ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР

Полезная модель относится к области квантовой электроники и может быть использована при изготовлении газовых лазеров, а более конкретно для изготовления коаксиальных He-Cd лазеров с линейно поляризованным излучением.
Известен газовый лазер, включающий разрядную трубку с зеркалами на торцах. Толщина стенок разрядной трубки больше диаметра разрядного канала. По крайней мере, около одного из зеркал в стенке трубки выполнена прорезь, в которой расположено окно Брюстера. Закрепление окна Брюстера в прорези осуществляется с помощью эмали, припоечного стекла или металлической уплотняющей прокладки. (См. пат. США №4052681, кл. 331-94.5D, опубл. 1977 г.)
Недостатком известного лазера является неизбежная погрешность при изготовлении прорези в стенке трубки, что может привести, при размещении и закреплении в ней окна Брюстера, к искажению поляризации излучения лазера.
Известен газовый лазер, содержащий цилиндрическую оболочку, с коаксиально расположенной в ней разрядной капиллярной трубкой. По крайней мере, с одной стороны разрядная трубка соединена с оболочкой, на торце которой закреплена металлическая анодная втулка с зеркалом. Внутри анодной втулки размещена вторая удлиненная цилиндрическая втулка со щелью, выполненной под углом Брюстера и служащей для размещения в ней окна и определенной конфигурации пружины, обеспечивающей закрепление окна. (См. пат. США №4240046, кл. 331-94.5D, опубл. 1980 г.)
Недостатком известного лазера является то, что при сборке окна и пружины, предложенной конфигурации, невозможна скользящая посадка пружины. Чтобы удержать окно от перемещения необходимо определенное усилие, с которым вставляется пружина в в паз, а это может привести к появлению механических повреждений на окне, образованию стеклянной пыли и, в конечном итоге - к потерям мощности излучения лазера. Другим недостатком является то, что собранный узел с окном Брюстера помещается в металлическую анодную не юстируемую втулку. Поэтому при изготовлении
лазера, необходима высокая точность заварки, в части соосности разрядной трубки и анодной втулки.
Наиболее близким устройством, того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков, является газовый лазер, содержащий оболочку, с коаксиально расположенным разрядным каналом, электроды, зеркала с котировочными втулками, по крайней мере, с одного торца оболочки между зеркалом и юстировочной втулкой расположен оптический узел с окном под углом Брюстера, внешней втулкой и опорным элементом. Окно расположено между двумя полыми металлическими цилиндрами опорного элемента, срезанными под углом Брюстера, и находится в плотном контакте с ними. Собранный опорный элемент помещен в герметизирующую внешнюю втулку, на торце которой закреплено отражающее зеркало, являющееся составляющей оптического резонатора. Окно держится за счет силы сжатия, которую оно получает в результате герметизации зеркала стеклянным припоем с низкой точкой плавления (500°С). (См. пат. США №4064466, кл. 331-94.5D, опубл. 1977 г. - прототип).
Недостатком известного лазера является то, что при изготовлении металлических цилиндров неизбежна погрешность угла Брюстера, которая может привести к тому, что при сжатии сила давления на окно будет действовать только в одной точке, это приведет к деформации окна и к искажению поляризованного излучения.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание газового лазера, надежно и стабильно работающего в режиме линейно поляризованного излучения.
Технический результат будет получен за счет исключения механических повреждений окна Брюстера, равномерного прижатия к плоскости и прочного удерживания его от перемещений, а также за счет удобства при сборке и возможности юстировки окна относительно разрядного канала.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в газовом лазере, содержащем оболочку с коаксиально расположенным разрядным каналом, электроды, зеркала с юстировочными втулками, по крайней мере, с одного торца между зеркалом и юстировочной втулкой расположен оптический узел с окном под углом Брюстера, внешней втулкой и опорным элементом, опорный элемент выполнен в виде внутренней втулки со щелью под углом Брюстера, для размещения оптического окна и пружины, и выемкой со стороны юстировочной втулки, для удобства при сборке окна, при этом пружина имеет вид подковы с изогнутыми удлиненными концами, а подковообразная часть пружины расположена в зазоре между внутренней и юстировочной втулками и упирается в последнюю, причем внешняя втулка имеет
внешний ступенеобразный вырез, а внутренняя выполнена с внешним рантом для обеспечения герметизации между собой и юстировочной втулкой.
Предлагаемый лазер отличается удобством и простотой сборки окна Брюстера. В процессе сборки контролируется чистота поверхности окна и в случае загрязнения возможна замена окна на более чистое. Пружина вставляется в щель скользящей посадкой, что исключает механические повреждения окна, а изогнутые удлиненные концы пружины, равномерно прижимают окно к плоскости щели внутренней втулки и прочно удерживают его от перемещения. Кроме того, собранный оптический узел герметизируется с помощью лазерной сварки, что исключает нагрев элементов конструкции до высоких температур, а внешняя анодная втулка выполнена юстируемой, что позволяет с высокой точностью выставить окно относительно оси разрядного канала. Все это обеспечивает надежную и стабильную работу лазера в режиме линейно поляризованного излучения.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками идентичными всем существенным признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого газового лазера.
На фиг.2 показан в разобранном виде оптический узел и одно из зеркал.
На фиг.3 показан торец лазера с оптическим узлом и зеркалом в сборке.
На фиг.4 показана пружина в виде подковы с изогнутыми удлиненными концами.
Заявляемая полезная модель может быть использована в He-Cd лазерах коаксиальной конструкции с линейно поляризованным излучением.
Лазер выполнен в виде стеклянной оболочки 1, внутри которой коаксиально расположен разрядный канал 2, представляющий собой капилляр из стекла. Между капилляром 2 и оболочкой 1 коаксиально расположен холодный катод, выполненный в виде полого цилиндра 3. Резервуар с испаряемым металлом, например, кадмием выполнен в виде стеклянного цилиндра 4 и расположен внутри оболочки 1. Конденсор 5
представляет собой ловушку из стекла цилиндрического типа, в которую входит конец капилляра 2. Нагревательный элемент 6 представляет собой цилиндрическую проволочную катушку из нихрома и закреплен коаксиально резервуару с металлом 4. Анод 7 расположен у фланца 8 вблизи резервуара 4 с испаряемым металлом. Оболочка 1 с обеих сторон герметизирована металлическими фланцами, имеющими котировочные втулки 9, па концах которых закреплены зеркала 10 резонатора. По крайней мере, с одного торца между зеркалом 10 и юстировочной втулкой 9 расположен оптический узел с окном 11 под углом Брюстера, который включает внешнюю 12 и внутренюю 13 втулки. Внутренняя втулка 13 выполнена со щелью 14 расположенной под углом Брюстера, в которую помещено окно 11 с пружиной 15. Пружина 15 имеет вид подковы с изогнутыми удлиненными концами, которые поджимают плоскость оптического окна и удерживают его от перемещения. Подковообразная часть пружины расположена в зазоре 16 между внутренней 13 и юстировочной 9 втулками и упирается в последнюю. Внешняя втулка 12 имеет внешний ступенеобразный вырез 19, а внутренняя 13 выполнена с внешним рантом 20 для обеспечения герметизации между внутренней 13, внешней 12 и юстировочной 9 втулками. Пространство внутри оболочки наполнено инертным газом, например гелием при низком давлении, а в резервуар 4 помещен металл, например кадмий.
Сборка оптического узла осуществляется на монтажном столе следующим образом:
- во внутреннюю втулку 13, изготовленную со щелью 14 под углом Брюстера, помещается оптическое окно 11;
- затем, в щель 14 вставляются скользящей посадкой удлиненные концы пружины 15, поджимающие плоскость оптического окна, а подковообразная часть пружины 15 размещается в зазоре 16 и упирается в стенку юстировочной втулки 9;
- внутренняя втулка 13 вставляется во внешнюю втулку 12, а затем собранный узел вставляется в юстировочную втулку 9 и герметизируется зеркалом с помощью лазерной сварки;
В процессе сборки контролируется чистота поверхности окна с помощью лупы под лампой.
Лазер работает следующим образом: между катодом 3 и анодом 7 возбуждается тлеющий электрический разряд при оптимальном рабочем токе. Металл, расположенный в резервуаре 4 нагревают с помощью нагревательного элемента 6 до температуры соответствующей оптимальной концентрации паров кадмия в электрическом разряде. В плазме положительного столба разряда металл ионизуется и вследствие катафореза, ионы
металла движутся к катоду 3, равномерно распределяясь вдоль разрядного канала 2 и пройдя через него осаждаются в конденсоре 5. Лазерное излучение, пройдя через разрядный канал 2 и, отражаясь от зеркал 10, съюстированных путем пластической деформации юстировочных втулок 9, многократно усиливается и выходит из резонатора через полупрозрачное зеркало.
Предлагаемый лазер обеспечивает надежную и стабильную работу в режиме линейно поляризованного излучения за счет исключения механических повреждений окна Брюстера, равномерного прижатия к плоскости и прочного удерживания его от перемещений, а также за счет удобства и простоты сборки, контроля чистоты его поверхности и возможности юстировки оптического окна относительно разрядного канала.
Приведенные выше сведения показывают, что заявленная полезная модель соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.