Мощный газовый лазер щелевого типа

 

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит пару удлиненных электродов, ограничивающих область разряда между двумя противолежащими поверхностями электродов, средство возбуждения для подачи на электроды энергии для возбуждения лазерного газа и два зеркала, образующих резонатор. Первое зеркало имеет первую кривизну и расположено на первом расстоянии вдоль продольной оси от первого конца пары электродов. Второе зеркало расположено перед вторым концом пары электродов. Область разряда имеет продольную ось и большую и малую поперечные оси. Противолежащие поверхности электродов имеют кривизну, определяющую кривизну волнового фронта для основной поперечной моды излучения относительно поперечной оси. Указанная кривизна волнового фронта на первом расстоянии по существу совпадает с кривизной первого зеркала. Обеспечено создание мощного и компактного лазера с высокой спектральной чистотой моды. 31 з.п. ф-лы, 7 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть).

Формула изобретения

1. Газовый лазер, содержащий пару удлиненных электродов, ограничивающую область разряда между двумя противолежащими поверхностями указанных удлиненных электродов, при этом область разряда имеет продольную ось, а также большую и малую поперечные оси, лазерный газ, находящийся в указанной области разряда, средства возбуждения для подачи на электроды энергии для возбуждения лазерного газа, первое зеркало, имеющее первую кривизну и расположенное на первом расстоянии вдоль продольной оси от первого конца пары удлиненных электродов, и второе зеркало, расположенное перед вторым концом пары удлиненных электродов, при этом первое и второе зеркала образуют резонатор, в то время как две указанные противолежащие поверхности электродов имеют, соответственно, кривизну, определяющую кривизну волнового фронта для основной поперечной моды излучения относительно малой поперечной оси, причем указанная кривизна волнового фронта на первом расстоянии по существу совпадает с кривизной первого зеркала.

2. Газовый лазер по п.1, в котором второе зеркало имеет вторую кривизну и расположено на втором расстоянии вдоль продольной оси от второго конца пары электродов, при этом указанная кривизна электродов определяет такую кривизну указанного волнового фронта относительно малой поперечной оси, которая на втором расстоянии по существу совпадает с кривизной второго зеркала.

3. Газовый лазер по п.1, в котором профиль области разряда, определяемый кривизной указанных противолежащих поверхностей электродов, имеет минимальную величину зазора, которая превышает 2 мм.

4. Газовый лазер по п.3, в котором указанная минимальная величина зазора лежит в диапазоне 2,5-3,7 мм.

5. Газовый лазер по п.3, в котором максимальная величина указанного зазора лежит в диапазоне 3,5-6 мм.

6. Газовый лазер по любому из пп.2-5, в котором первое и/или второе расстояние лежит в диапазоне 15-50 мм.

7. Газовый лазер по п.6, в котором первое и/или второе расстояние составляет около 40 мм.

8. Газовый лазер по любому из пп.1-7, в котором первое и второе зеркала формируют в направлении большой поперечной оси неустойчивый резонатор отрицательной ветви.

9. Газовый лазер по любому из пп.1-8, в котором первое и второе зеркала являются сферическими или параболическими.

10. Газовый лазер по любому из пп.3-9, в котором первое и второе расстояния выбраны в соответствии с минимальной величиной зазора и максимальной величиной зазора так, что потери в резонаторе для основной поперечной моды излучения составляют менее 1%.

11. Газовый лазер по любому из пп.2-9, в котором первое зеркало имеет кривизну 1/R₁, а второе зеркало имеет кривизну 1/R₂, причем R₁ и R₂ выбраны так, что указанная кривизна К фронта на первом и втором расстояниях для основной поперечной моды излучения относительно малой поперечной оси приблизительно равна

12. Газовый лазер по п.11, в котором R₁ и R₂ лежат в диапазоне от 1 до 4м.

13. Газовый лазер по любому из пп.1-12, в котором увеличение указанного резонатора лежит в диапазоне 1,1-2,0.

14. Газовый лазер по любому из пп.1-13, в котором по меньшей мере одна из двух противолежащих поверхностей удлиненных электродов включает участок с плоской поверхностью.

15. Газовый лазер по любому из пп.1-14, в котором один из двух электродов электрически соединен с опорным потенциалом и содержит сплошную поверхность, обращенную к другому электроду.

16. Газовый лазер по любому из пп.1-15, содержащий множество элементов высокочастотной связи для подачи высокочастотной энергии от средств возбуждения в область разряда.

17. Газовый лазер по п.14 или 16, в котором по меньшей мере два из указанных участков с плоской поверхностью электрически изолированы друг от друга и используются в качестве указанных элементов высокочастотной связи.

18. Газовый лазер по любому из пп.1-17, в котором средства возбуждения выполнены с возможностью работы в диапазоне около 35-45 МГц.

19. Газовый лазер по любому из пп.1-18, дополнительно содержащий по меньшей мере одну пару поворотных зеркал, расположенных на оптическом пути, определяемом первым и вторым зеркалами, для формирования зигзагообразного оптического пути в плоскости, определяемой продольной осью и большой поперечной осью.

20. Газовый лазер по п.19, в котором указанная кривизна электродов такова, что кривизна волнового фронта основной моды излучения по существу совпадает с кривизной соответствующего зеркала, из указанных по меньшей мере двух поворотных зеркал, в месте расположения этого зеркала.

21. Газовый лазер по п.1, в котором первое и второе зеркала образуют конфокальный резонатор, фокус которого лежит внутри этого резонатора.

22. Газовый лазер по п.19, в котором первое и второе зеркала и по меньшей мере одна пара поворотных зеркал определяют нечетное число фокусов, расположенных внутри резонатора, причем каждая пара зеркал, формирующих плечо резонатора, определяет общий для них фокус.

23. Газовый лазер по любому из пп.19-21, в котором по меньшей мере одна пара поворотных зеркал представляет собой сферические или параболические зеркала.

24. Газовый лазер по п.19, в котором поворотные зеркала, расположенные около первого конца пары электродов, установлены на расстоянии от этого конца, по существу равном первому расстоянию.

25. Газовый лазер по п.19 или 22, в котором поворотные зеркала, расположенные около второго конца пары электродов, установлены на расстоянии от этого конца, по существу равном второму расстоянию.

26. Газовый лазер по любому из пп.1-25, в котором длина пары электродов вдоль продольной оси составляет приблизительно 1600 мм, ширина в направлении большой поперечной оси - приблизительно 350 мм, минимальная величина зазора лежит в диапазоне 3,5-3,7 мм, максимальная величина зазора лежит в диапазоне 4,5-5 мм, а первое и второе расстояния составляют около 40 мм.

27. Газовый лазер по любому из пп.1-26, в котором удельная высокочастотная мощность возбуждения лежит в диапазоне 10-15 Вт/см³.

28. Газовый лазер по п.16 или 17, в котором средства возбуждения выполнены с возможностью подачи индивидуально выбираемой высокочастотной мощности на каждый из элементов связи.

29. Газовый лазер по п.28, в котором средства возбуждения выполнены с возможностью подачи различной высокочастотной мощности на высокочастотные элементы связи, в зависимости от расстояния от соответствующего элемента связи до поверхности противоположного электрода.

30. Газовый лазер по любому из пп.1-29, в котором лазерный газ содержит двуокись углерода.

31. Газовый лазер по п.19, в котором фокусное расстояние одного из указанных по меньшей мере двух поворотных зеркал отличается от фокусного расстояния другого из указанных по меньшей мере двух поворотных зеркал.

32. Газовый лазер по п.19, в котором два поворотных зеркала задают зигзагообразный оптический путь в пределах указанного резонатора и каждое из зеркал в зигзагообразном оптическом тракте имеет отличное от других фокусное расстояние, причем каждое фокусное расстояние выбрано так, что расположение зеркал ограничивает активную среду по существу прямоугольной формы в плоскости, определяемой большой поперечной осью и продольной осью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41