RU2410810C2 - Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture - Google Patents
Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410810C2 RU2410810C2 RU2008149496/28A RU2008149496A RU2410810C2 RU 2410810 C2 RU2410810 C2 RU 2410810C2 RU 2008149496/28 A RU2008149496/28 A RU 2008149496/28A RU 2008149496 A RU2008149496 A RU 2008149496A RU 2410810 C2 RU2410810 C2 RU 2410810C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- gas discharge
- radiation
- tubes
- pipes
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области лазерной техники, а точнее к электроразрядным многоканальным лазерам с диффузионным охлаждением газовой смеси.The present invention relates to the field of laser technology, and more specifically to electric-discharge multichannel lasers with diffusion cooling of the gas mixture.
Известные электроразрядные многоканальные лазеры с диффузионным охлаждением газовой смеси включают в свой состав герметичный корпус, штанги и торцевые плиты резонатора, объединенные в оптическую скамью, причем крышки герметично соединены с корпусом, газоразрядные трубы, расположенные в виде пакета внутри корпуса и вставленные торцами в отверстия плит оптической скамьи, систему охлаждения с прокачкой жидкости внутри корпуса для охлаждения внешних поверхностей газоразрядных труб, две крышки, герметично присоединенные к торцевым плитам, систему прокачки газовой смеси внутри газоразрядных труб, источник питания и электродную систему для подачи высокого напряжения к газоразрядным трубам и возбуждения в них тлеющего разряда, узел вывода излучения, расположенный на одной из крышек, оптический резонатор, представляющий собой оптическую скамью с закрепленными на ней задним глухим зеркалом в начале хода лазерного излучения, а также уголковые зеркальные призмы, расположенные у торцев каждой пары газоразрядных труб, обеспечивающие поворот направления выходящего излучения из каждой газоразрядной трубы на угол 180° и последовательный обход лазерного излучения по всем газоразрядным трубам от заднего глухого зеркала до узла вывода излучения [1, 2].Known electric-discharge multichannel lasers with diffusion cooling of the gas mixture include a sealed enclosure, rods and end plates of the resonator integrated into an optical bench, the covers being hermetically connected to the enclosure, gas-discharge tubes located in the form of a packet inside the enclosure and inserted into the openings of the optical plates benches, a cooling system with fluid pumping inside the housing for cooling the external surfaces of discharge tubes, two covers hermetically attached to the end plates m, a gas mixture pumping system inside gas discharge tubes, a power source and an electrode system for supplying high voltage to gas discharge tubes and generating a glow discharge in them, a radiation output unit located on one of the covers, an optical resonator, which is an optical bench mounted on it rear deaf mirror at the beginning of the course of laser radiation, as well as corner mirror prisms located at the ends of each pair of gas discharge tubes, providing a rotation direction of the emerging radiation from each gas discharge tube through an angle of 180 ° and a sequential bypass of laser radiation in all gas discharge tubes from the rear blind mirror to the radiation output unit [1, 2].
Основной недостаток конструкции этих лазеров заключается в том, что при большом количестве газоразрядных труб значительно усложняется система юстировки зеркал из-за большого их количества, соответствующего количеству газоразрядных труб, и малых размеров, обусловленных поперечным размером газоразрядных труб.The main design drawback of these lasers is that with a large number of gas discharge pipes, the mirror alignment system becomes much more complicated due to their large number corresponding to the number of gas discharge pipes and the small size due to the transverse size of the gas discharge pipes.
Известен также электроразрядный многоканальный лазер с диффузионным охлаждением газовой смеси, включающий в свой состав все вышеперечисленные элементы, причем газоразрядные трубы в пакете расположены в один ряд на равном расстоянии друг от друга, а оптические элементы резонатора представляют собой заднее глухое зеркало в начале хода лазерного излучения, установленное параллельно осям газоразрядных труб, узел вывода излучения, а также две уголковых зеркальных призмы, установленные возле обеих торцевых поверхностей пакета газоразрядных труб и полностью перекрывающие их торцы, причем плоскости биссектрис углов пересечения зеркал в уголковых зеркальных призмах перпендикулярны плоскости торцов пакета газоразрядных труб и параллельно смещены относительно друг друга на расстояние, равное половине расстояния между газоразрядными трубами, что обеспечивает поворот лазерного излучения на угол 180°, ввод его в последующую симметрично расположенную газоразрядную трубу и последовательный проход лазерного излучения по всем газоразрядным трубам от заднего глухого зеркала до узла вывода излучения [3]. В этом лазере при достаточно большом количестве газоразрядных труб в пакете упрощается конструкция поворотных и юстировочных узлов, т.к. для всех газоразрядных труб уголковые зеркальные призмы общие.Also known is an electric-discharge multichannel laser with diffusion cooling of the gas mixture, which includes all of the above elements, and the gas-discharge tubes in the packet are arranged in equal rows at an equal distance from each other, and the optical elements of the resonator are a rear blind mirror at the beginning of the course of laser radiation, mounted parallel to the axes of the discharge tubes, a radiation output unit, as well as two corner mirror prisms mounted near both end surfaces of the discharge package pipes and their ends completely overlapping, and the planes of the bisectors of the intersection angles of the mirrors in the corner mirror prisms are perpendicular to the planes of the ends of the package of gas discharge tubes and are parallel offset from each other by a distance equal to half the distance between the gas discharge tubes, which ensures rotation of the laser radiation by an angle of 180 °, introducing it into the subsequent symmetrically located discharge tube and the sequential passage of laser radiation through all discharge tubes from the rear blind mirror d about the node output radiation [3]. In this laser, with a sufficiently large number of gas discharge tubes in the package, the design of the rotary and adjustment units is simplified, since For all gas discharge tubes, angle mirror prisms are common.
Этот лазер является наиболее близким техническим решением к заявляемому, т.е. прототипом.This laser is the closest technical solution to the claimed, i.e. prototype.
Недостаток прототипа заключается в больших габаритах конструкции при большом количестве газоразрядных труб в пакете, что необходимо для увеличения выходной мощности лазера, а также снижение выходной мощности излучения лазера при передаче излучения из труб в трубы, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга из-за дифракционных потерь, обусловленных расходимостью при волноводном режиме работы лазера.The disadvantage of the prototype is the large dimensions of the design with a large number of discharge tubes in the package, which is necessary to increase the output power of the laser, as well as reducing the output power of the laser radiation when transmitting radiation from pipes to pipes located at a considerable distance from each other due to diffraction losses due to the divergence in the waveguide mode of the laser.
Сущность изобретения: корпус лазера выполнен из диэлектрического материала и имеет замкнутое сечение, например цилиндр, квадрат или прямоугольник, газоразрядные трубы внутри корпуса расположены в два ряда по одной из осей симметрии сечения Х или Y на одинаковом расстоянии друг от друга. Задачами изобретения являются увеличение мощности и повышение качества лазерного излучения, а также уменьшение габаритов конструкции. Вышеуказанные задачи в представленном электроразрядном многоканальном лазере с диффузионным охлаждением газовой смеси решаются тем, что в нем газоразрядные трубы в пакете расположены в два ряда, причем переброска излучения из труб одного ряда в трубы другого ряда осуществляется двумя зеркалами, расположенными под углом 90° относительно друг друга в плоскости Y-Y, что обеспечивает минимальные потери мощности. Переброска излучения из труб в трубы в рядах осуществляется четырьмя зеркалами, расположенными под углом 90° относительно друг друга в плоскости Х-Х, что обеспечивает поворот лазерного излучения на угол 180°, ввод его в последующую симметрично расположенную газоразрядную трубу и последовательный проход лазерного излучения по всем газоразрядным трубам от заднего глухого зеркала до узла вывода излучения (фиг.2), проводя при этом последовательную передачу лазерного излучения по всем газоразрядным трубам, начиная от трубы, расположенной напротив заднего глухого зеркала, и заканчивая трубой, последней по ходу луча и находящейся напротив переднего выходного зеркала, причем плоскости заднего глухого и переднего выходного зеркал перпендикулярны осям газоразрядных труб, оптическая скамья резонатора представляет собой металлическую конструкцию из двух плит, связанных штангами с закрепленными на ней двумя корпусами, в которых расположены поворотные зеркала и корпуса юстировочных блоков, в которых расположены заднее глухое зеркало, узел вывода излучения и уголковые зеркальные призмы, торцевые плиты герметично присоединены к корпусам юстировочных блоков.The inventive laser housing is made of dielectric material and has a closed cross section, for example a cylinder, square or rectangle, gas discharge tubes inside the housing are arranged in two rows along one of the symmetry axes of the X or Y section at the same distance from each other. The objectives of the invention are to increase power and improve the quality of laser radiation, as well as reducing the size of the structure. The above tasks in the presented electric-discharge multichannel laser with diffusion cooling of the gas mixture are solved by the fact that the gas-discharge tubes in the packet are arranged in two rows, and the radiation is transferred from the pipes of one row to the pipes of the other row by two mirrors located at an angle of 90 ° relative to each other in the YY plane, which ensures minimal power loss. The radiation is transferred from pipes to pipes in rows by four mirrors located at an angle of 90 ° relative to each other in the Х-Х plane, which ensures rotation of the laser radiation by an angle of 180 °, its introduction into a subsequent symmetrically located gas-discharge tube, and sequential passage of laser radiation through all gas-discharge pipes from the rear blind mirror to the radiation output unit (Fig. 2), while sequentially transmitting laser radiation through all gas-discharge pipes, starting from the pipe located for example having otiv a back deaf mirror, and ending with a tube, the last along the beam and opposite the front output mirror, and the planes of the rear deaf and front output mirrors are perpendicular to the axes of the gas discharge tubes, the optical resonator bench is a metal structure of two plates connected by rods fixed to it two housings in which rotary mirrors and alignment block housings are located, in which a rear blind mirror, a radiation output unit, and corner mirror housings are located prisms, end plates are hermetically connected to the housing of the adjustment blocks.
Согласно предлагаемому изобретению в электроразрядном многоканальном лазере с диффузионным охлаждением газовой смеси газоразрядные трубы внутри корпусной секции дистанционируются относительно друг друга в выполненных с достаточной точностью перегородках, изготовленных из электропроводного материала, являясь токопроводами для передачи напряжения на электроды возбуждения тлеющего разряда. Кроме того, перегородки расположены таким образом, чтобы использовать общий для газоразрядных труб электрод.According to the invention, in an electric-discharge multichannel laser with diffusion cooling of the gas mixture, the gas-discharge tubes inside the casing section are spaced relative to each other in partitions made of electrically conductive material made with sufficient accuracy, being current conductors for transmitting voltage to the glow discharge excitation electrodes. In addition, the partitions are arranged so as to use a common electrode for gas discharge tubes.
Предлагаемое изобретение обосновывается следующим образом. Расположение газоразрядных труб в два ряда и система переброски лазерного излучения должны увеличить выходную мощность лазера.The invention is justified as follows. The arrangement of the discharge tubes in two rows and the laser transfer system should increase the output power of the laser.
Присоединение в начале каждого прохода к торцевым плитам диафрагмы с отверстиями диаметром, меньшим внутреннего диаметра газоразрядных труб, позволяет предохранить края труб от воздействия внутрирезонаторного излучения, а также убрать лишние блики, возникающие в связи с отклонением оси внутрирезонаторного излучения от оси труб, и тем самым повысить качество выходного излучения волноводного резонатора.The connection at the beginning of each passage to the end plates of the diaphragm with openings with a diameter smaller than the internal diameter of the gas discharge tubes helps to protect the edges of the tubes from the effects of intracavity radiation, as well as remove excess glare arising from the deviation of the axis of intracavity radiation from the axis of the tubes, and thereby increase quality of the output radiation of the waveguide resonator.
Конструкция предложенного электроразрядного многоканального лазера с диффузионным охлаждением газовой смеси иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид лазера сбоку, на фиг.2 показан ход лазерного излучения в цифрах, начиная с (1), соответствующей заднему зеркалу, и кончая (22), соответствующей выходному зеркалу.The design of the proposed electric-discharge multichannel laser with diffusion cooling of the gas mixture is illustrated in the drawings, in which Fig. 1 shows a side view of the laser, Fig. 2 shows the laser radiation in numbers, starting from (1) corresponding to the rear mirror and ending (22), corresponding to the output mirror.
Предлагаемый электроразрядный многоканальный лазер с диффузионным охлаждением газовой смеси работает следующим образом. Система прокачки газовой смеси осуществляет откачку атмосферного воздуха из вакуумного контура, представляющего собой объем, заключенный между крышками и торцевыми фланцами, а также внутренней поверхностью газоразрядных труб, затем в вакуумный контур напускается газовая смесь двуокиси углерода, азота и гелия. Газовая смесь при помощи системы прокачки перемещается внутри газоразрядных труб со скоростью до 1 м/с. От источника питания к электродам через электропроводные перегородки подается высокое напряжение, зажигающее тлеющий разряд для возбуждения газовой смеси. Оптическая схема резонатора позволяет осуществить энергосъем со всего объема труб и выход излучения с минимальными потерями.The proposed electric-discharge multichannel laser with diffusion cooling of the gas mixture works as follows. The gas mixture pumping system pumps out atmospheric air from the vacuum circuit, which is the volume enclosed between the covers and end flanges, as well as the inner surface of the discharge tubes, then a gas mixture of carbon dioxide, nitrogen and helium is introduced into the vacuum circuit. Using a pumping system, the gas mixture moves inside the discharge tubes at a speed of up to 1 m / s. A high voltage is supplied from the power source to the electrodes through the conductive partitions, igniting a glow discharge to excite the gas mixture. The optical design of the resonator allows energy removal from the entire volume of the pipes and radiation output with minimal losses.
Источники информацииInformation sources
1. Е.В.Зеленов, Е.А.Курушин, А.А.Лисин, Д.Ю.Филимонов. Известия Академии Наук, серия физич., т.57, №12, стр.123-126. 19934 стр. «Технологический одномодовый СО2-лазер, возбуждаемый разрядом переменного тока с мощностью излучения 500 Вт».1. E.V. Zelenov, E.A. Kurushin, A.A. Lisin, D.Yu. Filimonov. Proceedings of the Academy of Sciences, a series of physical., Vol. 57, No. 12, pp. 123-126. 19934 p. "Technological single-mode CO 2 laser excited by an alternating current discharge with a radiation power of 500 W".
2. M.G.Galushkin, V.S.Golubev, V.Ya.Panchenko, A.P.Roshin, A.V.Soloviev. High power waveguide industrial CO2 lasers. Proc. SPIE, v.2713, p.76-84.2. MGGalushkin, VSGolubev, V.Ya. Panchenko, APRoshin, AVSoloviev. High power waveguide industrial CO 2 lasers. Proc. SPIE, v. 2713, p. 76-84.
3. B.B.Васильцов, А.М.Забелин, Е.В.Зеленев, В.Я.Панченко, А.П.Рощин, А.Н.Сафонов. Блок генерации излучения многоканального лазера. Заявка №96113587 от 19.07.96. Патент 2108647, БИ №10 от 10.04.98 г.3. B.B. Vasiltsov, A. M. Zabelin, E. V. Zelenev, V. Ya. Panchenko, A. P. Roshchin, A. N. Safonov. Multichannel laser radiation generation unit. Application No. 96113587 dated 07/19/96. Patent 2108647, BI No. 10 of 04/10/98.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008149496/28A RU2410810C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008149496/28A RU2410810C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008149496A RU2008149496A (en) | 2010-06-20 |
RU2410810C2 true RU2410810C2 (en) | 2011-01-27 |
Family
ID=42682427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008149496/28A RU2410810C2 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410810C2 (en) |
-
2008
- 2008-12-15 RU RU2008149496/28A patent/RU2410810C2/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008149496A (en) | 2010-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6788722B1 (en) | High power waveguide laser | |
US8848758B2 (en) | Waveguide CO2 laser with multiply folded resonator | |
RU2410810C2 (en) | Multichannel electric-discharge laser with diffusion cooling of gas mixture | |
USH882H (en) | Multiple-section pulsed gas laser | |
US5867519A (en) | Multiple element, folded beam laser | |
US4945547A (en) | Laser beam processing apparatus | |
EP0986150B1 (en) | Multiple element, folded beam laser | |
RU2094918C1 (en) | Multitude gas laser | |
JPWO2017204355A1 (en) | Solid state laser device | |
RU2507654C1 (en) | Gas discharge laser, laser system and method of radiation generation | |
RU2107976C1 (en) | Method for generation of beam of multiple- channel laser | |
RU2557327C2 (en) | Gas-discharge excimer laser (versions) | |
RU2097889C1 (en) | Electric-discharge multiple-tube laser with diffusion cooling of gas mix | |
US5867518A (en) | Multiple element laser pumping chamber | |
RU2055427C1 (en) | Method of generation of high-power synchronized radiation in multichannel laser and device for its implementation | |
US7099365B2 (en) | Oscillation method and device of fluorine molecular laser | |
RU2751801C1 (en) | Laser with longitudinal diode pumping and transverse pumping of liquid laser-active medium | |
GB1128947A (en) | Laser system | |
RU2027267C1 (en) | Gas laser | |
RU2093940C1 (en) | Electrooptic laser unit with transverse pumping of gaseous working mixture | |
RU2244367C1 (en) | High-frequency excited co2 waveguide laser | |
RU2507653C1 (en) | Gas discharge laser | |
RU2329578C1 (en) | Gas laser with high-frequency excitation | |
US3573655A (en) | Combustion laser | |
JP2592821B2 (en) | Gas laser device |