Способ возбуждения лазеров на парах химических элементов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sa)s H О1 В 3/097

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕ НТН ОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 3535507/25 (22) 11.01.83 (46) 30-02.93. Бюл. У 4 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроенця "Оптика"

Томского Филиала СО АН СССР и Институт оптики атмосферы Томского филиала СО АН СССР (72) А.Н.Солдатов и В.ф,федоров (56) Гордон Е.Б. и др. Квантовая электроника, 1978, Р 2, с. 452.

Исаев А.А. и др. Письма в ИТФ, 1972, т. 16, с. 40. (54) (57) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

НА ПАРАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, работающих в режиме саморазогрева, заИзобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, с оперативно управляемыми выходными параметрами лазерного излучения, которые найдут применение при лазерной обработке металлов, в устройствах записи графической информации, в навигационных устройствах и в устройствах для лазерного зондирования атмосферы.

Известен способ возбуждения лазе» ров на парах химических элементов, заключающийся в формировании периодически повторяющихся цугов импульсов возбуждения переменной скважности.

При таком способе возбуждения реализуется режим стабилизации средней Ы,, 1160908 А1 ключающийся в формировании периодически повторяющихся импульсов возбуждения, отличающийся тем, что, с целью оперативного управления импульсной и средней мощностью генерации, передний фронт импульса возбуждения формируют со спадом, при этом положение начала спада на перед нем фронте импульса меняют от значения, соответствующего порогу генера. ции, до максимального значения импульса, величину глубины спада устанавливают не больше значения, соответствующего порогу генерации, а крутизну спада - сравнимой с крутизной переднего Фронта импульса возбуждения. мощности, но при этом невозможно реализовать оперативное управление импульсной мощностью и энергией s импульсе, не обеспечивается ждущий режим работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо« соб возбуждения лазеров на парах химических элементов, работающих в ре.жиме саморазогрева, основанный на формировании импульсно-периодическо- го разряда через гаэоразрядную трубку (ГРТ).

Сущность указанного способа заключается в следующем. Через ГРТ формируются периодически повторяющиеся импульсы возбуждения при высоких частотах следования 10 кГц. При этом, вопервых, за счет выделяемой при раз1160908 ее наращивают до необходимого значения. уровень генерации определяется в этом случае передним фронтом импульса возбуждения до спада, а максимальная амплитуда импульса возбуждения будет ответственна за разогрев.

Задавая амплитуду до спада от минимальнОЙ (порогОВОЙ) до максимальнОЙ амплитуды импульса возбуждения, т.е. меняя полажение начала спада на переднем фронте импульса возбуждения, можно осуществить плавную регулировку энергии импульса генерации и им50 ряде нергии происходит разогрев активного объема до рабочих темпратур, и во-вторых, на переднем фронте возбуждающих импульсов создается инверсная заселенность лазерных уровней.

Однако указанный способ возбуждения не позволяет осуществить опера" тивную регулировку выходных параметров саморазогревного лазера на парах химических элементов.

Целью изобретения является оперативное управление импульсной и средней мощностью генерации.

Поставленная цель достигается тем, 15 что в способе возбуждения лазеров на парах химических элементов, работающих в режиме саморазогрева, за><лючающемсл в <>ормировании периодически повторяющихся импульсов возбуждения, передний фронт импульса возбун<дения формируют со спадом; при этом положение начала спада на переднем фронте импульса меняют от значения, соответствуюцего порогу генерации, до 25 максимального значения импульса, ве" личину глубины спада устанавливают не больше значения, соответствующего порогу генерации, а крутизну спада сравнимой с крутизноЙ переднего фрон- Э0 та импульса возбу>кдения.

Для получения генерации на парах металлов к активному объему рабочей среды, имеющей определенную (в за висимости от рода химического элемента) Э5 рабочую температуру, необходимо приложить импульс возбу>кдения, амплитуда которого обеспечит инверсную заселенность лазерного уровня по отношению к метастабильному (т.е. амплитуда им- щ пульса возбуждения должна превысить некоторую пороговую величину) . По дости>кении порогового значения и перед дальнейшим наращиванием амплитуды импульса возбуждения на некоторое время прекращается ее увеличение, затем пульсной мощности от нуля до максимальной, при этом температура рабочего объема ГРТ будет постоянной.

На фиг. 1 изображен случай, когда начало спада находи ся на вершине импульса возбу>кдения, весь передний фронт участвует в возбуждении паров металла и обеспечивается максимальная величина импульса генерации; на фиг,2 изображен случай, когда начало спада (или, что то н<е, значение амплитуды, при которой начинается спад) находится между значениями пороговой амплитуды и максимальной амплитуды. Амплитуда импульса генерации при этом меньше, чем в первом случае; на фиг.3 изображен тот случай, когда спад начинается на уровне пороговой амплитуды. Генерации в этом случае нет, но обеспечен н<дущий режим работы.

Во всех рассмотренных случаях температура активного объема будет постоянной, так как площадь импульса возбуждения практически не меняется.

Таким образом, изменяя от импульса к импульсу значение амплитуды на переднем фронте импульса возбуждения, при которой начинается спад, можно регулировать величину амплитуды генерации (импульсной мощности) и энергии импульса генерации (средней моц>ности) от нуля до максимально возможного значения.

Экспериментальная проверка способа проводилась с лазером на парах меди.

ГРТ имела рабочий газоразрядный объем диаметром 20 мм и длиной 500 мм. Через ГРТ формировались импульсы возбуждения (напряжения) 1 длительностью

<<00 нс при амплитуде импульса тока

200 А и крутизне переднего <1>ронта импульса напряжения 50 нс. На переднем фронте импульса возбуждения после достижения пороговой амплитуды на некоторое время (15 нс) прекращалось дальнейшее наращивание амплитуды и затем шло дальнейшее наращивание ее до максимальной, Причем значение амплитуды, при котором начиналось пре" кращение дальнейшего ее наращивания, от импульса к импульсу, менялось от порогового значения (А„) до максимального (А„,„, ), При этом изменение амплитуды тока составило .0,1 максимальной амплитуды импульса тока

И при изменении полон<ения начала спа" да на переднем фронте импульса тока от максимального значения амплитуды

5 1160908,, 6 импульса тока до половины его сред- таких лазеров в технологических устаняя мощность генерации 2 изменялась новках, в системах зондирования, от максимального значения (2 Вт) до спектроскопии, связи, в медицине, нуля. Частота импульсов при этом сос- навигации и других областях науки и тавляла 7 кГц. техники. Так, например, в технологии

Применение данного способа позво- изготовления печатных плат микросхем лит достаточно простым путем реализо- применяются лазеры на парах меди, вать режим оперативного управления которые должны работать с управляевыходными параметрами лазеров на па- ®и мой энергией генерации в каждом имрах металлов и расширить применение пульсе.

l макс

Фиг. 2

Составитель

Редактор Т.Нарганова Техред М.Моргентал Корректор M.caM6opcKaR

Заказ 1090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гос .а о ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат ".Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101