RU2055427C1 - Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation - Google Patents

Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2055427C1
RU2055427C1 SU5061055/25A SU5061055A RU2055427C1 RU 2055427 C1 RU2055427 C1 RU 2055427C1 SU 5061055/25 A SU5061055/25 A SU 5061055/25A SU 5061055 A SU5061055 A SU 5061055A RU 2055427 C1 RU2055427 C1 RU 2055427C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
amplifier
laser
mirrors
discharge tubes
Prior art date
Application number
SU5061055/25A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.В. Зеленцов
В.В. Васильцов
А.Г. Александров
А.А. Ангелуц
А.П. Петрухин
Original Assignee
Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН filed Critical Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН
Priority to SU5061055/25A priority Critical patent/RU2055427C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2055427C1 publication Critical patent/RU2055427C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: laser equipment. SUBSTANCE: method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser includes formation of laser radiation in master generator and transmission of radiation by means of mirrors to enhanced power in amplifier. Radiation flux from master generator is divided into separate radiation beams which number and geometry correspond to number and arrangement of discharge tubes in package of amplifier. Device for implementation of method has generator of laser radiation connected with the aid of reflecting mirrors to amplifier of laser radiation, part of mirrors forming telescopic system. Amplifier is manufactured in the form of package of discharge tubes. One of mirrors of telescopic system is equipped with fosucing elements snugly fitting against each other. EFFECT: increased generating efficiency and power. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике. The invention relates to laser technology.

Известен способ получения мощного излучения в многоканальном лазере [1] включающий создание излучения из пакета параллельно расположенных трубок посредством электрического разряда в газовой среде и достижение одновременной генерации всего пакета трубок, расположенных между двумя плоскими зеркалами. There is a method of producing high-power radiation in a multi-channel laser [1], which includes generating radiation from a stack of tubes arranged in parallel by means of an electric discharge in a gaseous medium and achieving simultaneous generation of the entire stack of tubes located between two flat mirrors.

Устройство для осуществления указанного способа содержит герметичную камеру, внутри которой установлен пакет охлаждаемых разрядных трубок. По торцам пакета установлены зеркала, одно из которых выполнено частично светопроницаемым. Устройство снабжено системой создания активной среды. A device for implementing this method comprises a sealed chamber, inside of which a package of cooled discharge tubes is installed. Mirrors are installed at the ends of the package, one of which is partially translucent. The device is equipped with a system for creating an active environment.

Недостатком известных способов и устройства является сложность создания высокой плотности мощности в пятне из-за самостоятельной генерации каждой трубки в пакете, что приводит к высокой расходимости излучения и тем самым исключает использование мощного многоканального лазера для резки и сварки. A disadvantage of the known methods and devices is the difficulty of creating a high power density in the spot due to the independent generation of each tube in the packet, which leads to high divergence of radiation and thereby eliminates the use of a powerful multi-channel laser for cutting and welding.

Мощное излучение с расходимостью, близкой к дифракционной, возможно реализовать способом [2] включающим создание лазерного излучения в задающем генераторе, передачу излучения посредством зеркал в усилитель для повышения мощности. Усилитель представляет собой быстропрокачную камеру с многопроходным резонатором. Powerful radiation with a divergence close to diffraction, it is possible to implement the method [2] including the creation of laser radiation in a master oscillator, the transmission of radiation through mirrors to an amplifier to increase power. The amplifier is a fast-pumping chamber with a multi-pass resonator.

Устройство для осуществления этого способа содержит генераторы лазерного излучения, связанные посредством зеркал, часть которых образуют телескопическую систему с усилителем лазерного излучения. A device for implementing this method comprises laser radiation generators coupled through mirrors, some of which form a telescopic system with a laser amplifier.

Недостатками известных способа и устройства являются сложность быстропрокатного усилителя для получения высокой мощности излучения, сложность обеспечения высокой степени однородности активной среды и заполнения излучением всего объема активной среды, что снижает КПД устройства. The disadvantages of the known method and device are the complexity of the fast-rolling amplifier to obtain a high radiation power, the difficulty of ensuring a high degree of uniformity of the active medium and filling the entire volume of the active medium with radiation, which reduces the efficiency of the device.

Техническая задача изобретения повышение плотности мощности многоканального лазера и тем самым расширение его технологических возможностей, упрощение конструкции и повышение КПД. The technical task of the invention is to increase the power density of a multi-channel laser and thereby expand its technological capabilities, simplify the design and increase efficiency.

Техническая задача достигается тем, что по способу получения мощного синхронизированного излучения в многоканальном лазере, включающему создание лазерного излучения в задающем генераторе и повышение мощности излучения в газоразрядном усилителе, пучок излучения из задающего генератора увеличивают до апертуры пакета усилителя, разбивают на отдельные пучки излучения, количество и геометрия которых соответствуют количеству и расположению разрядных трубок в пакете, и подают каждый отдельный пучок в разрядную трубку. The technical problem is achieved by the fact that according to the method for producing high-power synchronized radiation in a multi-channel laser, which includes creating laser radiation in a master oscillator and increasing the radiation power in a gas-discharge amplifier, the radiation beam from the master oscillator is increased to the aperture of the amplifier package, divided into separate radiation beams, the number and the geometry of which corresponds to the number and location of the discharge tubes in the package, and serves each individual bundle in the discharge tube.

Техническая задача достигается также тем, что устройство для получения мощного синхронизированного излучения, содержащее генератор лазерного излучения, связанный посредством оптической системы с газоразрядной камерой, выполненной с возможностью усиления лазерного излучения, усилитель лазерного излучения выполнен в виде пакета разрядных трубок, а оптическая система включает в себя два зеркала, образующие телескопическую систему, одно из которых снабжено плотно примыкающими друг к другу фиксирующими элементами, созданными, например, с помощью фотолитографического травления, число которых и взаимное расположение соответствуют числу и расположению газоразрядных трубок в усилителе, при этом увеличение телескопа. The technical problem is also achieved by the fact that the device for producing powerful synchronized radiation containing a laser radiation coupled by means of an optical system with a gas discharge chamber configured to amplify laser radiation, the laser radiation amplifier is made in the form of a package of discharge tubes, and the optical system includes two mirrors forming a telescopic system, one of which is equipped with tightly adjacent locking elements, created, for example, using photolithographic etching, the number of which and the relative position correspond to the number and location of the discharge tubes in the amplifier, while increasing the telescope.

K

Figure 00000001
где Dу диаметр апертуры усилителя;
Dг диаметр апертуры генератора,
а кривизна фокусирующих элементов зеркал
R b ·d/(1,22· 0,86·λ), где b период упаковки газоразрядных трубок;
d внутренний диаметр газоразрядных трубок;
λ длина волны излучения.K
Figure 00000001
where D is the diameter of the aperture of the amplifier;
D g the diameter of the aperture of the generator,
and the curvature of the focusing elements of the mirrors
R b · d / (1.22 · 0.86 · λ), where b is the period of packing of the discharge tubes;
d inner diameter of the discharge tubes;
λ radiation wavelength.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что пучок излучения из задающего генератора увеличивают до диаметра апертуры пакета усилителя, разбивают на отдельные пучки излучения, количество и геометрия расположения которых соответствуют числу и расположению разрядных трубок в пакете усилителя, подают каждый отдельный пучок в разрядную трубку, а заявляемое устройство отличается от известного тем, что усилитель лазерного излучения выполнено в виде пакета разрядных трубок, а одно из зеркал телескопической системы снабжено плотно примыкающими друг к другу фокусирующими элементами, число которых и расположение соответствуют числу и расположению газоразрядных трубок в усилителе, при этом увеличение телескопа
K

Figure 00000002
а кривизна фокусирующих элементов зеркал
R b· d/(1,22· 0,86·λ)
На фиг.1 схематично представлено предложенное устройство; на фиг.2 зеркало с фокусирующими элементами; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1.A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the radiation beam from the master oscillator is increased to the diameter of the aperture of the amplifier package, divided into individual radiation beams, the number and location geometry of which correspond to the number and location of the discharge tubes in the amplifier package, each individual beam is fed into the discharge tube, and the inventive device differs from the known one in that the laser radiation amplifier is made in the form of a packet of times in-line tubes, and one of the mirrors of the telescopic system is equipped with focusing elements tightly adjacent to each other, the number of which and the location correspond to the number and location of gas-discharge tubes in the amplifier, while the telescope is enlarged
K
Figure 00000002
and the curvature of the focusing elements of the mirrors
R b d / (1.22 0.86 λ)
Figure 1 schematically shows the proposed device; figure 2 mirror with focusing elements; figure 3 section aa in figure 1.

Устройство для реализации способа получения мощного синхронизированного излучения в многоканальном лазере содержит генератор 1 лазерного излучения, включающий источник 2 питания, разрядную камеру 3 с оптическим резонатором 4 и систему 5 прокачки активной среды, связанный оптической системой 6 с усилителем 7 лазерного излучения. Усилитель лазерного излучения выполнен в виде пакета разрядных трубок 8, к которым от источника 9 питания подается напряжение. Разрядные трубки 8 заключены к герметичную камеру 10 с перегородками 11. Циркуляция охлаждающей среды осуществляется насосом 12 через теплообменник 13. По торцам пакета разрядных трубок 8 установлены прозрачные окна 14, 15. Усилитель 7 лазерного излучения снабжен системой вакуумирования 16 и подачи активной среды 17. Согласующая оптическая система 6 выполнена в виде двух сферических зеркал 18 и 19 и плоского отражающего зеркала 20, причем зеркало 19 снабжено плотно примыкающими друг к другу фокусирующими элементами 21, число которых и расположение соответствуют числу и расположению разрядных трубок 8. Отношение радиусов кривизны зеркал 18 и 19 равно
K

Figure 00000003
а кривизна фокусирующих элементов зеркал
R b ·d/(1,22 ·0,86·λ).A device for implementing a method for producing high-power synchronized radiation in a multi-channel laser comprises a laser radiation generator 1, including a power source 2, a discharge chamber 3 with an optical resonator 4, and an active medium pumping system 5 connected by the optical system 6 to the laser radiation amplifier 7. The laser radiation amplifier is made in the form of a package of discharge tubes 8, to which voltage is supplied from the power source 9. The discharge tubes 8 are enclosed to a sealed chamber 10 with partitions 11. The cooling medium is circulated by a pump 12 through a heat exchanger 13. Transparent windows 14, 15 are installed at the ends of the package of discharge tubes 8. The laser radiation amplifier 7 is equipped with a vacuum system 16 and an active medium supply 17. Coordinating the optical system 6 is made in the form of two spherical mirrors 18 and 19 and a flat reflecting mirror 20, and the mirror 19 is equipped with focusing elements 21 closely adjacent to each other, the number of which and the location sponds to the number and arrangement of the discharge tube 8. The ratio of the radii of curvature of mirrors 18 and 19 is equal to
K
Figure 00000003
and the curvature of the focusing elements of the mirrors
R b · d / (1.22 · 0.86 · λ).

Расстояние от оси зеркала с фокусирующими элементами до входа усилителя
L a + b 0,43·R где а расстояние от центра зеркала с фокусирующими элементами до поворотного зеркала; b расстояние от поворотного зеркала до входа усилителя.The distance from the axis of the mirror with focusing elements to the input of the amplifier
L a + b 0.43 · R where a is the distance from the center of the mirror with the focusing elements to the rotary mirror; b distance from the rotary mirror to the input of the amplifier.

Способ получения мощного синхронизированного излучения в многоканальном лазере и устройство для его осуществления реализуются следующим образом. Включаются система 5 прокачки активной среды генератора 1 лазерного излучения и насос 12, осуществляющий циркуляцию охлаждающей среды через теплообменник 13 в герметичную камеру 10 усилителя 7, а также система 16 вакуумирования и система 17 прокачки активной среды. Источниками 2 и 9 питания подается напряжение соответственно в генератор и усилитель 7. Выходящие из генератора 1 одномодовое излучение поступает на сферическое зеркало 18 и, отражаясь от него, переходит на второе сферическое зеркало 19, где за счет фокусирующих элементов 21, плотно примыкающих друг к другу, разделяется на отдельные пучки излучения и посредством плоского отражающего зеркала 20 направляется в пакет разрядных трубок 8 через прозрачное окно 14. В целях согласования апертуры генератора и усилителя сферические зеркала 18 и 19 образуют телескопическую систему с необходимым коэффициентом увеличения. Поступившие в разрядные трубки 8 пучки лазерного излучения усиливаются до необходимой мощности и выводятся через прозрачное окно 15 для выполнения необходимой технологической операции, причем из усилителя выходит синхронизированное излучение в модовом режиме, определенным генератором 1. Необходимая мощность определяется количеством и длиной разрядных трубок 8. A method of obtaining high-power synchronized radiation in a multi-channel laser and a device for its implementation are implemented as follows. The system 5 for pumping the active medium of the laser radiation generator 1 and the pump 12, which circulates the cooling medium through the heat exchanger 13 into the sealed chamber 10 of the amplifier 7, as well as the vacuum system 16 and the active medium pumping system 17 are turned on. Sources 2 and 9 of the power supply voltage to the generator and amplifier 7, respectively. The single-mode radiation coming out of the generator 1 enters the spherical mirror 18 and, being reflected from it, passes to the second spherical mirror 19, where, due to the focusing elements 21, which are closely adjacent to each other , is divided into separate radiation beams and, by means of a flat reflecting mirror 20, is sent to the package of discharge tubes 8 through a transparent window 14. In order to match the aperture of the generator and amplifier, spherical mirrors 18 and 19 form telescopic system with the necessary magnification factor. The laser beams received in the discharge tubes 8 are amplified to the required power and output through the transparent window 15 to perform the necessary technological operation, and the synchronized radiation coming out of the amplifier in the mode determined by the generator 1. The required power is determined by the number and length of the discharge tubes 8.

Предложенное способ и устройство позволяют значительно повысить плотность мощности излучения многоканального лазера и получить большие мощности синхронизированного излучения при высоком КПД устройства, а также простоте конструкции. The proposed method and device can significantly increase the radiation power density of a multichannel laser and obtain high synchronized radiation power with high efficiency of the device, as well as simplicity of design.

Claims (2)

1. Способ получения мощного синхронизированного излучения в многоканальном лазере, включающий создание лазерного излучения в задающем генераторе и передачу излучения посредством зеркал для повышения мощности излучения в газоразрядный усилитель, отличающийся тем, что пучок излучения из задающего генератора увеличивают до диаметра апертуры пакета усилителя, разбивают на отдельные пучки излучения, количество и геометрическое расположение которых соответствуют числу и расположению разрядных трубок в пакете усилителя, и подают каждый отдельный пучок в разрядную трубку. 1. A method of obtaining high-power synchronized radiation in a multi-channel laser, including the creation of laser radiation in a master oscillator and transmitting radiation through mirrors to increase the radiation power to a gas-discharge amplifier, characterized in that the radiation beam from the master oscillator is increased to the diameter of the aperture of the amplifier package, divided into separate radiation beams, the number and geometric arrangement of which correspond to the number and location of the discharge tubes in the amplifier package, and each serves Separate bundle into the discharge tube. 2. Устройство для получения мощного синхронизированного излучения в многоканальном лазере, содержащее генератор лазерного излучения, связанный посредством отражающих зеркал, часть которых образует телескопическую систему, с усилителем лазерного излучения, отличающееся тем, что усилитель лазерного излучения выполнен в виде пакета разрядных трубок, а одно из зеркал телескопической системы снабжено плотно промыкающими друг к другу фокусирующими элементами, число которых и взаимное расположение соответствуют числу и расположению газоразрядных трубок в усилителе, при этом увеличение телескопической системы равно
Figure 00000004

где Dу - диаметр апертуры усилителя;
Dг - диаметр апертуры генератора;
а кривизна фокусирующих элементов зеркал равна
R=b•d/(1,22•0,86•λ),
где b - период упаковки газоразрядных трубок;
d - внутренний диаметр газоразрядных трубок;
λ - длина волны излучения,
причем расстояние от оси зеркала с фокусирующими элементами до входа усилителя равно
L = a + b = 0,43 • R,
где a - расстояние от центра зеркала с фокусирующими элементами до поворотного зеркала;
b - расстояние от поворотного зеркала до входа усилителя;
R - кривизна фокусирующих элементов.2. Device for producing high-power synchronized radiation in a multi-channel laser, comprising a laser radiation coupled by reflecting mirrors, part of which forms a telescopic system, to a laser radiation amplifier, characterized in that the laser radiation amplifier is made in the form of a package of discharge tubes, and one of the mirrors of the telescopic system are equipped with focusing elements densely extending to each other, the number of which and the relative position correspond to the number and arrangement of gas discharge tubes in the amplifier, while the increase in the telescopic system is equal to
Figure 00000004

where D y is the diameter of the aperture of the amplifier;
D g - the diameter of the aperture of the generator;
and the curvature of the focusing elements of the mirrors is
R = b • d / (1.22 • 0.86 • λ),
where b is the packing period of gas discharge tubes;
d is the inner diameter of the discharge tubes;
λ is the radiation wavelength,
moreover, the distance from the axis of the mirror with the focusing elements to the input of the amplifier is
L = a + b = 0.43 • R,
where a is the distance from the center of the mirror with focusing elements to the rotary mirror;
b is the distance from the rotary mirror to the input of the amplifier;
R is the curvature of the focusing elements.
SU5061055/25A 1992-05-21 1992-05-21 Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation RU2055427C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5061055/25A RU2055427C1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5061055/25A RU2055427C1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2055427C1 true RU2055427C1 (en) 1996-02-27

Family

ID=21612702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5061055/25A RU2055427C1 (en) 1992-05-21 1992-05-21 Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2055427C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Абильситов Г.А. и др. Перспективные схемы и методы накачки мощных СО 2 -лазеров для технологии. Квантовая электроника, 1981, т.8, N 12, с.2517-2539. *
2. Голубев В.С. Применение лазеров в народном хозяйстве. М.: Наука, с.66-70. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4500996A (en) High power fundamental mode laser
Krupke et al. Properties of an unstable confocal resonator CO 2 laser system
US6788722B1 (en) High power waveguide laser
US6434177B1 (en) Solid laser with one or several pump light sources
JPH05335692A (en) Laser beam coupler and common output transmission window assembly
JPH07106665A (en) Solid state laser unit
JPH07211972A (en) Laser oscillator
US4717842A (en) Mode-matched laser/raman coupled unstabled resonators
US4520486A (en) Gas flow laser oscillator
WO1993017473A1 (en) Laser
RU2301485C2 (en) High-peak-power laser device for light generation in vacuum ultraviolet spectrum region
RU2055427C1 (en) Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation
EP0202807A1 (en) Unstable optical resonator and laser
AU595277B2 (en) Laser apparatus
JP3841921B2 (en) Multichannel RF pumped gas discharge laser
JP2001035688A (en) Soft x-ray generator, exposure device having this, and soft x-ray generating method
RU2097889C1 (en) Electric-discharge multiple-tube laser with diffusion cooling of gas mix
RU2107976C1 (en) Method for generation of beam of multiple- channel laser
RU2410810C2 (en) Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture
US5418804A (en) Controlled spectrum generation laser
RU2062541C1 (en) High-power waveguide gas laser
RU4025U1 (en) LASER ENERGY GENERATOR
RU2094918C1 (en) Multitude gas laser
JPH01274483A (en) Waveguide type laser array
RU2093940C1 (en) Electrooptic laser unit with transverse pumping of gaseous working mixture

Legal Events

Date Code Title Description
MZ4A Patent is void

Effective date: 20050321

MZ4A Patent is void

Effective date: 20050321