Способ возбуждения лазеров на парах химических элементов — SU 791156 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15 А 1511 НО 18 3 ГО ОБРЕТЕН ВУ строения "Опти ка,буждеов щупактроними им ка, 1 1 макс-- ъп+ е. то мыс - максимал следовая возбужде- целое чи - дробное1 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Специальное конбюро научного приборка" СО АН СССР(56) 1,Кнайпп Гна парах меди,нымразрядом. К1977, т.4 %12,2. Гордон Е.ие лазеров напу:ьсов. К978 У 2, с К 88. 8)Ренч М., Лазернагреваемый импулвантовая электронс.2544.Б. и др, Возпарах металлвантовая эле,452,3. Исаев А.А. и др. Письма в ЖТФ, 1972, т.16, с.40 прототип). (54)(57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛАЗЕРОВ НА ПАРАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, работающих в режиме саморазогрева, пу" тем Формирования в газоразрядной трубке периодически повторяющихся импульсов возбуждения, о т л н ч а щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности энергии генерации в импульсе излучения при изменении частоты еледования импульсов возбуждения, перед каждым импульсом возбуждения в гаэоразрядной трубке формируют и дополнительных импульсов, не вызывающих генерацию, с временной задержкой между дополнительными. импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения, равной межимпульсному периоду при максимальной частоте следования импульсов возбуждения, причем Ь -1 дополнительных импульсов имеют энергию, равную энергии импульсов возбуждения, а энергия пер-, вого дополнительного импульса меньше энергии импульса возбуждения в аИ раз, при этом значения п и щ опре" Е деляются иэ выраженияИзобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеровна парах химических элементов, применяющихся при лазерной обработке материалов в устройствах записи графической информации, в навигацион-, ных устройствах, при лазерном зондировании атмосферы для получения высокостабилизированных по энергии О лазерных импульсов при изменении следования в широких пределах.Известен способ возбуждения лазеров на.парах химических элементов 1, при котором через разрядную 15 трубку формируется импульсный короткий разряд с частотой повторения 50 Гц, создающий инверсную заселенность, а высокая рабочая температура создается при нагреве переменным 20 током напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Этот способ возбуждения позволяет получать только низкие частоты следования импульсов генерации. 25Известен также способ возбуждения лазеров на парах химических элементов 2, заключающийся в формировании периодически повторяющихся пугов импульсов возбуждения 30 переменной скважности. Однако при таком способе возбуждения средняя мощность генерации может быть стабилизирована только в режиме повторяющихся пугов, частота импульсов в котором изменяется в небольшом диапазоне.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ возбуждения лазеров на парах 40 химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, основанный на формировании импульсно-периодического разряда через гаэоразрядную трубку 3.45По известному способу через газоразрядную трубку формируются периодически повторяющиеся импульсы возбуждения при высоких частотах следования 10 кГц, которые за счет выделяемой при .разряде в газовой смеси мощности производят нагрев активного объема до рабочих температур и создают инверсную заселенность в парах химических элементов.ЪОднако такой способ возбуждения не позволяет получать одинаковые по энергии лазерные импульсы при изменении частоты следования импульсов возбуждения, вызывающих генерацию.При изменении частоты следования импульсов возбуждения изменяется средний энерговклад в газоразрядную трубку, вызывая при этом изменение теплового режима в активной среде, и за счет этого сильно изменяется энергия генерации в импульсе, Изменение межимпульсного периода приводит к существенным изменениям таких параметров плазмы как предимпульсная проводимость плазмы и предимпульсная концентрация частиц на рабочих уровнях. Это приводит к изменению параметров возбуждающего импульса (амплитуды тока, крутизны переднего фронта, напряженности поля в плазме). При этом изменяятся энергия генерации в импульсе, длительность импульса генерации и импульсная мощность.Целью изобретения является повышение стабильности энергии генерации в импульсе излучения при изменении частоты следования импульсов возбуждения в широких пределах.Поставленная цель достигается тем, что в способе возбуждения лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева путем формирования в газоразрядной трубке периодически повторяющихся импульсов возбуждения перед каждым импульсом возбуждения в газо- разрядной трубке формируют П дополнительных импульсов, не вызывающих генерации, с временной задержкой между дополнительными импульсами и следующим за ними импульсом возбуждения,равной межимпульсному периоду при максимальной частоте следования импульсов возбуждения, Причемй -1 дополнительных импульсов имеютэнергию, равную энергии импульсов.возбуждения, а энергия первого ,из дополнительных импульсов меньшЬ энергии импульсов возбуждения в щ раз.При этом, количество дополнительных импульсов и величина 1 в определяются из выражениямакс1156 1 - частота следования импульсов возбужденияс- максимальная частота следомаксвания импульсов возбуждения.Формирование дополнительных импульсов позволяет при изменении частоты следования импульсов возбуждения сохранить энерговклад в газоразрядную трубку постоянным и равным энерговкладу при максимальной частоте повторения. Это условие запишется следующим образом: макс Нф Е, 1+ Е и:ссора,4где Е - энергия импульса возбуждения;энергия дополнительного импульса с переменнойэнергией.На фиг. 1-5 представлены диаграммы, поясняющие взаимное расположение импульсов возбуждения и дополнительных импульсов при разных частотах, На фиг. 1 показано 1 смак когда дополнительные импульсы отсутствуют. Наиболее легко представить работу способа при дискретном изменении частотЫ следования, когда отношение 1 а,р составляет целое число и , Например, при и = 2 (см.фиг.З) частоты возбуждающих и дополнительных импульсов равны половине 1 мас , в временная задержка между всеми импульсами равна межимпульсному периоду при 1 максЕсли отношение макс Ю - число дробное, то для сохранения одинакового суммарного энерговклада перед последовательностью дополнительных импульсов с энерговкладом, равным , необходимо подавать дополнительный импульс (см,фиг. 2,4,5), энергия которого меньше или равна Г,1 и составляет -, Е , Величина дроби опреФормирование импульсоь, не вызывающих генерации, не представляет трудностей, так как существуют раз личные способы воздействия на форму импульсов тока при формировании их через газоразрядный промежуток,Способ позволяет производить наряду со стабилизацией энергии лазерных импульсов также и стабилиэа" . цию длительности импульсов генерации и импульсной мощности при изме нении частоты в широком диапазоне,4максделяется выражением : н+)и временная задержка между всемидополнительными импульсами и следующим за ними импульсом возбужденияравняется 11,Таким образом, для достижения одинаковых параметров плазмы перед импульсом возбуждения, последний изпредшествующих импульсов тока при 10 изменении 1 должен не только обладать одним и тем же энерговкладоми отстоять на один и тот же временной интервал, но и иметь одинаковуюформу. Однако дополнительный импульс 15 в данном способе не может иметь та"кую же форму, как и возбуждающий,так как в этом случае все импульсывызывают генерацию, Поэтому наименьшей с гепенью стабилизации энергии импульса генерации способ обладает в диапазоне частот отмакс до макс .При увеличении числа дополнительных импульсовстепень стабилизации лазерных им пульсов при данном способе увеличивается. Для повышения степени стабилизации энергии в импульсе при из"менении 1 необходимо формироватьодин или несколько дополнительныхимпульсов тока перед каждым импуль".сом возбуждения при 1 макс"Патент" Ужгород, ул. ктная, 4 л Заказ 8908/1 Тираж 590 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д