[其他]穩(wěn)定氣體激光器輝光放電的裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85205409
• 申請(qǐng)日: 1985-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN85205409U
• 公開（公告）日: 1987-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北省科學(xué)院激光研究所
• 主分類號(hào): H01S3/03
• 分類號(hào): H01S3/03;H01S3/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型屬氣體激光器。

在輝光放電氣體激光器中，由于輝光放電不穩(wěn)定性引起弧光放電是限制輸入電功率密度增加的重要因素。

本實(shí)用新型的目的是利用交變磁場來穩(wěn)定輝光放電，抑制弧光放電發(fā)生。從而增加輸入電功率密度，增加單位放電長度的激光輸出功率。

根據(jù)電磁相互作用原理，對(duì)氣體激光器放電產(chǎn)生的等離子體施加磁場時(shí)，由于磁場力和電場力F＝q（E＋νB）的共同作用，等離子體就會(huì)在與電場方向和磁場方向都垂直的方向上運(yùn)動(dòng)。由于等離子體中帶電粒子的初速度和運(yùn)動(dòng)方向各不相同，它們又在與中性原子或分子不斷地碰撞進(jìn)行復(fù)合或電離，因此各帶電粒子在垂直電場方向上的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離各不相同，這樣等離子體就被擴(kuò)束，抑制了弧光放電發(fā)生。

下面結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

在橫向放電氣體激光器中加上橫向交變磁場，該交變磁場的方向與光軸和放電方向都垂直或有垂直分量。等離子體沿光軸方向往返運(yùn)動(dòng)，使輝光放電沿光軸方向擴(kuò)束。

圖1是原理示意圖。圖中E是電場方向，B是交變磁場方向，ν是等離子體在磁場力和電場力的作用下的運(yùn)動(dòng)方向，與光軸平行。陽極1和陰極2與普通橫向放電氣體激光器相同；導(dǎo)流板3用陶瓷或其他非磁性耐熱絕緣材料制成；產(chǎn)生交變磁場的磁場線包4縱向置于陽極1和或陰極2背面；或兩電極側(cè)面。與光軸平行。磁場線包4的鐵蕊用硅鋼片或鐵氧體材料制成，線包縱向繞于鐵蕊上。磁場線包4正對(duì)電極面開口，開口寬度略大于放電區(qū)寬度。不用鐵蕊時(shí)，可將線包直接縱向繞到電極上，做成類似螺旋管狀。

實(shí)驗(yàn)測定，等離子體沿光軸方向的運(yùn)動(dòng)距離S與下列因素有關(guān)，S(IB)/(FP) ，I是放電電流，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，F(xiàn)是交變磁場的頻率，P是工作氣體壓強(qiáng)。在I為0.5A，B為峰值1000高斯正弦波磁場，F(xiàn)為50赫茲工頻，P為56乇氣壓時(shí)，放電擴(kuò)束距離10cm以上。

交變磁場的頻率可以是從50赫茲到20千赫茲工頻或中頻。中頻磁場使放電穩(wěn)定性更好。

交變磁場的波形可以是正弦波、方波、鋸齒波。如圖3所示，由于正弦波磁場存在時(shí)間不均勻性，在弱磁場時(shí)間內(nèi)等離子體運(yùn)動(dòng)速度變慢，容易在此時(shí)出現(xiàn)弧光放電，所以方波優(yōu)于正弦波。

實(shí)施例2：

在軸向放電氣體激光器中加上與光軸（亦即放電軸）垂直或有垂直分量的。旋轉(zhuǎn)磁場，使等離子體繞光軸旋轉(zhuǎn)，以增加等離子體徑向分布的均勻性，增加氣體熱交換速度，這在大口徑軸向放電氣體激光器中是特別需要解決的問題。

圖2是原理示意圖。圖中E是電場方向，與光軸平行；B是磁場方向，垂直光軸旋轉(zhuǎn)；ν是等離子體運(yùn)動(dòng)方向，繞光軸旋轉(zhuǎn)。激光管5與普通軸向放電激光器相同，磁場線包6套在激光管1上。在采用三相正弦交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)，磁場線包6的鐵蕊可用三相電動(dòng)機(jī)的定子鐵蕊串聯(lián)而成，線包與三相電動(dòng)機(jī)的繞法相同。在使用中頻旋轉(zhuǎn)磁場時(shí)，鐵蕊可用鐵氧體材料制成。磁場線包也可以不用鐵蕊。

旋轉(zhuǎn)磁場可以由三相正弦交流電產(chǎn)生，也可以由直流電在磁場線包中順序換向產(chǎn)生。旋轉(zhuǎn)頻率可以是從50赫茲到20千赫茲的工頻或中頻。

所需磁感應(yīng)強(qiáng)度與放電管直徑和工作氣壓有關(guān)，在工作氣壓20乇放電管直徑2.5cm，放電電流50mA時(shí)，用300高斯磁場就能使輝光放電徑向均勻展開，大于300高斯等離子體出現(xiàn)空心。