183531. lajstromszámú szabadalom • Nitrogén impulzuslézer rendszer
1 183531 2 A találmány tárgya nitrogén impulzuslézer rendszer, amelynek nitrogén lézeres oszcillál or része és nitrogén lézeres erősítő része van. Ismeretes a lézerfény paramétereinek javítására az a megoldás, hogy egy lézerfényt előál ító oszcillátor lézer után ugyanolyan aktív közeget tartalmazó erősítő lézert kapcsolnak. Egy ilyen rendszerben az oszcillátor lézer által előállított lézerfény nyaláb pumpálja az erősítő lézert. A cél legtöbbször az energia növelése, de egyidejűleg javíthatók optikai elemek behelyezésével a lézerfény nyaláb más paraméterei is, pl. nyalábtágítóval csökkenthető a divergencia, vagy Fabry- Perot etalon beiktatásával csökkentheiő a sávszélesség. Rövid idejű lézerfény impulzusok e őállítására ismertek már a nitrogén impulzuslézerei:. Az ún. kisnyomású nitrogén impulzuslézerek, amelyekben a nitrogén gáz nyomása 10—20 kPa-nál kisebb, kb. 10 ns impulzusszélességű és viszonylag nagy energiájú impulzusokat képesek előállítani. Elsősorban az impulzusenergia növelésére készítettek már olyan impulzuslézer rendszereket, amelyek oszcillátor!« ént és erősítőként kialakított kisnyomású nitrogén iinpulzuslézereket tartalmaztak. Az ilyen impulzuslézer rendszerekkel azonban nem lehet a kisnyomású n trogén impulzuslézer által megszabott impulzusszéi ességnél rövidebb impulzusokat előállítani. Ismeretesek továbbá közel atmoszférikus (50— 1000 kPa) vagy ennél nagyobb nyomási — a továbbiakban nagynyomású — nitrogén gázzal működő impulzuslézerek, amelyek jóval rövidébe, egy-két ns időtartamú lézerfény impulzusokat képesek előállítani, azonban az impulzusenergia kisebb viszonylag nagy impulzusenergia szórással. Az impulzusenergia eme nagy szórása az ilyen nagynyomású nitrogén impulzuslézerekből épített oszcillátor-erő: ítő impulzuslézer rendszernél is megmarad. A találmány megalkotásakor azt a (élt tűztük ki, hogy rövid időtartamú nagyenergiájú és jó energiastabilitású lézerfény impulzusokat előállító lézerrendszert hozzunk létre, elsősorban ultrarövid impulzusokat kibocsátó festéklézerek pumpálásáh dz és nagy teljesítménysűrűségű lézerfényt igénylő alkalmazásokhoz, pl. plazmakeltés vagy mikrooperaciós rendszer céljára. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy oszcillátorként nagynyomású (50—1000 l:Pa) nitrogén impulzuslézert, erősítőként pedig kisnyomású (20 kPa-nál kisebb) nitrogén impulzusléz :rt használva olyan impulzuslézer rendszert hozhatunk létre, amely a kétféle típusú nitrogén impulzuslézer kedvező tulajdonságait egyesíti. A találmány tehát nitrogén impulzusl ízer rendszer, amelynek első lézerfény nyalábot előáll tó oszcillátor része és az első lézerfény nyalábból második lézerfény nyalábot előállító erősítő része van, é i az jellemzi, hogy az oszcillátor rész legalább egy transzverzálisán gerjesztett, 50—1000 kPa gáznyomású nitrogén impulzuslézert, az erősítő rész pedig legalább egy 20 kPa-nál kisebb gáznyomású nitrogén i Tipulzuslézert tartalmaz. A találmány egy előnyös kiviteli alakjában az oszcillátor rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre késleltető egységen keresztül, az erősít 5 rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre pedig közvetlenül közös indító impulzusgenerátor kimenetére van csatlakoztatva. A késleltetés beállításával szinkronizálható az oszcillátor és az erősítő rész. Igen előnyös a pontos szinkronizálás szempontjából az a kivitel, amelyben az oszcillátor rész impulzuslézere gerjesztőáramkörének és az erősítő rész impulzuslézere gerjesztőáramkörének nagyáramú kapcsolóeleme vezérelt gáztöltésű elektroncső. Ez esetben célszerű, ha a szinkronizáláshoz legalább az egyik gáztöltésű elektroncső vezérlő rácskivezetése változtatható rácselőfeszültséget adó feszültségforráshoz van csatlakoztatva. A találmány egy másik, igen előnyös kivileli alakjában az oszcillátor rész impulzuslézerének és az erősítő rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre közös nagyáramú kapcsolóelemmel van ellátva, és az oszcillátor rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre változtatható induktivitású tekercs közbeiktatásával csatlakozik a nagyáramú kapcsolóelemhez. Itt is célszerű, ha a nagyáramú kapcsolóelem vezérelt gáztöltésű elektroncső. A szinkronizálás finom beállításához előnyös, ha az oszcillátor rész impulzuslézerének lézercsöve állítható távolságú elektródákkal van ellátva. Egy másik lehetőség a finom beállításra, ha az erősítő rész impulzuslézerének lézercsöve a benne lévő nitrogén gáz nyomásának változtatását biztosító szervhez van csatlakoztatva. A szinkronizálás finom beállításának egy további módját biztosítja az olyan kialakítás, amelyben az oszcillátor rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre és/vagy az erősítő rész impulzuslézerének gerjesztőáramköre változtatható tápfeszültséget adó nagyfeszültségű tápegységgel van ellátva. A találmány szerinti impulzuslézer rendszerben előnyösen az oszcillátor rész legalább két, egymás után kapcsolt impulzuslézert tartalmaz. így rövidebb impulzusok állíthatók elő. Célszerű lehet, például festéklézer rendszerek pumpálásához az olyan kialakítás, ahol az erősítő rész legalább két, az oszcillátor rész által előállított első lézerfény nyalábhoz párhuzamosan csatlakoztatott impulzuslézert tartalmaz. A találmány szerinti rendszerrel előállított lézerfény impulzusok tulajdonságai javíthatók az olyan kiviteli alakkal, amelyben az oszcillátor rész és az erősítő rész közé az oszcillátor rész által előállított első lézerfény nyalábot transzformáló optikai egység van beiktatva. Előnyösen az optikai egység polarizátort, a lézerfény nyalábot egyik irányban tágító prizmát és/vagy a lézerfény nyalábot minden irányban tágító optikát tartalmaz. A találmány szerinti impulzuslézer rendszerrel igen rövid időtartamú, nagy energiájú (1012—1014 Wem-2 teljesítménysűrűség) és jó energiastabilitású lézerfény impulzusokat lehet előállítani. Előnyös az is, hogy a lézerfény nyaláb divergenciája egészen az elméleti alsó diffrakciós határig csökkenthető, és a lézerfény energiaveszteség nélkül polarizálható. További előnyt jelent, hogy a kibocsátott lézerfény spektrális sávszélessége kisebb, mint a kisnyomású nitrogén impulzuslézerek által kibocsátott lézerfény sávszélessége, mivel a találmány szerinti rendszerben az eredő sávszélességet a nagynyomású nitrogén impulzuslézer határozza meg. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
