3.5. Конструкция гелий-неонового лазера

На рис. П.2.1. (приложение 2) представлено изображение одного из наиболее совершенных вариантов конструкции излучателя He-Ne лазера. Коаксиальное расположение разрядного капилляра, электродов и оболочки активного элемента обеспечивает при малых его размерах большой объем рабочего газа, равномерность распределения температуры в продольном и поперечном направлениях. В силу этого и ряда других достоинств данной конструкции достигаются наиболее высокие срок службы и стабильность параметров излучения.

Оболочкой активного элемента служит тонкостенный цилиндр из стекла молибденовой группы марки С-52, образующий балластный объем с запасом газа (7). Диаметр оболочки находится в пределах 20…30 мм, толщина стенки –1.5…2,5 мм. Одновременно оболочка является несущей основой оптического резонатора. Низкий коэффициент термического расширения стекла обеспечивает достаточную стабильность юстировки резонатора. Юстировочные узлы резонатора (3) по обеим сторонам цилиндра впаяны в него с помощью коваровых чашек (10). Юстировка осуществляется путем пластической деформации тонкостенной “шейки” этих узлов. Зеркала, закрепленные с помощью стеклоцемента в специальных держателях (2), вводятся в юстировочные узлы на заключительном этапе сборки и крепятся лазерной сваркой.

Разрядная трубка так же, как и оболочка, выполняется из стекла С-52 и называется разрядным капилляром (6), поскольку её внутренний диаметр, как правило, не превышает 1…2 мм. Достаточная механическая устойчивость обеспечивается при толщине стенки 2…3,5мм.

Холодный катод (9) выполняется методом холодного выдавливания из сплава АД-1 на основе алюминия. В собранном приборе катод обрабатывается в атмосфере кислорода для формирования на его поверхности окисной пленки, повышающей устойчивость катода к ионной бомбардировке. Хвостовик катода закрепляется в отверстии коваровой чашки, которая служит выводом. Другой цилиндрический конец фиксируется в оболочке с помощью пружинного зажима (8) из никель-хромистой стали.

Чтобы максимальная плотность тока, отбираемая с поверхности катода, не превышала допустимых значений (0.2…0,3 мА/см²), конец разрядного капилляра устанавливается на расстоянии 0…15 мм от центра его полусферического дна. Ориентируясь на эти предельные значения плотности тока j_пр, можно оценить минимальные размеры поверхности холодного катода F_k = I / j_пр.

Роль анода выполняет закрепленная на коваровой чашке пластина (5), покрытая окисью хрома, для повышения её устойчивости к распылению. Внутри анодного узла с помощью втулок закреплено окно Брюстера (4) из плавленого кварца КУ-1.

Приложения Библиографический список

1. Пихтин А.Н. Физические основы квантовой электроники и оптоэлектроники. М.: Высш. школа, 1983. 304 с.

2. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука, 1988. 336 с.

3. Справочник по лазерам: В 2 т. / Под ред. А.М. Прохорова. М.: Сов. радио, 1978. 400 с.

4. Русинов М.М. Техническая оптика. Л.: Машиностроение, 1979. 486 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УДК 621.375 2

ВВЕДЕНИЕ 3

1.ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 4

1.1. Принцип работы квантового генератора, 4

функциональная схема лазера 4

1.2. Условие стационарной генерации 6

1.3. Зависимость коэффициента усиления 8

от интенсивности потока излучения 8

1.4. Электромагнитное поле в открытом резонаторе 13

1.4.1. Геометрические размеры каустики резонатора 13

1.4.2. Дифракционные потери открытого резонатора 15

1.4. 3. Принцип выделения основной поперечной моды 16

1.5. Выходная мощность лазерного излучения 16

1.6. Зеркала оптического резонатора 17

2. РАСЧЕТ ЛАЗЕРА НА УГЛЕКИСЛОМ ГАЗЕ 18

2.1. Последовательность этапов проектирования CO₂-лазера 20

2.1.1. Расчет параметров и геометрии излучателя 20

2.1.2. Тепловой расчет лазера 26

2.1.3. Элементы конструкции излучателя CO₂-лазера 30

3. ГЕЛИЙ-НЕОНОВЫЙ ЛАЗЕР 33

3.1. Коэффициент усиления активной среды 35

3.2. Основные виды потерь 35

3.3. Мощность накачки и КПД лазера 37

3.4. Рекомендуемый порядок расчета 37

3.5. Конструкция гелий-неонового лазера 39

ПРИЛОЖЕНИЯ 41

Библиографический список 47