27
Also published as: WO2014017951A1; RU2507654C1

Abstract

1. Газоразрядный, в частности, эксимерный лазер или лазер на молекулярном фторе, включающий в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации для предыонизации газа между первым и вторым электродами; систему циркуляции газа для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами; набор конденсаторов, подсоединенных к первому и второму электродам, импульсный источник питания, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами для возбуждения газовой смеси лазера и резонатор для генерации луча лазера, при этом вблизи первого электрода расположенылибо один, либо двапротяженные керамических контейнеры, в которых размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и заземленные обратные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов, при этомсо стороны первого электрода в металлической стенке лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы, каждый из которых включает в себя керамический изолятор,внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров/контейнера размещены соединенные с металлической стенкой лазерной камеры протяженные заз�

Claims

1. Газоразрядный, в частности, эксимерный лазер или лазер на молекулярном фторе, включающий в себя: заполненную газовой смесью лазерную камеру, состоящую, главным образом, из металла и имеющую отстоящие друг от друга протяженные первый и второй электроды, определяющие область разряда между ними, с первым электродом, расположенным со стороны внутренней поверхности лазерного камеры, по меньшей мере, один протяженный блок предыонизации для предыонизации газа между первым и вторым электродами; систему циркуляции газа для обновления газа в области разряда между очередными разрядными импульсами; набор конденсаторов, подсоединенных к первому и второму электродам, импульсный источник питания, подключенный к конденсаторам и предназначенный для их импульсной зарядки до напряжения пробоя, обеспечивающего газовый разряд между первым и вторым электродами для возбуждения газовой смеси лазера и резонатор для генерации луча лазера, при этом вблизи первого электрода расположены

либо один, либо два

протяженные керамических контейнеры, в которых размещен набор конденсаторов, подключенных к первому и второму электродам через высоковольтные и заземленные токовводы каждого керамического контейнера и заземленные обратные токопроводы, расположенные по обе стороны электродов, при этом

со стороны первого электрода в металлической стенке лазерной камеры вдоль нее установлены герметичные высоковольтные токовводы, каждый из которых включает в себя керамический изолятор,

внутри лазерной камеры по обе стороны керамических контейнеров/контейнера размещены соединенные с металлической стенкой лазерной камеры протяженные заземленные токопроводы,

и импульсный источник питания малоиндуктивно подключен к конденсаторам через указанные высоковольтные токовводы и заземленные токопроводы лазерной камеры, а также токовводы каждого контейнера.

2. Лазер по п.1, в котором концевые части каждого керамического контейнера герметично закреплены на торцах лазерной камеры с возможностью доступа или герметичного подсоединения к внутренней части контейнера.

3. Лазер по п.1, в котором, по меньшей мере, в одном керамическом контейнере размещены вспомогательные конденсаторы, емкость которых многократно меньше емкости конденсаторов, вдоль длины контейнера установлены вспомогательные герметичные токовводы, через которые одна из обкладок вспомогательных конденсаторов подсоединена к блоку предыонизатора.

4. Лазер по п.1, в котором, части поверхности каждого керамического контейнера, обращенные к области разряда, расположены заподлицо с первым электродом, образуя вблизи первого электрода расположенные верх и вниз по потоку направляющие газового потока.

5. Лазер по п.1, в котором, по меньшей мере, часть каждого протяженного керамического контейнера размещена сбоку от области разряда, образуя расположенные вверх и/или вниз по потоку от области разряда направляющие газового потока/спойлеры, значительно изменяющие направление газового потока при прохождении области разряда.

6. Лазер по п.1, в котором вблизи первого электрода установлен один протяженный керамический контейнер, поверхность которого, обращенная к разрядной области, имеет протяженную нишу, в которой размещен первый электрод.

7. Лазер по п.1, в камере которого размещены либо один, либо два дополнительных протяженных керамических контейнера, каждый дополнительный керамический контейнер расположен преимущественно с нерабочей стороны второго электрода,

в каждом дополнительном керамическом контейнере размещены дополнительные конденсаторы,

в стенках каждого дополнительного керамического контейнера вдоль него установлены герметичные высоковольтные токовводы и заземленные токовводы,

при этом конденсаторы подключены ко второму электроду через газопроницаемые токопроводы, токовводы каждого дополнительного контейнера и дополнительные конденсаторы,

снаружи лазерной камеры размещен подключенный к дополнительным конденсаторам дополнительный импульсный источник питания, полярность которого противоположна полярности источника питания.

8. Лазер по п.7, в котором концевые части каждого дополнительного керамического контейнера герметично закреплены на торцах металлического лазерной камеры с возможностью доступа или герметичного подсоединения к внутренней части дополнительного контейнера.

9. Лазер по п.7, в котором дополнительный источник питания подключен к дополнительным конденсаторам с торцов каждого дополнительного контейнера.

10. Лазер по п.7, в котором временная задержка между включениями дополнительного источника питания и источника питания равна разности времени импульсной зарядки дополнительных конденсаторов и времени зарядки конденсаторов.

11. Лазер по п.7, в котором части поверхности каждого дополнительного контейнера, обращенные к разрядной области, образуют вблизи второго электрода расположенные верх и вниз по потоку направляющие газового потока.

12. Лазер по п.7, в котором заземленные газопроницаемые токопроводы выполнены вогнутыми в сторону области разряда.

13. Лазер по п.7, в котором, по меньшей мере, один блок предыонизатора размещен в непосредственной близости от второго электрода, и, по меньшей мере, в одном дополнительном керамическом контейнере, вдоль его длины установлены вспомогательные герметичные токовводы и размещены вспомогательные конденсаторы, одна из обкладок которых подсоединена к блоку предыонизатора через вспомогательные токовводы.

14. Лазер по п.7, в котором вблизи второго электрода установлен один дополнительный контейнер, поверхность которого, обращенная к разрядной области имеет протяженную нишу, в которой размещен второй электрод.

15. Лазер по любому из пп.1-7, лазерная камера которого снабжена дополнительной системой циркуляции газа.

16. Лазер по любому из пп.1-7, в котором первый электрод и второй электрод выполнены сплошными, и, по меньшей мере, один блок предыонизации установлен сбоку одного из двух указанных электродов.

17. Лазер по любому из пп.1-7, в котором либо первый электрод, либо второй электрод выполнен частично прозрачным, и блок предыонизации установлен с обратной стороны частично прозрачного электрода.

18. Лазер по любому из пп.1-7, в котором блок предыонизации содержит систему формирования протяженного однородного скользящего разряда по поверхности диэлектрика.

19. Лазер по любому из пп.1-7, в котором блок предыонизации содержит систему формирования коронного разряда.

20. Лазер по любому из пп.1-7, в котором, по меньшей мере, один контейнер/дополнительный контейнер имеет форму либо круглой, либо прямоугольной трубы.

21. Лазер по любому из пп.1-7, в котором, по меньшей мере, один керамический контейнер заполнен либо газовой, либо жидкой электрически прочной средой под давлением, близким к давлению газа в лазерной камере, и

к торцам каждого контейнера, заполненного электрически прочной средой, герметично подсоединена система поддержания давления электрически прочной среды, близким к давлению газа в лазерной камере, причем система поддержания давления выполнена с возможностью циркуляции и охлаждения электрически прочной среды.

22. Лазерная система, содержащая шасси, на котором размещены первый лазер, выполненный по любому из пп.1-21, второй лазер, идентичный первому, при этом источники питания первого и второго лазеров совмещены в общем источнике питания лазерной системы.

23. Лазерная система по п.22, в которой между конденсаторами второго лазера и общим источником питания введена линия задержки, обеспечивающая задержку зажигания разряда во втором лазере на время, не превышающее длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазере, и на шасси размещена система оптической связи между двумя лазерами, обеспечивающая инжекцию во второй лазер внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую часть излучения первого лазера.

24. Лазерная система, содержащая шасси, на котором размещены первый лазер, выполненный по любому из пп.7-13, второй лазер, идентичный первому, при этом источники питания первого и второго лазеров совмещены в общем источнике питания, и дополнительные источники питания первого и второго лазеров совмещены в общем дополнительном источнике питания лазерной системы.

25. Способ генерации лазерного излучения посредством лазера по любому из пп.7-13, заключающийся в осуществлении импульсной зарядки конденсаторов, размещенных в каждом керамическом контейнере, с помощью импульсного источника питания и предыонизации газа между первым и вторым электродами, осуществлении разряда между первым и вторым электродами и генерации луча лазера, при котором

предварительно включают дополнительный источник питания и с торцов каждого дополнительного керамического контейнера производят импульсную зарядку дополнительных конденсаторов, затем с временной задержкой, равной разности времен зарядки дополнительных конденсаторов и конденсаторов, включают импульсный источник питания и осуществляют быструю импульсную зарядку конденсаторов напряжением, полярность которого противоположна полярности напряжения зарядки дополнительных конденсаторов, 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, вогнутые в сторону области разряда.

26. Способ генерации лазерного излучения посредством лазера по п.25, при котором с временной задержкой по отношению к моменту включения дополнительного источника питания, равной разности времен зарядки дополнительных конденсаторов и конденсаторов, осуществляют предыонизацию со стороны первого электрода.

27. Способ генерации лазерного излучения посредством лазера по п.21, заключающийся в осуществлении импульсной зарядки конденсаторов, размещенных в каждом керамическом контейнере, предыонизации газа между первым и вторым электродами, осуществлении разряда между первым и вторым электродами и генерации луча лазера, при котором

в процессе работы лазера поддерживают давление электрически прочной среды, заполняющей, по меньшей мере, один керамический контейнер с размещенными в нем конденсаторами, близким к давлению газа в лазерной камере.

28. Способ генерации лазерного излучения посредством лазерной системы по п.23, заключающийся в осуществлении в каждом лазере предыонизации газа, импульсной зарядки конденсаторов, размещенных в каждом керамическом контейнере, осуществлении разряда между первым и вторым электродами и генерации генерации луча лазерая, при котором

после зажигания разряда в первом лазере зажигают разряд во втором лазере с временной задержкой, не превышающей длительность временного интервала между моментом зажигания разряда и моментом достижения порога генерации в первом лазере, и с помощью системы оптической связи производят инжекцию во второй лазер внешнего оптического сигнала, представляющего собой малую часть излучения первого лазера, снижая порог генерации во втором лазере.