SU680583A1

SU680583A1 - Gas laser

Info

Publication number: SU680583A1
Application number: SU772516732A
Authority: SU
Inventors: В.Ф. Быковский; М.К. Дятлов; А.В. Кирсанов; В.Ф. Москаленко; В.П. Мирецкий
Original assignee: Предприятие П/Я В-8769
Priority date: 1977-08-10
Filing date: 1977-08-10
Publication date: 1989-08-30

Abstract

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий активный элемент с разр дным капилл ром, помещенным в соленоид и соединенным с катодной и анодной колбами, отличающийс - тем, что, с целью стабилизации параметров излучени и увеличени выходной мощности лазера, соединение разр дного ;капилл ра с катодной колбой выполнено в виде втулки из магнитом гквго мате~' риала, герметично соединенной с ними и расположенной, по крайней мере частично, внутри соленоида коаксиаль- но разр дному капилл ру.A GAS LASER containing an active element with a discharge capillary placed in a solenoid and connected to a cathode and anode flasks, characterized in that, in order to stabilize the radiation parameters and increase the output power of the laser, the discharge cap is connected to the cathode flask in the form of a sleeve of a gkvgo material ~ 'rial, hermetically connected to them and located, at least partially, inside the solenoid of a coaxially discharge capillary.

Description

Изобретение относитс к квантовой электронике и может быть использован при создании стабильных газовых лазеров. ,This invention relates to quantum electronics and can be used to create stable gas lasers. ,

Известен газовый лазер, содержащи активный элемент с электродами и источником посто нного тока, в котором стабилизаци выходных параметров излучени осуществл етс путем введени детектора разр дного тока и дифференциального усилител дп обеспечени отрицательной обратной св зи к источнику тока компоненты шума в разр дном токе.A gas laser containing an active element with electrodes and a direct current source is known, in which the output radiation parameters are stabilized by introducing a discharge current detector and a differential amplifier to provide negative feedback to the current source of the noise component in the discharge current.

Недостатком устройства вл етс введение детектора разр дного тока и дифференциального усилител , что усложн ет схему питани газового лазера.The drawback of the device is the introduction of a discharge current detector and a differential amplifier, which complicates the gas laser power supply circuit.

Известен газовый лазер, содержащий активный элемент с электродами, помещенный в -соленоид. На анодной колбе размещен дополнительньв1Known gas laser containing an active element with electrodes, placed in -solenoids. On the anode flask is placed additionally.

соленоид, создающий продольное магнитное поле, которое служит дл сжати электронов в разр де с целью нейтрализации пространственного зар да , возникакицего вблизи анода и вл ющегос источником колебаний плазмы .a solenoid that creates a longitudinal magnetic field, which serves to compress electrons in the discharge in order to neutralize the spatial charge that occurs near the anode and is a source of plasma oscillations.

Недостатком этой конструкции вл етс введение дополнительного соленоида с источником питани . Кроме того , не устран ютс колебани тока разр да, возникающие в катодном участ ке разр дного канала. Известен газовый лазер, содержащий активный элемент с разр дным капилл ром, помещенHbw в соленоид и соединенным с катодной и анодной колбами.The disadvantage of this design is the introduction of an additional solenoid with a power source. In addition, the discharge current oscillations that occur in the cathode portion of the discharge channel are not eliminated. A gas laser containing an active element with a discharge capillary is known; it is placed in a solenoid and connected to a cathode and anode flask.

Устранение шумов тока разр да, возникающих в анодной части разр дног , осуществл етс посредством размещени посто нного магнита с величинбй магнитной индукции несколько дес тков Гаусс около анодной колбы Недостатком конструкции вл етс , во-первых, нестабильность выходных параметров излучени из-за колебаний плазмы, возникающих на участке перехода разр дного канала в катодную колбу. Во-вторых, невысока выходна мощность излучени , так как возникающие колебани на участке перехода разр дного канала в катодную колбу ограничивают величину магнитного пол , применение которого необходимо дп получени большей выходной мощнос ти излучени . Целью изобретени вл ютс стабили заци выходных параметров излучени , увеличение выходной мощности лазера и упрощение его конструкции. Указанна цель достигаетс тем, что соединение разр дного капилл ра с катодной колбой выполнено в виде втулки из магнитом гкого материала, герметично соединенной с ними и расположенной , по крайней мере, частично внутри соленоида коаксиально разр дному каналу. Применение втулки из магнитом гко материала позвол ет снизить напр женность магнитного пол на участке разр дный капилл р - катодна колба, а это позвол ет увеличить напр женност внешнего магнитного пол без возникновени колебаний плазмы, что привод к увеличению выходной мощности и стабильности выходных параметров излучени . Одна из возможных конструкций пред ложенного газового лазера представле на на чертеже, где изображены катод i, анод 2, разр дный капилл р 3, втулка 4, соленоид 5. Катод и анод помещены в электродные колбы, разр дный капилл р по всей длине окружен соленоидом, создающим продольное магнитное поле. Участок перехода разр дного капилл ра в катодную колб выполнен в виде конусной втулки из магнитом гкого материала, например ковара. Активный элемент наполн етс инертным газом. Соленоид предложенного газового лазера может иметь длину меньше длин разр дного капилл ра, но это приве дет к уменьшению выходной мощности излучени и увеличению напр жени го рени . Поэтому оптимальным вл етс расположение участка перехода разр д ного канала в катодную колбу, по кра ней мере, частично внутри соленоида. Предлагаемый лазер работает следующим образом. При подаче напр жени на электроды между катодом и анодом зажигаетс разр д , при этом через витки соленоида 5 протекает ток разр да (либо ток от независимого, источника), создающий продольное магнитное поле. При этом наблюдаетс аномальное увеличение скорости ухода зар женных частиц из положительного столба разр да при магнитных пол х, превьш1ающих некоторое значение.Одновременно с этим наблюдаютс колебани и шумы в разр де, возникающие из-за аномального ухода зар женных частиц. Начина с определенного значени напр женности магнитного пол , в плаз-. ме возникают колебани и шумы, одно-. временно с этим начинает увеличиватьс напр жение горени . Значение напр женности магнитного пол , при котором возникают колебани плазмы, увеличиваетс при росте давлени аргона и снижени величины разр дного тока. Так как вдоль оси разр дного канала в газовых лазерах давление газа неодинаково , аномальна диффузи наблюдаетс не на всем разр дном канале, а только на его части, имеющей меньшее давление газа. Так как меньшее давление газа возникает на участке перехода разр дного капилл ра в катодную колбу, где образуетс электрический слой и местное разрежение газа , то и аномальна диффузи происходит первоначально на этом участке. Выполнение перехода разр дного канала в катодную колбу в виде втулки из магнитом гкого материала позволит увеличить выходную мощность излучени и стабилизировать выходные параметры излучени за счет перенесени границы возникновени нестабильнос тей тока разр да и св занные с этим нестабильности излучени в область больших значений напр женности магнитного пол , что позволит работать при оптимальных дл выходной мощности излучени напр женност х магнитного пол . Работа при оптимальных значени х магнитного пол уменьшит напр жение горени на активном элементе лазера, что приведет к увеличению КПД. Это позволит создать экономичный стабильный газовый лазер с повышеннойElimination of current noise of discharge that occurs in the anode part of the discharge is accomplished by placing a permanent magnet with a magnitude of magnetic induction of several tens of Gauss near the anode bulb. The design flaw is, firstly, the instability of the output radiation parameters due to plasma oscillations, arising at the site of transition of the discharge channel to the cathode flask. Secondly, the low output radiation power is low, as the resulting oscillations in the section of the discharge channel transfer to the cathode flask limit the magnetic field, the use of which is necessary to obtain a higher output radiation power. The aim of the invention is to stabilize the output parameters of the radiation, to increase the output power of the laser and to simplify its design. This goal is achieved in that the connection of the discharge capillary with the cathode flask is made in the form of a sleeve of magnetically soft material, hermetically connected to them and located at least partially inside the solenoid coaxial to the discharge channel. The use of a magnetically soft material sleeve reduces the intensity of the magnetic field in the discharge capillary-cathode flask, and this increases the intensity of the external magnetic field without causing plasma oscillations, which leads to an increase in output power and stability of the output radiation parameters. One of the possible designs of the proposed gas laser is shown in Fig. 1, where cathode i, anode 2, discharge capillary 3, sleeve 4, solenoid 5 are shown. The cathode and anode are placed into electrode flasks, and the discharge capillary is surrounded by a solenoid along the entire length creating a longitudinal magnetic field. The transition section of the discharge capillary to the cathode flask is made in the form of a tapered sleeve of a magnetically soft material, such as covar. The active element is filled with an inert gas. The solenoid of the proposed gas laser may have a length shorter than the length of the discharge capillary, but this will lead to a decrease in the output radiation power and an increase in the voltage of the voltage. Therefore, it is optimal to arrange the section of the transition of the discharge channel into the cathode flask, at least partially, inside the solenoid. The proposed laser works as follows. When voltage is applied to the electrodes, a discharge is ignited between the cathode and the anode, and a discharge current flows through the coils of the solenoid 5 (or a current from an independent source), which creates a longitudinal magnetic field. In this case, an anomalous increase in the rate of leaving charged particles from the positive column of the discharge is observed with magnetic fields exceeding a certain value. At the same time, oscillations and noises in the discharge occur due to the anomalous departure of charged particles. Starting with a certain value of the magnetic field strength, in plasma. I hesitate and noise, one thing. temporarily with this the burning voltage starts to increase. The magnitude of the magnetic field, at which plasma oscillations occur, increases with increasing argon pressure and a decrease in the magnitude of the discharge current. Since the gas pressure along the axis of the discharge channel in gas lasers is unequal, anomalous diffusion is observed not on the entire discharge channel, but only on its part having a lower gas pressure. Since a lower gas pressure arises at the site of transfer of the discharge capillary into the cathode flask, where an electric layer and local rarefaction of the gas are formed, anomalous diffusion occurs initially at this site. The transition of the discharge channel to the cathode flask in the form of a sleeve made of a magnetically soft material will increase the output radiation power and stabilize the output radiation parameters by shifting the boundary of the occurrence of discharge current instability and the radiation instability associated with this in the region of high magnetic field strengths This allows operation of the magnetic field strengths with optimal for the output radiation power. Operating at optimal magnetic fields will reduce the burning voltage on the active element of the laser, which will lead to an increase in efficiency. This will create an economical stable gas laser with high

5- 68058365-6805836

мощностью излучени , который найдет фии, ЛДИС и различных научных исслеприменение в спектроскопии, гологра- довани х.radiation power, which will be found by fii, ldis and various scientific research in spectroscopy, holo- gulations.

OQgSOQgMgKgSgSggggggggggggggSgXSSOQgSOQgMgKgSgSggggggggggggggggSgXSS

Claims

A GAS LASER containing an active element with a discharge capillary placed in a solenoid and connected to the cathode and anode flasks, characterized in that, in order to stabilize the radiation parameters and increase the laser output power, the connection of the discharge apillary with the cathode flask is made in the form of a magnetically soft sleeve material, hermetically connected to them and located, at least partially, inside the solenoid coaxially discharge capillary.