Импульсный проточный лазер

 

S. 1-ГМПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧгГьГЙ ЛАЗЕР,, содержащий поршень, размещенный в разрядной камере с электродами и соединенный посредством кривошипно-шатунного механизма с маховым колесом, и теплообменник, отличаю 1Д и и с я тем, что 5 с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и повышения надежности,теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру,2,Лазер по п. 1, отличающийся 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,Лазер по п. 1, отли^^ающ и и с я тем, что один из электродов разрядной камеры совмещен с поршнем, а другой - с торцевой поверхностью теплообменника на входев разрядн\то камеру, стенки разрядной камеры выполнены диэлектрическими,4,Лазер по пп, 1-3, отличающийся тем, что в него введен регенератор, совмещенный с теплообменником.(Л5I //^^^ОО 4^ ^ 01

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧНжИХ

РЕСПУEJ1ae (51) " 01 S 3 22

OllNCAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКУП ИЙ (2 ;: 2бб0,3ч/18-25 (22) 28.08 !8 (б 23. 02 „85. Бюл. 1 - 7 (72,: А.А,Некрасов и А.Б.Губарев

33) б?1,3 75„8(088,8)

:, 5б, " Б,- ра 1ов B 10 и цр, 11 1пульснь;й назер с высокой частотой повторения ю1пу"""", ñ.оз: Теплофизика высоких темnepaòóð, т. 15, вып. 5, с. 972, 1977.

2. Авторское свидетепьство СССР по заявке N" 2638817/25, кл. H 01 Б 3, 22, 22.0б.78 (прототип). (54) (57,, 01ПУЛЬСНЫЙ ПРОТОЧгЬЙ

ЛАЗЕР сод ;:;;<ащий поршень, размещенный в,>а-"рядной камере с электродами и соединенный посредством кривошипно-шатунного механизма с маховым колесо, и теплообменник, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и повышения наде, †;ности, „„Я0(„) 1 475 теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру.

2. Лазер по п. 1, о т л и ч а юш и и 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. Лазер по п. 1, о т л и ч а юшийся 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. Лазер по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что в него введен регенератор, совмещенный с теплообменником, Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании импульсных проточных газовых лазеров.

Известен газовый импульсный проточный лазер I 1), работающий в импульсно-периодическом режиме, содержащий камеру с электродами, оптический резонатор и замкнутый газовый тракт с теплообменником и средством для,"и. перекачки газа.

Наличие потребляющего внергию средства для прокачки газа приводит к уменьшению КПД лазера. При этом с увеличением частоты следования импульсов необходимая для прокячкvi газа степень сжягия и расход газа

475 2 нонки в процессе работы.„ на фиг. 7

PV-диаграмма термодинамических процессов, происходящих с газовой смесью в камере для создания инверсной заселенности, Предлагаемое устройство состоит из разрядной камеры 1 с электродами, оптического резонатора 2, поршня 3 прямоугольного сечения с кривошипношатунным механизмом и маховым колесом 4, совмещенных тецлообменника. 5 и сегенератора 6, установленных непосредственно на входе я разрядную камеру с герметичной полости 7.

В качестве электро ов могут быть исгользовяны поршень и торцевая повер-.;но .ть теплообменникя со стороны увеличиваются, в результате чего затраты энергии на прокячивяние газовой среды возрастают. 20

В известном лазере (2 средство для прокачки гяза по замкну .ому газовому тракту состоит из снабженных клапанами стенки и поршня, сое— диненного с колесом посредством

25 кривошипно-шатунного механизма, При этом для прокачки газа используется часть энергии, вкладываемой в газ в разрядной камере.

-г

Недостатком этого устройства явля-- " ется наличие клапанов на поршне и ня стенке, что усложняет конструкцию и уменьшает надежность рабо гы устройства. Наличие замкнутого газового тр:-кта увеличивает габариты установ- 35 ки и также усложняет ее конструкцию.

Целью изобретения является упрощение конструкции, уменьшение габаритов и повышение надежности лазера.

Эта цель достигается тем, что 40 теплообменник установлен непосредственно на входе в разрядную камеру.

В таком лазере электроды могут быть расположены на стенках разрядной камеры перпендикулярно ходу поршня„ 45 при этом поршень и участки теплообменника, расположенные со стороны разрядной камеры, электрически изолированы ст электроцов, или один из электродов разрядной камеры совме- 50 щен с поршнем, в разрядную камеру, а стенки. разрядной камеры в †..полнены диэлектрически. В лазер может быть также введен регенератор, совмещенный с теплообменником. 55

На фиг. 1 показана принципиальная ,схема устройства; ня фиг. 2-6 — основные положения подвижных частей уставхода в разрядную камеру,. тогда стенки разрядной камеры выполнены из диэлектрического материала.

Устрйство работает следующим образом.

С помощью электродвигателя, вял которого жестко связан с осью махового колеса ч, маховое колесо раскручивается дс заданной угловой скорости. В некоторый моментг времени„

1 когда поршень занимает положение А (см., фиг. 2) в камере 1 осуществляется импульсный подвод электроэнергии, в результате чего создается инверсная заселен;:ñ сть. Через некоторое время до"-тигается порогопьгй коэффициент у= è.ëåíèÿ и в объеме камеры происходит генерация мощного потока световой энергии. Вместе с этим происходит релаксация колебательной энергии молекул в теплов г энергию, т.е, в объеме газовой среды, находяmàñÿ в камере, происходит импульсное выделение тепловой энергии (ня PVдиаграмме (см. фиг, 7 — процесс

8-8 ), в результате. чего гаэ в камере

1 нагревается при практически постоянном объеме (поршень за это время пер(мещяется на незначительную величину). !

Возникающая в камере сила давления газовой смеси, воздействуя на поршень, сообщает ему импульс, часть же газа расширяется в полость теплообменника. В результате Инерции махового колеса и сообщенного импульса поршень перемещается в положение В (см. фиг. 3, ня РЧ -диаграмме см. фиг. 7— процесс 8 -9). Пройдя нюкнюю "мертвую" точку поршень начинает обратное движение по направлению к теплообмен7134 нику, вытесняя через каналы тенлообменника остатки газовой смеси в . герметическую полость 7 (cM. фиг. 4,5, на PV-диаграмме — фиг. 7 — процесс 9-11). Пройдя положение верхней

"мертвой" точки D (см. фиг. 5) и вытеснив весь газ из полости разрядной камеры, поршень начинает обратное движение.

При этом через теплообменник 5 в разрядную камеру засасывается свежая (охлажденная и регенерированная) газовая смесь (на pV-диаграмме см. фиг. 7 — процесс 11-8). В положении A (см. фиг. 2, 6), когда поршень отодвигается на расстояние размеров камеры, вновь осуществляется импульсный подвод энергии, и цикл повторяется. В результате реализуется импульсно-периодический режим генерации щ мощных потоков световой энергии, После выхода лазера на рабочий режим от разгонного электродвигателя отключается питание, и он может быть

75 4 использован как дополнительная масса к маховому колесу или в качестве электрогенератора для питания отдельных элементов установки.

Так как поршень совершает возвратно-поступательные движения, то в теплообменнике возникают колебательные процессы, частоты которых зависят от средней скорости звука газовой смеси и длины каналов теплообменника. Меняя длинч каналов и согласуя.тем самым соответственную частоту колебаний газовой среды B теплообменнике с частотой вращения поршня, можно добиться оптимального с точки зрения гидравлических потерь режима работы установки.

В то же время, как известно, теплосъем при колеблющейся газовой среде улучшается.

Таким образом, использование изобретения позволнт упростить конструкцию, уменьшить габариты и повысить надежность работы лазера.

713475

Корректор Г. Огар

Редактор П, Горькова Техред М.Пароцай

Заказ 541/3

Подписное

Тираж 638

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4