RU2111591C1

RU2111591C1 - Compact high-power gas laser

Info

Publication number: RU2111591C1
Application number: RU97104686A
Authority: RU
Inventors: А.М. Забелин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Технолазер"
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-05-20
Also published as: WO1998044601A2; WO1998044601A3

Abstract

FIELD: laser engineering. SUBSTANCE: laser generating unit has case, optical resonator with set of electrodes, blind and output windows. Novelty is that resonator axis is perpendicular to plane of its electrodes. Set of electrodes has alternating rotary and fixed electrodes. Rotary electrodes are mounted on shaft provided with rotational drive. Fixed electrodes are placed inside case. Rotating and fixed disks have holes arranged along same axis. Fixed electrodes are provided with cooling system. Resonator may be designed as multiple-pass arrangement in which axis of each pass of resonator is aligned with axes of holes drilled in fixed electrodes. Rotary electrodes provide for more intensive heat transfer between gas mixture and side walls. EFFECT: improved laser efficiency. 14 cl, 7 dwg

Description

Изобретение касается создания технологических лазеров и может быть использовано при разработке газовых лазеров различного применения. The invention relates to the creation of technological lasers and can be used in the development of gas lasers for various applications.

Известен мощный, компактный газовый лазер с диффузионным охлаждением МТЛ-2 [1]. Блок генерации лазера состоит из пакета компактно размещенных параллельных разрядных трубок (85 шт.) длиной 1700 мм, объединенных двумя зеркалами - глухим и выходным. Каждая из трубок при работе лазера генерирует самостоятельное излучение, которое потом общими зеркалами собирается в единый пучок. Охлаждение трубок осуществляется за счет процесса молекулярной теплопроводности газа к охлаждаемым стенкам. Использование многоканальной схемы в данном лазере позволяет существенно повысить выходную мощность излучения (до 2,5 кВт) по сравнению с однолучевыми CO₂ лазерами с диффузионным охлаждением (погонная мощность W₀ обычно не превышает 50 Вт с одного метра длины таких лазеров и не зависит от диаметра трубок и давления газа, а полная мощность не превышает 1 кВт, см., например, [1], с. 115) и тем самым существенно расширить его технологические возможности.Known for a powerful, compact gas laser with diffusion cooling MTL-2 [1]. The laser generation unit consists of a package of compactly placed parallel discharge tubes (85 pcs.) 1700 mm long, combined by two mirrors - blind and output. Each of the tubes generates independent radiation when the laser is operating, which then is collected by common mirrors into a single beam. The cooling of the tubes is carried out due to the process of molecular thermal conductivity of the gas to the cooled walls. The use of a multichannel circuit in this laser allows one to significantly increase the output radiation power (up to 2.5 kW) in comparison with single-beam CO ₂ lasers with diffusion cooling (linear power W ₀ usually does not exceed 50 W per meter of length of such lasers and does not depend on the diameter tubes and gas pressure, and the total power does not exceed 1 kW, see, for example, [1], p. 115) and thereby significantly expand its technological capabilities.

Мощный компактный газовый лазер МТЛ-2 имеет следующие недостатки. MTL-2 powerful compact gas laser has the following disadvantages.

1. Блок генераций лазера МТЛ-2 представляет собой совокупность отдельных независимых лазеров. Поэтому совокупный пучок является некогерентным. Так как дифракционная расходимость излучения определяется из соотношения

где γ_диф - расходимость, D_n - определяющий дифракцию характерный размер пучка D_n = 100 мм, то для лазера МТЛ-2 она будет определяться внутренним диаметром разрядных трубок (5 мм), который гораздо меньше диаметра суммарного выходящего излучения, и будет, соответственно, достаточно большой - 5 мрад, намного превышающей дифракционную (предельную) расходимость, определяемую диаметром пучка трубок 0,5 мрад. Этот недостаток существенно увеличивает трудности, связанные с транспортировкой излучения к месту обработки, а также с ограничением его фокусировки, не позволяющим достичь высоких плотностей мощности сфокусированного пучка. Поэтому для наиболее распространенных видов лазерной обработки, таких как резка и сварка, лазер МТЛ-2 и аналогичные ему лазеры многоканального типа практически не применяются, а применяются лишь для термообработки и наплавки. Уменьшение расходимости за счет увеличения диаметра разрядных трубок ведет к резкому увеличению размеров лазера и диаметра луча, что в современных условиях производства неприемлемо.1. The MTL-2 laser generation unit is a collection of separate independent lasers. Therefore, the total beam is incoherent. Since the diffraction divergence of radiation is determined from the relation

where γ _diff is the divergence, D _n is the characteristic beam size D _n = 100 mm determining the diffraction, then for the MTL-2 laser it will be determined by the inner diameter of the discharge tubes (5 mm), which is much smaller than the diameter of the total output radiation, and will, respectively , quite large - 5 mrad, far exceeding the diffraction (limiting) divergence, determined by the diameter of the tube bundle of 0.5 mrad. This drawback significantly increases the difficulties associated with the transportation of radiation to the processing site, as well as with the restriction of its focus, which does not allow to achieve high power densities of the focused beam. Therefore, for the most common types of laser processing, such as cutting and welding, the MTL-2 laser and similar multichannel lasers are practically not used, but are used only for heat treatment and surfacing. A decrease in divergence due to an increase in the diameter of the discharge tubes leads to a sharp increase in the size of the laser and the beam diameter, which is unacceptable in modern production conditions.

2. Дальнейшее наращивание выходной мощности лазера МТЛ-2 имеет существенные ограничения, так как повышение мощности лазеров такого типа достигается увеличением количества разрядных трубок (мощность отдельной трубки кроме всего прочего зависит от ее длины и не зависит от ее диаметра, см., например, [1] , с. 114). Увеличение количества разрядных трубок резко усложняет конструкцию блока генерации лазера, возникают большие трудности при его сборке, юстировке, а также при эксплуатации. Надежность работы лазера снижается. Кроме того, увеличение количества разрядных трубок увеличивает габариты лазера и диаметры обоих зеркал резонатора, что сильно удорожает стоимость их изготовления. 2. A further increase in the output power of the MTL-2 laser has significant limitations, since an increase in the power of lasers of this type is achieved by increasing the number of discharge tubes (the power of an individual tube, among other things, depends on its length and does not depend on its diameter, see, for example, [ 1], p. 114). An increase in the number of discharge tubes dramatically complicates the design of the laser generation unit; great difficulties arise during its assembly, alignment, and also during operation. Laser reliability is reduced. In addition, an increase in the number of discharge tubes increases the dimensions of the laser and the diameters of both resonator mirrors, which greatly increases the cost of their manufacture.

Одним из решений задачи повышения мощности газового лазера с диффузионным охлаждением является использование щелевой конструкции разрядной камеры. При этом предельная выходная мощность излучения такого лазера увеличивается и будет прямо пропорциональна отношению максимального поперечного размера щели b к величине зазора a.

. При увеличении геометрического фактора (b/a) происходит существенное увеличение выходной мощности лазера, по сравнению с W₀.One of the solutions to the problem of increasing the power of a gas laser with diffusion cooling is to use the slotted design of the discharge chamber. In this case, the ultimate radiation output power of such a laser increases and will be directly proportional to the ratio of the maximum transverse size of the slit b to the gap a.

. With an increase in the geometric factor (b / a), a significant increase in the laser output power occurs, in comparison with W ₀ .

Одним из конструкторских решений щелевых лазеров является лазер [2], взятый за прототип. В нем камеру возбуждения образуют радиально расположенные электроды, между которыми находятся газоразрядные промежутки щелевой конструкции. Резонатор имеет глухое и выходное зеркала и формирует компактный пакет параллельных световых пучков. Использование радиального пакета газоразрядных камер щелевой конструкции позволяет повысить выходную мощность лазера по сравнению с вышеописанным аналогом. One of the design solutions of slit lasers is a laser [2], taken as a prototype. In it, the excitation chamber is formed by radially arranged electrodes, between which there are gas-discharge gaps of the slotted construction. The resonator has blind and output mirrors and forms a compact package of parallel light beams. The use of a radial package of gas-discharge chambers of a slit design allows to increase the output power of the laser in comparison with the above analogue.

Однако данный лазер имеет следующие недостатки. Как и в аналоге, выходящее из лазера излучение является совокупностью нескольких, по существу независимых, световых пучков и несмотря на частичное решение проблемы по мощности излучения лазер имеет все вышеуказанные недостатки многоканальной схемы резонатора. However, this laser has the following disadvantages. As in the analogue, the radiation emerging from the laser is a combination of several essentially independent light beams, and despite a partial solution to the problem of radiation power, the laser has all of the above disadvantages of the multi-channel resonator circuit.

Задачей изобретения является повышение качества излучения газовых лазеров при получении высоких параметров мощности выходного излучения, а также уменьшение его габаритов. The objective of the invention is to improve the quality of radiation of gas lasers when obtaining high parameters of the power of the output radiation, as well as reducing its size.

Для этого в газовом лазере, имеющем корпус, систему электродов, оптический резонатор, глухое зеркало, выходное зеркало, ось резонатора располагается перпендикулярно плоскостям электродов, электроды представляют собой чередующиеся вращающиеся и неподвижные диски, вращающиеся электроды закреплены на валу, имеющем привод вращения, плоскости вращающихся электродов перпендикулярны оси их вращения, а невращающиеся электроды закреплены на корпусе. Невращающиеся электроды имеют систему охлаждения, а также отверстия, расположенные на одной оси или нескольких осях, совпадающих с осью резонатора лазера. Вращающиеся электроды имеют также отверстия, расположенные на том же расстоянии от оси вращения, что и отверстия в неподвижных электродах. Отверстий во вращающихся электродах может быть существенно больше, чем в неподвижных, для увеличения частоты импульсного излучения. For this, in a gas laser having a housing, a system of electrodes, an optical resonator, a blind mirror, an output mirror, the axis of the resonator is perpendicular to the planes of the electrodes, the electrodes are alternating rotating and stationary disks, rotating electrodes are mounted on a shaft having a rotation drive, the plane of the rotating electrodes perpendicular to the axis of their rotation, and non-rotating electrodes mounted on the housing. Non-rotating electrodes have a cooling system, as well as holes located on one axis or several axes that coincide with the axis of the laser resonator. Rotating electrodes also have holes located at the same distance from the axis of rotation as the holes in the stationary electrodes. The holes in rotating electrodes can be significantly larger than in stationary ones to increase the frequency of pulsed radiation.

При работе лазера газовая смесь, находящаяся в зазоре между неподвижным и подвижным электродами, увлекается последним, неся в себе накопленную в тлеющем разряде колебательную энергию. Пролетая мимо отверстий в электродах, в том случае если они совпадают, т.е. когда добротность резонатора высока, накопленная инверсная населенность преобразуется в каустике резонатора в импульс светового излучения. Световой импульс имеет фронт и спад, длительность которых равна времени прохождения краем отверстия во вращающемся электроде каустике резонатора. При частичном открытии резонатора выходное излучение будет искажено, поэтому важно, чтобы размер отверстия в движущемся электроде (в аксиальном направлении) был бы существенно большим, чем в неподвижном электроде. During laser operation, the gas mixture located in the gap between the stationary and moving electrodes is carried away by the latter, carrying the vibrational energy accumulated in the glow discharge. Flying past the holes in the electrodes, if they coincide, i.e. when the resonator Q factor is high, the accumulated inverse population is converted in the cavity caustic into a pulse of light radiation. The light pulse has a front and a decline, the duration of which is equal to the time the edge of the hole passes through the cavity caustic of the cavity in the rotating electrode. When the resonator is partially opened, the output radiation will be distorted, so it is important that the size of the hole in the moving electrode (in the axial direction) be significantly larger than in the stationary electrode.

Отметим, что излучение в предложенном лазере является когерентным в отличие от аналога и прототипа, а значит, существенно более качественным. При этой достаточно высокой скорости вращения почти не происходит потерь запасенной колебательной энергии, поскольку время пролета среды с запасенной колебательной энергией между отверстиями меньше, чем время релаксации этой энергии. Вращательное движение газа между стенками канала способствует его турбулентному перемешиванию, повышая тем самым теплоотдачу со стенками электродов. Это обстоятельство обеспечивает более эффективное охлаждение газовой смеси по сравнению с лазерами с диффузионным охлаждением, и, соответственно, повышает КПД работы лазера. Note that the radiation in the proposed laser is coherent in contrast to the analogue and prototype, and therefore, significantly higher quality. At this rather high speed of rotation, there is almost no loss of stored vibrational energy, since the transit time of a medium with stored vibrational energy between the holes is less than the relaxation time of this energy. The rotational movement of gas between the walls of the channel contributes to its turbulent mixing, thereby increasing heat transfer from the walls of the electrodes. This circumstance provides a more efficient cooling of the gas mixture in comparison with lasers with diffusion cooling, and, accordingly, increases the efficiency of the laser.

Предельная мощность, которую может излучать предложенный лазер с 1 м длины в предположении, что лазер охлаждается только за счет диффузии тепла на стенки электродов, что является, конечно, заниженной цифрой, определяется формулой

Пример. Лазер, включающий смесь CO₂, N₂, He, W₀ = 50Вт/м, диаметр электродов D = 4 см, a = 1 см, при условии, что толщина электродов равна разрядному промежутку. В этом случае предложенный лазер может излучать до

, т.е. достигается компактность K = 250 кВт/м³, в то время как современные мощные лазеры обеспечивают компактность K = 1 - 10 кВт/м³.The maximum power that the proposed laser can emit from 1 m in length under the assumption that the laser is cooled only by heat diffusion on the electrode walls, which is, of course, an understated figure, is determined by the formula

Example. A laser including a mixture of CO ₂ , N ₂ , He, W ₀ = 50 W / m, electrode diameter D = 4 cm, a = 1 cm, provided that the thickness of the electrodes is equal to the discharge gap. In this case, the proposed laser can emit up to

, i.e. compactness K = 250 kW / m ^{3 is} achieved, while modern high-power lasers provide compactness K = 1 - 10 kW / m ³ .

Конструкция предлагаемого лазера поясняется иллюстрациями (фиг.1-4). The design of the proposed laser is illustrated by illustrations (Fig.1-4).

На корпусе 1 закреплены неподвижные электроды 2, имеющие расположенные на одной оси отверстия 3. Подвижные электроды 4 закреплены на валу 5. Вращение вала обеспечивается двигателем 6. Один из концов вала закреплен в подшипниковом узле 7, другой через герметичный подшипниковый узел 8 жестко соединен с валом двигателя. Вращающиеся электроды имеют отверстия 9. Расстояние от оси вращения до центров отверстий вращающихся и невращающихся электродов одинаково (расстояние a на фиг.1, 2). Невращающиеся электроды имеют систему каналов 10 охлаждения. Конструкция системы, а также ее конфигурация могут быть выполнены различными способами. Конструкция включает также глухое 11 и выходное 12 зеркала. Fixed electrodes 2 are mounted on the housing 1, having holes located on the same axis 3. The movable electrodes 4 are fixed on the shaft 5. The shaft rotates by a motor 6. One of the shaft ends is fixed in the bearing assembly 7, the other is rigidly connected to the shaft through a sealed bearing assembly 8 engine. The rotating electrodes have holes 9. The distance from the axis of rotation to the centers of the holes of the rotating and non-rotating electrodes is the same (distance a in FIGS. 1, 2). Non-rotating electrodes have a system of channels 10 cooling. The design of the system, as well as its configuration can be performed in various ways. The design also includes a blind 11 and an output 12 of the mirror.

Резонатор может быть выполнен многопроходным. В этом случае количество отверстий в неподвижных дисках будет соответствовать числу проходов резонатора, а в подвижных равно или кратно этому числу. The resonator may be multi-pass. In this case, the number of holes in the fixed disks will correspond to the number of passes of the resonator, and in movable disks it will be equal to or a multiple of this number.

Возможно использование в лазере устойчиво-неустойчивого резонатора [3, 4] . В этом случае плоскость неустойчивости ориентируется по радиусу, а в плоскости устойчивости резонатор выбирается одномодовым, при этом отверстия во вращающихся и неподвижных дисках имеют форму щели 13, вытянутой по радиусу (фиг.5). It is possible to use a stably unstable resonator in a laser [3, 4]. In this case, the plane of instability is oriented along the radius, and in the plane of stability the resonator is selected as single-mode, while the holes in the rotating and stationary disks have the shape of a slit 13 elongated along the radius (Fig. 5).

Лазер работает следующим образом. Двигатель 6 обеспечивает вращение закрепленного в подшипниковых узлах 7 и 8 вала 5. Зажигается тлеющий разряд. В газовой смеси, создающей азот, двуокись углерода и гелий, создается инверсная заселенность. Для повышения устойчивости тлеющего разряда постоянного тока один из электродов необходимо секционировать, а секции подключать к источнику питания независимо. Наиболее просто секционировать неподвижный электрод. Во время тлеющего разряда вблизи электродов создается приэлектродный слой, в котором выделяется значительная мощность. Обычно в прикатодной области выделяется почти в 10 раз большая мощность, чем в прианодной области. Поэтому в случае, когда вращающиеся электроды не охлаждаются непосредственным охлаждением, а лишь обдуваются потоком газа, желательно, чтобы вращающиеся электроды были анодом, а неподвижные катодом. Если же имеется внутреннее охлаждение вращающихся электродов и они к тому же выполнены в виде трубки или лопасти с ограниченной поверхностью, то возможно изменение полярности электродов: вращающиеся катоды, а неподвижные аноды. The laser operates as follows. The engine 6 provides rotation of the shaft 5 fixed in the bearing units 7 and 8. A glow discharge is ignited. An inverse population is created in a gas mixture that creates nitrogen, carbon dioxide and helium. To increase the stability of a DC glow discharge, one of the electrodes must be partitioned, and the sections connected to a power source independently. The easiest way to partition a fixed electrode. During a glow discharge, an electrode layer is created near the electrodes in which significant power is released. Usually, almost 10 times more power is released in the cathode region than in the anode region. Therefore, in the case when the rotating electrodes are not cooled by direct cooling, but are only blown by a gas stream, it is desirable that the rotating electrodes be the anode, but stationary by the cathode. If there is internal cooling of the rotating electrodes and they are also made in the form of a tube or blade with a limited surface, then the polarity of the electrodes can change: rotating cathodes, and fixed anodes.

Возможен также тлеющий разряд между электродами переменного тока (обычно в диапазоне частот 10 кГц - несколько сот килогерц). В этом случае для повышения устойчивости разряда по крайней мере один из электродов необходимо покрыть разрядно-стойким диэлектриком, таким как стекло, эмаль, керамика, окисная пленка. A glow discharge between alternating current electrodes is also possible (usually in the frequency range 10 kHz - several hundred kilohertz). In this case, to increase the stability of the discharge, at least one of the electrodes must be coated with a discharge-resistant dielectric such as glass, enamel, ceramic, and oxide film.

При использовании тлеющего разряда высокой частоты (в диапазоне десятков мГц) возможно использование как покрытых кварцевым стеклом электродов, так и непокрытых, голых электродов. When using a high-frequency glow discharge (in the range of tens of MHz), it is possible to use both electrodes coated with quartz glass and bare, bare electrodes.

При вращении вала вращаются и закрепленные на нем электроды 4. В момент совпадения отверстий 9 вращающихся электродов с отверстиями 3, расположенных на неподвижно закрепленных в корпусе 1 электродах 2 происходит генерация излучения между зеркалами 11 и 12 с его выходом (фиг.1). После того как отверстия вращающихся электродов "проходят" отверстия невращающихся электродов, генерация прекращается. Возникает импульсно-периодический режим генерации излучения. За то время, когда оси отверстий вращающихся и неподвижных электродов не совпадают, происходит накопление инверсии. Во время следующего совпадения отверстий подвижных дисков с отверстиями неподвижных электродов происходит следующий импульс и так далее. Регулирование скорости вращения вала позволяет регулировать частоту импульсов излучения. При выполнении резонатора многопроходным оси каждого прохода резонатора совпадают с осями групп отверстий в неподвижных электродах. При использовании устойчиво-неустойчивого резонатора [3] отверстия во вращающихся и неподвижных электродах имеют форму щели 13, вытянутой по радиусу. В остальном принцип работы лазера не меняется. When the shaft rotates, the electrodes 4 mounted on it also rotate. At the moment of coincidence of the holes 9 of the rotating electrodes with the holes 3 located on the electrodes 2 fixed in the housing 1, radiation is generated between the mirrors 11 and 12 with its output (Fig. 1). After the holes of the rotating electrodes "pass" the holes of the non-rotating electrodes, generation ceases. A pulse-periodic mode of radiation generation occurs. During the time when the axis of the holes of the rotating and fixed electrodes do not coincide, an inversion accumulates. During the next coincidence of the openings of the movable disks with the openings of the stationary electrodes, the next impulse occurs and so on. Adjusting the shaft rotation speed allows you to adjust the frequency of the radiation pulses. When the resonator is executed, the multipass axes of each passage of the resonator coincide with the axes of the groups of holes in the stationary electrodes. When using a stably unstable resonator [3], the holes in the rotating and stationary electrodes have the form of a slit 13, elongated along the radius. Otherwise, the principle of laser operation does not change.

Для более эффективного съема энергии, у вращающихся и неподвижных электродов могут быть развитые поверхности. Возможен вариант, когда вращающиеся и неподвижные электроды будут иметь одинаково (синфазно) изменяющиеся по радиусу профили поверхности. В этом случае в процессе вращения зазор между электродами не будет изменяться, но поверхность электродов и теплоотдача на них могут быть значительно увеличены (фиг.6). На фиг.7 показана развертка электродов с переменным по углу вращения зазором между ними. В этом случае разряд будет загораться только в те промежутки времени, когда будут реализоваться минимальные разрядные промежутки, например, непосредственно перед каустикой резонатора. For more efficient energy removal, rotating and stationary electrodes can have developed surfaces. It is possible that rotating and stationary electrodes will have surface profiles that vary equally (in phase) along the radius. In this case, during rotation, the gap between the electrodes will not change, but the surface of the electrodes and the heat transfer to them can be significantly increased (Fig.6). In Fig.7 shows a scan of the electrodes with a variable rotation angle of the gap between them. In this case, the discharge will light up only at those time intervals when the minimum discharge intervals will be realized, for example, immediately before the cavity caustic.

Важным случаем предложенного изобретения является наличие у вращающегося электрода диэлектрического выступа (лопасти), который почти полностью перекрывает разрядный промежуток. В этом случае будет происходить перемещение возбужденного газа мимо каустики резонатора со скоростью вращения электродов почти без проскальзывания
Дальнейшая модификация электродов - выполнение их или по крайней мере только вращающегося электрода в виде сопла Лаваля. Наличие участка со сверхзвуковой струей приводит к динамическому охлаждению газа до криогенных температур и резкому повышению эффективности работы лазера с активной молекулой на моноокиси углерода (CO). Привлекательность смеси на CO обусловлена потенциально высоким КПД работы такого лазера.An important case of the proposed invention is the presence of a dielectric protrusion (blade) in the rotating electrode, which almost completely covers the discharge gap. In this case, the excited gas will move past the cavity caustic with the electrode rotation speed with almost no slippage
A further modification of the electrodes is the implementation of them, or at least only a rotating electrode in the form of a Laval nozzle. The presence of a section with a supersonic jet leads to dynamic cooling of the gas to cryogenic temperatures and a sharp increase in the efficiency of the laser with an active molecule based on carbon monoxide (CO). The attractiveness of the CO mixture is due to the potentially high efficiency of such a laser.

Литература
1.Технологические лазеры: Справочник, т. 1. Под ред. Г.А. Абильсиитова и др. М: Машиностроение, 1991.Literature
1. Technological lasers: Handbook, vol. 1. Ed. G.A. Abilciitova et al. M: Mechanical Engineering, 1991.

2. Bilida W.D., H.JJ, Seguin, C.E. Capjack Resonant carvity excitation sustem for radial array slab CO₂ lasers. J.Appl. Phys. 78 (7) October 1995, pp. 4319-4322.2. Bilida WD, H.JJ, Seguin, CE Capjack Resonant carvity excitation sustem for radial array slab CO ₂ lasers. J. Appl. Phys. 78 (7) October 1995, pp. 4319-4322.

3. Забелин А.М. Заявка на изобретение N 95110469 от 22 июня 1995 г. Проточный газовый лазер с устойчиво-неустойчивым резонатором. Решение о выдаче патента от 27 сентября 1996 г. 3. Zabelin A.M. Application for invention N 95110469 dated June 22, 1995. Flowing gas laser with a stably unstable resonator. Patent Decision of September 27, 1996

4. Галушкин М.Г., Голубев В.С., Дембовецкий В.В., Забелин А.М. Исследование физических и технических факторов, определяющих количество излучения промышленных CO₂ лазеров киловатного уровня мощности.-Известия Академии наук, серия физическая, т. 60, N 12, с. 159-161.4. Galushkin M.G., Golubev V.S., Dembovetsky V.V., Zabelin A.M. Investigation of physical and technical factors determining the amount of radiation of industrial CO ₂ lasers of kilowatt power level. Izvestiya Akademii Nauk, Physical Series, vol. 60, N 12, p. 159-161.

Claims

1. A powerful compact gas laser containing a housing, a system of electrodes for generating a glow discharge, an optical resonator including a blind and an output mirror, characterized in that the axis of the resonator is perpendicular to the plane of rotation of its electrodes, the electrode system consists of alternating rotating and stationary electrodes, and rotating the electrodes are rigidly bonded to a shaft having a rotation drive, and the fixed electrodes are fixed to the housing and have a cooling system, while the rotating and stationary electrodes are are separated by a discharge gap with a size much smaller than the diameter of the electrodes, rotating and fixed electrodes have coaxial holes, the axis of the fixed holes coincides with the axis of the resonator, and the distance from the axis of rotation of the electrodes to the axis on which the holes of the rotating electrodes are located is equal to the distance from the axis of rotation of the electrodes to the axis of the resonator.

2. The laser according to claim 1, characterized in that the movable electrodes have a cooling system.

3. The laser according to claims 1 and 2, characterized in that at least the electrodes of the same type (movable or fixed) are sectioned.

4. The laser according to claims 1 to 3, characterized in that a glow discharge of direct current is excited between the electrodes, the stationary electrodes being the cathode and the movable electrodes being the anode.

5. The laser according to claims 1 to 3, characterized in that a high-frequency glow discharge is excited between the electrodes.

6. The laser according to claims 1 to 3, characterized in that a glow discharge of alternating current is ignited between the electrodes, and at least one type of electrode (movable or stationary) has a dielectric capacitive coating that increases the stability of the discharge.

7. The laser according to claims 1 to 6, characterized in that the optical resonator is multi-pass, each stationary electrode has several holes, the number of holes being equal to the number of passes of the optical resonator, and their axes coincide with the axes of the passages of the optical resonator.

8. The laser according to claims 1 to 7, characterized in that the optical resonator is stably unstable, the instability plane being oriented along the radius of the electrodes, and the resonator is single-mode in the stability plane perpendicular to it.

9. The laser of claim 8, characterized in that the holes in the electrodes have the shape of a slit elongated along the radius.

10. The laser according to claims 1 to 9, characterized in that the gap between the rotating and stationary electrodes is variable in angle of rotation.

11. The laser of claim 10, wherein the rotating electrode includes at least one blade.

12. The laser according to PP.10 and 11, characterized in that the said blade is dielectric, covers almost the entire discharge gap.

13. The laser according to claims 1 to 12, characterized in that the rotating and stationary electrodes have equally radius-varying profiles with a constant gap between them.

14. The laser of claim 10, wherein the electrodes form a tapering and then expanding channel in the form of a supersonic nozzle, in which there is dynamic additional cooling of the working gas mixture, and the gas mixture itself includes carbon monoxide CO.