устройство для возбуждения разряда в газовом лазере
Классы МПК: | H01S3/097 с использованием газового разряда газового лазера |
Автор(ы): | Сатов Ю.А., Смаковский Ю.Б., Хоменко С.В. |
Патентообладатель(и): | Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-29 публикация патента:
20.11.1997 |
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для создания импульсных газовых лазеров. Сущность изобретения заключается в том, что для повышения стабильности разряда и КПД лазера предлагается использовать дополнительный малоиндуктивный электрический контур для формирования импульса напряжения на электродном промежутке, состоящий из разрядника, индуктивности и конденсатора. При этом номиналы последних должны быть в 5 - 10 раз меньше соответствующих номиналов основного контура питания. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Устройство для возбуждения разряда в газовом лазере, содержащее основные электроды анод и катод, первый из которых непосредственно соединен с источником питания, и по крайней мере две цепочки из последовательно соединенных через искровой зазор двух конденсаторов, первая цепочка подключена параллельно источнику питания, а вторая параллельно основным электродам, при этом емкости С0, С1, С2 конденсаторов источника питания, первой и второй цепочек соответственно выбраны таким образом, что С0 С1 С2, отличающееся тем, что в него дополнительно введены разрядник и индуктивность, величина которой менее величины индуктивности источника питания, и подключение первой цепочки к второму электроду-катоду осуществлено через введенные последовательно соединенные разрядник и индуктивность.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для создания импульсных газовых лазеров. Известно устройство для возбуждения разряда в газовом лазере, содержащее основные металлические электроды, выполненные по профилю Роговского, основную накопительную емкость, подсоединенную через газовый разрядник к электродам, и две проволочки, натянутые сбоку вдоль электродов и подсоединенные с обеих сторон к одному из них через вспомогательные емкости. После коммутации разрядника происходит зарядка вспомогательной емкости, и возникающий с проволочек коронный разряд осуществляет ультрафиолетовую (УФ) подсветку разрядного объема [1]Недостатком данного устройства является то, что в силу слабой интенсивности коронного разряда УФ-подсветка, а следовательно, и предыонизации разрядного объема малы, что ограничивает энерговклад в разряд. Известно устройство для возбуждения разряда в газовом лазере с дополнительной схемой формирования импульса напряжения, наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащее основные металлические электроды, выполненные по профилю Роговского, источник питания (основную накопительную емкость и разрядник-коммутатор) и цепочки из пар обостряющих конденсаторов, которые имеют суммарную величину много меньшую основной емкости. Цепочки подсоединены малоиндуктивно, параллельно и независимо одна от другой к электродам сбоку от разрядного промежутка, причем каждая цепочка состоит из соединенных последовательно конденсаторов и электродов предыонизации, разделенных газовым зазором. Источник импульсного напряжения через конструктивную емкость подключен к основным электродам [2]
После коммутации разрядника на электродном промежутке практически мгновенно (со временем зарядки паразитной емкости между электродами предыонизации) формируется напряжение, которое приложено одновременно к электродам предыонизации и вследствие большого перенапряжения пробивает газовый промежуток между ними, после чего происходит зарядка цепочек, обостряющих конденсаторов, сопровождающаяся дуговым разрядом между электродами предыонизации, который является источником ультрафиолетового излучения и которое, в свою очередь, производит предварительную ионизацию основного разрядного промежутка. Одновременно происходит передача энергии из основной емкости в обостряющие через собственную индуктивность цепи. Такой процесс носит колебательный характер и вследствии малой величины обостряющей емкости в некоторый момент времени на ней и вместе с тем на основных электродах происходит удвоение напряжения по сравнению с напряжением зарядки основной емкости. В этот период происходит интенсивная ионизация газа в разрядном промежутке под действием электрического поля высокой напряженности и увеличивается значительно концентрация электронов, созданных после УФ-предыонизации, что позволяет в дальнейшем разрядится основной емкости без дугообразований при более низких напряженностях поля за время рекомбинационного распада плазмы. Ионизация газа электрическим полем в первый период импульса напряжения является существенным фактором предварительной ионизации как второй стадии после УФ-предыонизации, так как плазма, создаваемая УФ-подсветкой, имеет низкую концентрацию и сама по себе не позволяет пропустить высокие токи и, следовательно, накачать лазерную среду до высоких энерговкладов. Недостатком данного устройства является то, что увеличение предварительной ионизации, необходимое для обеспечения большей однородности и устойчивости разряда, и увеличение энерговклада в разряд возможно осуществить только путем увеличения зарядного напряжения основной емкости и одновременного уменьшения времени разряда за счет уменьшения номинала емкости, что приводит в свою очередь, к увеличению напряженности электрического поля в период ее разрядки, то есть в период лазерной накачки и, следовательно, уменьшает ее эффективность из-за роста фактора E/p (E напряженность поля, p давление газа). Техническим результатом предложенного изобретения является повышение энерговклада в разряд и КПД лазера. Этот результат достигается тем, что в известное устройство для возбуждения разряда в газовом лазере, содержащее основные электроды анод и катод, первый из которых непосредственно соединен с источником питания, и, по крайней мере, две цепочки из последовательно соединенных через искровой зазор двух конденсаторов, первая цепочка подключена параллельно источнику питания, а вторая параллельно основным электродам, при этом емкости C0, C1, C2 конденсаторов источника питания, первой и второй цепочек соответственно выбраны так, что C0>>C1>>C2 и L1<
Класс H01S3/097 с использованием газового разряда газового лазера