SU713475A1 - Импульсный проточный лазер - Google Patents

Abstract

S. 1-ГМПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧгГьГЙ ЛАЗЕР,, содержащий поршень, размещенный в разр дной камере с электродами и соединенный посредством криво- шипно-шатунного механизма с маховым колесом, и теплообменник, отличаю 1Д и и с   тем, что 5 с целью упрощени  конструкции, уменьшени  габаритов и повышени  надежности,теплообменник установлен непосредственно на входе в разр дную камеру,2,Лазер по п. 1, отличающийс  тем, что электроды расположены в стенках разр дной камеры перпендикул рно ходу поршн , при этом поршень и участки теплообменника, расположенные со стороны разр дной камеры, электрически изолированы от электродов,3,Лазер по п. 1, отли^^аю- щ и и с   тем, что один из электродов разр дной камеры совмещен с поршнем, а другой - с торцевой поверхностью теплообменника на входев разр дн\то камеру, стенки разр дной камеры выполнены диэлектрическими,4,Лазер по пп, 1-3, отличающийс  тем, что в него введен регенератор, совмещенный с теплообменником.(Л5I //^^^ОО 4^ ^ 01

Description

Изобретение относитс  к области квантовой электроники и может быть использовано при создании импульсных проточных газовых лазеров. Известен газовый импульсный проточный лазер til, работающий в импул сно периодическом режиме, содержащий камеру с электродами, оптический резонатор и замкнутый газовый тракт с теплообменником и средством дл  перекачки газа. Наличие потребл ющего энергию средства дл  прокачки газа приводит к уменьшению КПД лазера. При этом с увели 1ением частоты сле.дованил импульсов необходима  дл  прокачки газа степень сжати  и расход газа увеличиваютс , в результате чего затраты энергии на прокачивание газовой среды возрастают. В известном лазере 12дсредство дл  прокачки газа по замкнутому газовому тракту состоит из снабженных клапанами стенки и поршн , соединенного с колесом посредством -кривошипно-шатунного механизма. При этом дл  прокачки газа используетс  часть энергии, вкладываемой в газ в разр д} ой камере. Недостатком этого устройства  вл  етс  наличие клапанов на поршне и н стенке, что усложн ет конструкцию и уменьшает надежность работы устройст ва. Наличие замкнутого газового тракта увеличивает габариты установ ки и также усложн ет ее конструкцию Целью изобретени   вл етс  упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повьш1ение надежности лазера Эта цель достигаетс  тем, что теплообменник установлен непосредственно на входе в разр дную камеру В таком лазере электроды могут быть расположены на стенках разр дной камеры перпендикул рно ходу поршн , при этом поршень и участки теплообменника , расположенные со стороны разр дной камеры, электрически изолированы от электродов, или один из электродов разр дной камеры сонмещей с поршнем, в разр дную камеру, а стенки-разр дной камеры вьшолнены диэлектрически, В лазер может быть также введен регенератор, совмещенны с теплообменником. На фиг, 1 показана принципиальна . скема устройства; на фиг, 2-6 основ7 ные положени  подвижных частей уста 752 НОНКИ в процессе работы; на фиг. 7 РУ--диа грамма термодинамических процессов, происход щих с газовой смесью в камере дл  создани  инверсной заселенности. Предлагаемое устройство состоит из разр дной камеры 1 с электродами, оптического резонатора 2, поршн  3 пр моугольного сечени  с кривошипношатунным механизмом и маховым колесом 4, совмещенных теалообменника- 5 и регенератора 6, установленных непосредственно на входе   разр дную камеру с герметичь-ой полости 7. В качестве электродов могут быть использованы поршень и торцева  поверхность теплообменника со стороны входа в разр дную камеру, тогда стенки разр дной камеры вьшолнены из диэлектрического материала. УстрйстБо работает следуюш.им образом. С помощью электродвигател , зал которого жестко св зан с осью махового колеса 4, маховое колесо раскручиваетс  до заданной угловой скорости, В некоторый момент времени, когда поршень занимает положение А (см.. фиг, 2) в камере 1 осуигествл етс  импульсный подвод электроэкерг-ин, 3 результате чего создаетс  инверсна  заселенность. Через iieK;iTopoe врем  достигаетс  пороговый коэффициент усилени  и в объеме камеры происходит генераци  мощного потока световой энергии. Вместе с этим происходит релаксаци  колебательной энергии молекул в тепловзп энергию, т.а, в объеме газовой среды, наход щес  в камере, происход т импульсное выделение тепловой энергии (на PVдиаграмме (см. фиг, 7 - процесс 8-S ) , в результате, чего газ в камере нагреваетс  при практически посто нном объеме (поршень за это врем  перемещаетс  на незначительнуте величину ) . Возникающа  в камере сила давлени  газовой смеси, воздейству  на поршень, сообщает ему импульс, часть же газа расшир етс  в полость теплообменника . В результате инерции махового колеса и сообщенного импульса поршень перемещаетс  в положение В (см. фиг. 3, на PV-диаграмме см. фиг, 7 процесс ). Пройд  нижнюю мертвую точку поршень начинает обратное движение по направлению к теплообмен37

нику, вытесн   через каналы теплообменника остатки газовой смеси в . герметическую полость 7 (см. фиг. 4,5 на PV-диаграмме - фиг. 7 - процесс 9-11). Пройд  положение верхней мертвой точки D (см. фиг. 5) и вытеснив весь газ из полости разр дной камеры, поршень начинает обратное движение. .

При этом через теплообменник 5 в разр дную камеру засасываетс  свежа  (охлажденна  и регенерированна ) газова  смесь (на PV-диаграмме см . фиг. 7 - процесс 11-8). В.положении А (см. фиг. 2, 6), когда поршень отодвигаетс  на рассто ние размеров камеры, вновь осуществл етс  импульсный подвод энергии, и цикл повтор етс . В результате реализуетс  импульсно-периодический режим генерации мощных потоков световой энергии.

После выхода лазера на рабочий режШ от разгонного электродвигател  отключаетс  питание, и он может быть

73«

использован как дополнительна  масса к маховому колесу или в качестпе электрогенератора дл  питани  отдельных элементов установки.

Так как поршень совершает возвратно-поступательные движени , то в теплообменнике возникают колебательные процессы, частоты которых завис  от средней скорости звука газовой смси и длины каналов теплообменника. Мен   ДЛИНУ каналов и согласу .тем самым соответственную частоту колебаний газовой среды в теплообменнике с частотой вращени  поршн , можно добитьс  оптимального с точки зрени  гидравлических потерь режима работы установки.

В то же врем , как известно, теплосъем при колеблющейс  газовой среде улучшаетс .

Таким образом, использование изобретени  позволит упростить конструкцию , уменьшить габариты и повысить надежность работы лазера.

Ul.6

Claims (4)

1. I, ИМПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧНЫЙ ЛАЗЕР, содержащий поршень, размещенный в разрядной камере с электродами и соединенный посредством кривошипно-шатунного механизма с маховым колесо?-?, и теплообменник, отличаю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и повышения надежности, теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру.
2. 2. Лазер по п. 1, о т л и чающий с я тем, что электроды расположены в стенках разрядной камеры перпендикулярно ходу поршня, при этом поршень и участки теплообменника, расположенные со стороны разрядной камеры, электрически изолированы от электродов.
3. 3. Лазер поп. 1, отливающийся тем, что один из электродов разрядной камеры совмещен с поршнем, а другой - с торцевой поверхностью теплообменника на входе в разрядную камеру, стенки разрядной камеры выполнены диэлектрическими.
4. 4. Лазер по пп. 1-3, отличающийся тем, что в него введен регенератор, совмещенный с теплообменником .