SU1597067A1 - Laser - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к кваиговой злектронике и может быть использовано в газовых УФ-лазерах с накачкой СВЧ излучением. Цель изобретени  - повышение энергии в импульсе генерации путем возбуждени  активной среды поперечным СВЧ разр дом. Лазер содержит квазиоптическое фокусирую1дее зеркало в виде поверхности второго пор дка, например, в виде параболического цилиндра, фокальна  Лини  которого совмещена с оптической осью резонатора. В резонаторе расположена активна  газова  среда. Источник СВЧ- излучени  оптически св зан с фокусирующим зеркалом так, что направление падени  илпучени  на •^'^р^'^.по сссг.^дг- ет с его главной оптической осью. 1 ил.слсИзобретение относитс  к квантовой электронике и может быть использовано в качестве источника электромагнитного излучени  ультрафиолетового диапазона в ус- тано.вках физического эксперимента, в технологических установках, а также в качестве задающего генератора мощных усилительных систем.Цель изобретени  - повышение мощно-, сти и энергии импульса генерации.На чертеже показан предлагаемый УФ- лазер.Газовый УФ-лазер содержит генератор СВЧ-излучени , оптически св занный посредством параболического цилиндрического зеркала 1 с рабочей средой 2,. размещенной вдоль оси оптического резонатора, образованного зеркалами 3 и 4, Фокальна  лини  параболического цилиндрического зеркала совмещена с осью оптического резонатора. Генератор СВЧ-излучени  располо-жен относительно зеркала так, что направление падени  СВЧ-излучени  на зеркало совпад ет с осью симметрии параболмче- ского зеркала. Рассто ние F от фокальной линии до вершины параболического зеркала и размер Н апертуры зеркала удовлетвор ют следующим услови м:F>&A(1)Н >& 4 F , '(2)где Я- длина волны'СВЧ-излучени .Газовый УФ-лазер работает следующим образом.СВЧ-излучение накачки от генератора направл ют на зеркало 1 вдоль его главной оптической оси, в плоскости симметрии, при этом зеркало 1 фокусирует СВЧ-излучение в ограничоенной области пространства вдоль оги'ической оси резонатора 3 и 4. По достижении СВЧ-мощностью порогового значени  в активной среде 2 происходит зажигание протйженного СВЧ-разр да. вы-ел ю XJ оо ^This invention relates to quig electronics and can be used in gas UV lasers pumped by microwave radiation. The purpose of the invention is to increase the energy in the generation pulse by exciting the active medium with a transverse microwave discharge. The laser contains a quasi-optical focusing mirror in the form of a second-order surface, for example, in the form of a parabolic cylinder, whose focal Line is aligned with the optical axis of the resonator. The gaseous medium is located in the resonator. The source of microwave radiation is optically coupled to the focusing mirror so that the direction of incidence of radiation on the ^ '^ р p' ^ по sssg. Д arches with its main optical axis. 1 illustrations The invention relates to quantum electronics and can be used as a source of electromagnetic radiation in the ultraviolet range in installations of a physical experiment, in technological installations, and also as a master oscillator of powerful amplifying systems. The purpose of the invention is to increase the power and the generation pulse energy. In the drawing, the proposed UV laser is shown. The gas UV laser comprises a microwave radiation generator optically coupled by means of a parabolic cylindrical mirror 1 with whose medium 2 ,. placed along the axis of the optical resonator formed by mirrors 3 and 4, the focal line of a parabolic cylindrical mirror is aligned with the axis of the optical resonator. The microwave generator is located relative to the mirror so that the direction of the microwave radiation on the mirror coincides with the axis of symmetry of the parabolic mirror. The distance F from the focal line to the top of the parabolic mirror and the size H of the mirror aperture satisfy the following conditions: F > & A (1) H > & 4 F, '(2) where I is the wavelength of the SHF radiation. The gas UV laser operates as follows. The high frequency radiation of the pump from the generator is directed to the mirror 1 along its main optical axis, in the plane of symmetry, while the mirror 1 focuses microwave radiation in a limited region of space along the ohmic axis of the resonator 3 and 4. When the microwave power reaches a threshold value in the active medium 2, the generated microwave discharge is ignited. you ate yu xj oo ^

Description

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в газовых УФ-лазерах с накачкой СВЧ излучением. Цель изобретения - повышение энергии в импульсе генерации путем возбуждения активной среды поперечным СВЧ разрядом. Лазер содержит квазиоптическое фокусирующее зеркало в виде поверхности второго порядка, например, в виде параболического цилиндра, фокальнаяThe invention relates to quantum electronics and can be used in gas UV lasers pumped by microwave radiation. The purpose of the invention is to increase the energy in the generation pulse by exciting the active medium with a transverse microwave discharge. The laser contains a quasi-optical focusing mirror in the form of a surface of the second order, for example, in the form of a parabolic cylinder, focal

\ линия которого совмещена с оптической\ line which is combined with optical

' осью резонатора. В резонаторе расположена активная газовая среда. Источник СВЧизлучения оптически связан с фокусирующим зеркалом так. что направление падения излучения на ^р’-'тле гевг.зда- ~ ет с его главной оптической осью. 1 ил.'axis of the resonator. In the resonator is the active gaseous environment. The microwave source is optically coupled to the focusing mirror. that the direction of radiation incidence on the ^ p ’- 'a т gevg.zda- ~ em with its main optical axis. 1 il.

(/>(/>

СWITH

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в качестве источника электромагнитного излучения ультрафиолетового диапазона в установках физического эксперимента, в технологических установках, а также в качестве задающего генератора мощных усилительных систем.The invention relates to quantum electronics and can be used as a source of electromagnetic radiation in the ultraviolet range in installations of a physical experiment, in technological installations, and also as a master oscillator of powerful amplifying systems.

Цель изобретения - повышение мощно-, сти и энергии импульса генерации.The purpose of the invention is to increase the power and energy of the generation pulse.

На чертеже показан предлагаемый УФлазер.The drawing shows the proposed UV laser.

Газовый УФ-лазер содержит генератор СВЧ-излучения, оптически связанный посредством параболического цилиндрического зеркала 1 с рабочей средой 2,. размещенной вдоль оси оптического резонатора, образованного зеркалами 3 и 4. Фокальная линия параболического цилиндрического зеркала совмещена с осью оптического резонатора. Генератор СВЧ-излучения расположен относительно зеркала так, что направление падения СВЧ-излучения на зеркало совпадает с осью симметрии параболического зеркала. Расстояние Г от фокальной линии до вершины параболического зеркала и размер Н апертуры зеркала удовлетворяют следующим условиям:Gas UV-laser contains a generator of microwave radiation, optically connected by a parabolic cylindrical mirror 1 with the working medium 2 ,. placed along the axis of the optical resonator formed by mirrors 3 and 4. The focal line of a parabolic cylindrical mirror is aligned with the axis of the optical resonator. The generator of microwave radiation is located relative to the mirror so that the direction of incidence of microwave radiation on the mirror coincides with the axis of symmetry of the parabolic mirror. The distance Γ from the focal line to the top of the parabolic mirror and the size H of the mirror aperture satisfy the following conditions:

Е >Л (1)E> L (1)

Н > 4 Е , (2)H> 4 E, (2)

где λ- длина волны'СВЧ-излучения.where λ is the wavelength of the SHF radiation.

Газовый УФ-лазер работает следующим образом.Gas UV laser works as follows.

СВЧ-излучение накачки от генератора направляют на зеркало 1 вдоль его главной оптической оси, в плоскости симметрии, при этом зеркало 1 фокусирует СВЧ-излучение в ограничоенной области пространства вдоль оптической оси резонатора 3 и 4. По достижении СВЧ-мощностью порогового значения в активной среде 2 происходит зажигание протяженного СВЧ-разряда, вы1597067 А1Microwave radiation pumping from the generator is directed to the mirror 1 along its main optical axis, in the plane of symmetry, while the mirror 1 focuses the microwave radiation in a limited region of space along the optical axis of the resonator 3 and 4. Upon reaching the microwave power threshold value in the active medium 2 ignition of an extended microwave discharge occurs; vy1597067 A1

33

15970671597067

4four

тянутого в направлении, перпендикулярном направлению падения СВЧ-излучения от генератора. Формируемая зеркалом 1 при выполнении условий (1) и (2) сходящаяся квазицилиндрическая волна обеспечивает полное поглощение СВЧ-излучения в плазме разряда, где происходит формование однородной инверсной среды, Вывод УФйзлучения генерации осуществляется через одно из зеркал 3 и 4 резонатора лазера,.pulled in the direction perpendicular to the direction of incidence of microwave radiation from the generator. Formed by mirror 1 when conditions (1) and (2) are met, the converging quasi-cylindrical wave ensures complete absorption of microwave radiation in the discharge plasma, where a uniform inverse medium is formed. The output of UV radiation is generated through one of the laser resonator mirrors 3 and 4.

В других случаях выполнения газового УФ-лазера с СВЧ-накачкой для фокусировки допустимо использование квазиоптичеСких фокусирующих зеркал, выполненных в виде поверхности второго порядка, например, сегментов цилиндрических эллипсоидов, при этом должны быть удовлетворены условия, обеспечивающие образование сходящейся квазицилиндрической волны СВЧизлучения в области фокусировки.In other cases of a microwave-pumped gas UV laser for focusing, it is permissible to use quasi-optical focusing mirrors made in the form of a second-order surface, for example, segments of cylindrical ellipsoids, and the conditions for the formation of a converging quasi-cylindrical microwave radiation in the focusing region should be satisfied.

В конкретной реализации газового УФ-лазера с СВЧ-накачкой при использовании в качестве рабочей среды азота, размещенного в стеклянной трубке диаметром 20 мм и длиной 800 мм, получены гладкие импульсы генерации УФ-излучения мощностью порядка 60-70 кВт с длительностью около 30 нс при изменении давления азотаIn a specific implementation of a gas microwave laser pumped by microwave pumping using nitrogen placed in a glass tube 20 mm in diameter and 800 mm long as a working medium, smooth pulses were generated for generating UV radiation with a power of about 60–70 kW with a duration of about 30 ns at nitrogen pressure change

зер с накачкой СВЧ-излучением может быть эффективно реализован при использовании а качестве рабочих сред смесей Мг:Аг, а также Хе:№:НС1 и др.Microwave-pumped grains can be efficiently implemented using media Mg: Ar and Xe: No: HC1, etc. as working media.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Газовый УФ-лазер с накачкой СВЧ-излучением, содержащий генератор СВЧ-излучения, связанный через тракт передачи СВЧ-излучения с рабочей средой, размещенной вдоль оси оптического резонатора, о т. л ичающийся тем. что, с целью повышения мощности и энергии импульса генерации, тракт передачи СВЧ-излучения выполнен в виде параболического цилиндрического вогнутого зеркала, фокальная линия которого совмещена с осью оптического резонатора, генератор СВЧ-излучения расположен относительно зеркала так, что направление падения СВЧ-излучения на зеркало совпадает с осью симметрии параболического зеркала, при этом расстояние Р от фокальной линии до вершины параболического зеркала и размер Н апертуры зеркала удовлетворяют следующим условиям:The gas UV laser pumped by microwave radiation, containing a microwave radiation generator, is connected via a microwave transmission path to the working medium located along the axis of the optical resonator, about that. that, in order to increase the power and energy of the generation pulse, the microwave transmission path is made in the form of a parabolic cylindrical concave mirror, whose focal line is aligned with the axis of the optical resonator, the microwave radiation generator is located relative to the mirror so that the direction of incidence of microwave radiation on the mirror coincides with the axis of symmetry of a parabolic mirror, while the distance P from the focal line to the top of the parabolic mirror and the size H of the mirror aperture satisfy the following conditions: Р >λ Н>4Р,Р> λ Н> 4Р,