Газовий лазер, Банк патентів

Корисна модель відноситься до галузі квантової електроніки і може бути використана при виготовленні газових лазерів, а більш конкретно виготовлення коаксіальних He-Cd лазерів з лінійно поляризованим випромінюванням. Завданням запропонованої корисної моделі є створення газового лазера, що надійно та стабільно працює в режимі лінійно поляризованого випромінювання. Технічний результат буде отримано за рахунок виключення механічних пошкоджень вікна Брюстера, рівномірного притискання до площини та міцного утримування його від переміщень, а також за рахунок зручності при складанні та можливості юстування вікна щодо розрядного каналу. Газовий лазер, містить оболонку 1, з коаксіально розташованим розрядним каналом 2, електроди 3, 7, дзеркала 10 з юстирувальними втулками 9. Принаймні, з одного торця між дзеркалом 10 і юстирувальною втулкою 9 розташований оптичний вузол з вікном 11 під кутом зовнішньої 12 та внутрішньої 13 втулками. Внутрішня втулка 13 виконана зі щілиною під кутом Брюстера, для розміщення оптичного вікна 11 і пружини 15 і виїмкою з боку юстирувальної втулки. Пружина 15 має вигляд підкови з вигнутими подовженими кінцями, які підтискають площину оптичного вікна 11, а підковоподібна частина пружини розташована в зазорі 16 між внутрішньою 13 і юстирувальною втулками 9 і впирається в останню. Зовнішня втулка 12 має зовнішній ступенеподібний виріз 17, а внутрішня виконана із зовнішнім рантом 18 для забезпечення герметизації між собою та юстирувальною втулкою 9.

Відомий газовий лазер, що включаєрозрядну трубку із дзеркалами на торцях. Товщина стінок розрядної трубки більша за діаметр розрядного каналу. Принаймні біля одного з дзеркал у стінці трубки виконано проріз, в якому розташоване вікно Брюстера. Закріплення вікна Брюстера в прорізі здійснюється за допомогою емалі, припоєчного скла або металевої прокладки, що ущільнює. (Див. пат. США №4052681, кл. 331-94.5D, опубл. 1977 р.)

Недоліком відомого лазера є неминуча похибка при виготовленні прорізу в стінці трубки, що може призвести, при розміщенні та закріпленні у ній вікна Брюстера, до перекручення поляризації випромінювання лазера.

Відомий газовий лазер, що містить циліндричну оболонку, з коаксіально розташованою в ній розрядною капілярною трубкою. Принаймні, з одного боку, розрядна трубка з'єднана з оболонкою, на торці якої закріплена металева анодна втулка з дзеркалом. Всередині анодної втулки розміщена друга подовжена циліндрична втулка зі щілиною, виконаною під кутом Брюстера і службовця для розміщення вікна в ній і певної конфігурації пружини, що забезпечує закріплення вікна. (Див. пат. США №4240046, кл. 331-94.5D, опубл. 1980 р.)

Недоліком відомого лазера є те, що при складанні вікна та пружини, запропонованої конфігурації, неможлива ковзна посадка пружини. Щоб утримати вікно від переміщення необхідно певне зусилля, з яким вставляється пружина в паз, а це може призвести до появи механічних пошкоджень на вікні, утворення скляного пилу і, в кінцевому підсумку, - до втрат потужності випромінювання лазера. Іншим недоліком є те, що зібраний вузол з вікном Брюстера міститься в металеву анодну втулку, що не юстується. Тому при виготовленні

лазера, необхідна висока точність заварки, в частиніспіввісності розрядної трубки та анодної втулки.

Найбільш близьким пристроєм того ж призначення до заявленої корисної моделі за сукупністю ознак є газовий лазер, що містить оболонку, з коаксіально розташованим розрядним каналом, електроди, дзеркала з котирувальними втулками, принаймні, з одного торця оболонки між дзеркалом і юстирувальною втулкою розташований оптичний вузол із вікном під кутом Брюстера, зовнішньою втулкою та опорним елементом. Вікно розташоване між двома порожніми металевими циліндрами опорного елемента, зрізаними під кутом Брюстера, і знаходиться в щільному контакті з ними. Зібраний опорний елемент поміщений у герметизуючу зовнішню втулку, на торці якої закріплено дзеркало, що відображає, що є складовою оптичного резонатора. Вікно тримається за рахунок сили стиснення, яку воно одержує внаслідок герметизації дзеркала скляним припоєм із низькою точкою плавлення (500°С). (Див. пат. США №4064466, кл. 331-94.5D, опубл. 1977 - прототип).

Недоліком відомого лазера є те, що при виготовленні металевих циліндрів неминуча похибка кута Брюстера, яка може призвести до того, що при стисканні сила тиску на вікно діятиме лише в одній точці, це призведе до деформації вікна та спотворення поляризованого випромінювання.

Завданням запропонованої корисної моделі є створення газового лазера, що надійно та стабільно працює в режимі лінійно поляризованого випромінювання.

Технічний результат буде отримано за рахунок виключення механічних пошкоджень вікна Брюстера, рівномірного притискання до площини та міцного утримування його від переміщень, а також за рахунок зручності при складанні та можливості юстування вікна щодо розрядного каналу.

Зазначений технічний результат при здійсненнікорисної моделі досягається тим, що в газовому лазері, що містить оболонку з коаксіально розташованим розрядним каналом, електроди, дзеркала з юстирувальними втулками, принаймні, з одного торця між дзеркалом і юстирувальною втулкою розташований оптичний вузол з вікном під кутом Брюстера, зовнішньою втулкою елементом, опорний елемент виконаний у вигляді внутрішньої втулки зі щілиною під кутом Брюстера, для розміщення оптичного вікна та пружини, та виїмкою з боку юстирувальної втулки, для зручності при складанні вікна, при цьому пружина має вигляд підкови з вигнутими подовженими кінцями, а підковоподібна частина пружини розташована в зазорі між внутрішньою та юстирувальною втулками і впирається в останню, причому зовнішня втулка має

зовнішній ступенеподібний виріз, а внутрішня виконана із зовнішнім рантом для забезпечення герметизації між собою та юстирувальною втулкою.

Пропонований лазер відрізняється зручністю та простотою складання вікна Брюстера. У процесі збирання контролюється чистота поверхні вікна і у разі забруднення можлива заміна вікна на чистіше. Пружина вставляється в щілину ковзною посадкою, що виключає механічні пошкодження вікна, а вигнуті подовжені кінці пружини, рівномірно притискають вікно до площини щілини внутрішньої втулки і міцно утримують його від переміщення. Крім того, зібраний оптичний вузол герметизується за допомогою лазерного зварювання, що виключає нагрівання елементів конструкції до високих температур, а зовнішня анодна втулка виконана юстується, що дозволяє з високою точністю виставити вікно щодо осі розрядного каналу. Все це забезпечує надійну та стабільну роботу лазера в режимі лінійно поляризованого випромінювання.

Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук за патентними та науково-технічнимиджерелам інформації та виявлення джерел, що містять відомості про аналоги заявленої корисної моделі, дозволив встановити, що заявником не виявлено аналог, що характеризується ознаками ідентичними всім істотним ознакам заявленої корисної моделі, а визначення з переліку виявлених аналогів прототипу, як найближчого за сукупністю ознак аналога, дозволив виявити сукупність суттєвих по відношенню до технічного результату відмітних ознак у заявленому об'єкті.

Отже, заявлена корисна модель відповідає вимогам «новизна» за чинним законодавством.

На фіг.1 зображено загальний вигляд пропонованого газового лазера.

На фіг.2 показаний у розібраному вигляді оптичний вузол і одне із дзеркал.

На фіг.3 показаний торець лазера з оптичним вузлом та дзеркалом у складанні.

На фіг.4 зображено пружина у вигляді підкови з вигнутими подовженими кінцями.

Корисна модель, що заявляється, може бути використана в He-Cd лазерах коаксіальної конструкції з лінійно поляризованим випромінюванням.

Лазер виконаний у вигляді скляної оболонки 1, усередині якої коаксіально розташований розрядний канал 2, що є капіляром зі скла. Між капіляром 2 і оболонкою 1 коаксіально розташований холодний катод, виконаний у вигляді порожнистого циліндра 3. Резервуар з металом, що випаровується, наприклад, кадмієм виконаний у вигляді скляного циліндра 4 і розташований всередині оболонки 1. Конденсор 5

являє собою пастку зі скла циліндричного типу, в яку входить кінець капіляра 2. Нагрівальний елемент 6 являє собою циліндричну дротяну котушку з ніхрому і закріплений коаксіально резервуару з металом 4. Анод 7 розташований біля фланця 8 поблизу резервуара 4 з металом, що випаровується.Оболонка 1 з обох боків герметизована металевими фланцями, що мають котирувальні втулки 9, на кінцях яких закріплені дзеркала 10 резонатора. Принаймні, з одного торця між дзеркалом 10 і втулкою юстирующей 9 розташований оптичний вузол з вікном 11 під кутом Брюстера, який включає зовнішню 12 і внутрішню 13 втулки. Внутрішня втулка 13 виконана зі щілиною 14 розташованої під кутом Брюстера, в яку поміщено вікно 11 з пружиною 15. Пружина 15 має вигляд підкови з подовженими вигнутими кінцями, які підтискають площину оптичного вікна і утримують його від переміщення. Підковоподібна частина пружини розташована в зазорі 16 між внутрішньою 13 і юстирувальною 9 втулками і впирається в останню. Зовнішня втулка 12 має зовнішній ступінчастий виріз 19, а внутрішня 13 виконана із зовнішнім рантом 20 для забезпечення герметизації між внутрішньою 13, зовнішньою 12 і юстирувальною 9 втулками. Простір всередині оболонки наповнено інертним газом, наприклад, гелієм при низькому тиску, а в резервуар 4 поміщений метал, наприклад кадмій.

Складання оптичного вузла здійснюється на монтажному столі таким чином:

- у внутрішню втулку 13, виготовлену зі щілиною 14 під кутом Брюстера, міститься оптичне вікно 11;

- потім, в щілину 14 вставляються ковзаючою посадкою подовжені кінці пружини 15, що підтискають площину оптичного вікна, а подковообразная частина пружини 15 розміщується в зазорі 16 і упирається в юстирувальну стінку втулки 9;

- внутрішня втулка 13 вставляється у зовнішню втулку 12, а потім зібраний вузол вставляється в юстирувальну втулку 9 і герметизується дзеркалом за допомогою лазерного зварювання;

У процесі збирання контролюється чистота поверхні вікна за допомогою лупи під лампою.

Лазер працює наступним чином: міжкатодом 3 і анодом 7 збуджується електричний розряд, що тліє, при оптимальному робочому струмі. Метал, розташований у резервуарі 4 нагрівають за допомогою нагрівального елемента 6 до відповідної температури оптимальної концентрації парів кадмію в електричному розряді. У плазмі позитивного стовпа розряду метал іонізується і внаслідок катафорезу, іони.

металу рухаються до катода 3, рівномірно розподіляючись вздовж розрядного каналу 2 і пройшовши через нього осаджуються в конденсорі 5. Лазерне випромінювання, пройшовши через розрядний канал 2 і, відбиваючись від дзеркал 10, с'юстованих шляхом пластичної деформації юстирувальних втулок 9 через напівпрозоре дзеркало.

Пропонований лазер забезпечує надійну та стабільну роботу в режимі лінійно поляризованого випромінювання за рахунок виключення механічних пошкоджень вікна Брюстера, рівномірного притискання до площини та міцного утримування його від переміщень, а також за рахунок зручності та простоти складання, контролю чистоти його поверхні та можливості юстування оптичного вікна щодо розрядного каналу

Наведені вище відомості показують, що заявлена корисна модель відповідає вимогі «промислова застосовність» за чинним законодавством.

Формула корисної моделі

Газовий лазер, що містить оболонку, з коаксіально розташованим розрядним каналом, електроди, дзеркала з юстирувальними втулками, принаймні, з одного торця між дзеркалом і юстирувальною втулкою розташований оптичний вузол з вікном під кутом Брюстера, зовнішній втулкою і опорним елементом, що відрізняється опорний елемент виконаний у вигляді внутрішньої втулки зі щілиною під кутом Брюстера, для розміщення оптичного вікна та пружини, та виїмкою з боку юстирувальної втулки, прицьому пружина має вигляд підкови з вигнутими подовженими кінцями, які підтискають площину оптичного вікна, а підковоподібна частина пружини розташована в зазорі між внутрішньою і юстирувальною втулками і впирається в останню, причому зовнішня втулка має зовнішній ступінчастий виріз, а внутрішня між собою та юстирувальною втулкою.