Газоразрядная трубка ионного лазера

ОПИСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п, 582547

Сон?а Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.03.73 (21) 1893671/25 (23) Приоритет — (32) 07.03.72 (31) WP Н01$/161407 (33) ГДР (43) Опубликовано 30.11.77. Бюллетень № 44 (45) Д тга опубликования описания 21.11.77 (51) М. Кл. Н 01S 3/03

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.375.8 (088.8) (72) Автор изобретения и (71) заявитель

Иностранец

Ханс-Буркхард Валеитини (ГДР) (54) ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ТРУБКА ИОННОГО ЛАЗЕРА

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании газоразрядных трубок ионны.: лазеров.

Одной из характерных особенностей разряда ионных лазеров является значительный перепад давления между катодом и анодом газоразрядной трубки, вызванный элсктрофорезом (1). Указанное явление обусловливает весьма малый срок службы ионных лазеров.

Только снизив перепад давлений, можно обеспечить работу ионных лазеров.

Известны конструкции ионных лазеров (2j, в которых перепад давления между катодом и анодом в газоразрядной трубке устраняется за счет соединения катодного и анодного концов трубки дополнительным каналом для возврата газа. Да?ке при использовании правильно выбранной геометрии канала остается еще достаточно большой перепад давлений на концах газоразрядной трубки, что понижает

КПД и выходную мощность ионного лазера.

Цель изобретения — повышение КПД и мощности излучения лазера путем уменьшения перепада давлений ме?кду катодным и анодным концами газоразрядной трубки.

Это достигается тем, что в газоразрядной трубке ионного лазсра, содержащей катод, анод и разрядный капилляр, внутренняя стенка разрядного капилляра выполнена зубчатой с высотой зуба, составляющей не более 1/3 радиуса капилляра, причем поверхности сегментов зуба имеют различ|ный наклон по отношению к оси капилляра, поверхность с меньшим наклоном расположсна со стороны като5 да.

Сегменты каждого зуба, поверхность кото рых имеет больший наклон по отношению к оси капилляра, могут являться вспомогательными анодами.

10 Сегменты каждого зуба могут состоять из материалов с различной теплопроводностью.

Г1а чертеже схематически изображен разрядный капилляр газоразрядиой трубки ионного лазера.

15 Приняты следующие обозначения: 1 — высота зуба; 2 — диаметр капилляра; 3 и 4— поверхности сегментов зуба 5 и б соответственно, имеющие различный наклон по отношению к оси капилляра. Внутренняя стенка

20 капилляра выполнена зубчатой.

Устройство работает следующим образом.

Основной причиной для градиента давления в ионных лазерах является различная передача импульса от электронов и ионов ней25 тральным атомам. Электронный газ и ионный

Газ получают в аксиальном электричес!.ом по" ле в разрядном каппллчре одинаковый по величине, но противоположно направленный àKсиальный импульс. Электроны передают боль30 шую часть своего направленного к аноду им582547

Составитель Т. Москалева

Коррсктор Е. Хмелева

Редактор И. Грузова

Типография, пр. Сапунова, 2 пульса нейтральному газу, а ионы большую часть своего аксиального импульса — — на стенку разрядного капилляра.

Капилляр с зубчатой стенкой позволяет сообщить нейтральному газу дополнительный, направленный к катоду импульс.

Если средняя длина свободного пробега ионов больше радиуса разрядного капилляра, то большинство ионов попадает приблизительно радиально на стенку. Это справедливо и при высоких плотностях электронов в ионных лазерах и для зубчатой стенки, если высота зубьев мала по сравнению с радиусом разрядного капилляра. Если небольшие плоские участки стенки слабо наклонены относительно оси разрядного капилляра, то направление движения ионов, которые попадают на эти поверхности, остается радиальным. Отсюда следует, что плотность ионного тока на более сильно наклоненном элементе стенки несколько меньше, чем на элементе с более слабым наклоном.

Ионы и электроны из плазмы газового разряда рекомбинируют у. стенки. Получающиеся при этом нейтральные атомы диффузно отражаются от стенки разрядного капилляра. С реэмиттированным с элементарной площадки потоком нейтрального газа связан импульс, направление которого совпадает с направлением нормали к элементарной площадке.

Если нормаль не точно перпендикулярна к оси трубки, то импульс имеет составляющую вдоль оси капилляра.

Поверхности 3 и 4 сегментов каждого зуба наклонены и располохкены так, что осевые составляющие импульсов поверхностей 3 и 4 по модулю и направлению не полностью компенсируются. Таким образом реэмиттированный зубчатой стенкой поток нейтрального газа в целом получает аксиальный импульс, направленный к катоду в сторону, противоположную от импульса, переданного электронным газом нейтральному газу. Вследствие этого снижается аксиальный градиент давления.

Действие зубчатой стенки на градиент давления вдоль разрядного капилляра усиливается за счет указанного распределения температуры или электрического потенциала

5 вдоль стенки.

Предлагаемое устройство не исключает использования дополнительного канала для воз врата газа. Оно эффективно особенно тогда, когда канал для возврата газа при больших

10 электрических мощностях на единицу длины разрядного капилляра уже не обеспечивает выравнивания давления между катодным и анодным концами.

Формула изобретения

1. Газоразрядная трубка ионного лазера, содержащая катод, анод и разрядный капил«0 ляр, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и мощности излучения лазера, внутренняя стенка разрядного капилляра выполнена зубчатой с высотой зуба, составляющей не более 1/3 радиуса капилляра, причем поверхности сегментов зуба имеют различный наклон по отношению к оси капилляра, и поверхность с меньшим наклоном расположена со стороны катода.

2. Трубка по п. 1, отличающаяся тем, 30 что сегменты каждого зуба, поверхность которых имеет больший наклон по отношению к оси капилляра, являются вспомогательными анодами.

3. Трубка по пп. 1, 2, отличающаяся

35 тем, что сегменты каждого зуба состоят из материалов с различной теплопроводностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фрейнкман Б. Г. Распределение давле40 ния нейтральных атомов по длине разрядной трубки ионного ОКГ. ЖТФ, т. Х 1, вып. 10, с. 22.11.1971.

2. Патент США № 367025б, кл, 331 — 94.5, опублик. 1972, Заказ 2590718 Изд. ¹ 937 Тира>к 995 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5