183531. lajstromszámú szabadalom • Nitrogén impulzuslézer rendszer
1 183 531 2 A találmányt a továbbiakban a rajzokon ábrázolt kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábra a találmány szerinti nitrogén impulzuslézer rendszer egy kiviteli alakjának tömb vázlatát, a 2. ábra a találmány szerinti impulzuslézer rendszerben alkalmazott kisnyomású nitrogén impulzuslézer egy kiviteli alakjának villamos helyettesítő kapcsolását, a 3. ábra a találmány szerinti impulzuslézer rendszer egy további kiviteli alakjának villamos helyettesítő kapcsolását, a 4. ábra a kisnyomású nitrogén impulzuslézer erősítését szemléltető diagramot, és az 5. ábra a találmány szerinti impulzuslézer rendszer egy további kiviteli alakjának tömbvázlatát mutatja. Az 1. ábrán transzverzálisán gerjesztett nagynyo-. mású nitrogén 3 impulzuslézer által előállított lézer-. fény nyaláb 5 polarizátoron, 45°-o$ kvarc 6 prizmán és két lencséből álló nyalábtágító 7 optikán áthaladva kisnyomású nitrogén 4 impulzuslézer bemeneti felületére kerül. A 3 impulzuslézer oszcillátorként, a 4 impulzuslézer — a visszacsatoló tükrök nélkül — erősítőként van kialakítva. A 4 impulzuslézer előnyösen transzverzálisán gerjesztett, de ez nem szükségszerű, lehet longitudinálisán gerjesztett is. Az 5 polarizátor polarizálja a lézerfényt, célszerűen olyan polarizációs irányban, hogy a 6 prizmán a Fresnel-reflexió minimális legyen. A 6 prizma a lézerfény nyalábot vízszintes irányban kitágítja, mivel ebben az irányban a nitrogén impulzuslézerek divergenciája a lézercső keresztmetszete miatt általában néhányszor nagyobb, mint függőleges irányban. A nyalábtágító 7 optika a mindkét irányban azonos divergenciájú lézerfény nyalábot izotróp módon, minden irányban egyformán akkorára tágítja, hogy az teljesen kitöltse a 4 impulzuslézer aktív keresztmetszetét. Egy példaképpeni kivitelben a nagynyomású 3 impulzuslézer által kibocsátott lézerfény nyaláb keresztmetszete 1 x 3 mm, a kisnyomású 4 impulzuslézeré pedig 6x30 mm. A kettős nyalábtágítás egyrészt azt eredményezi, hogy a 4 impulzuslézer teljes térfogatát kihasználhatjuk, másrészt a nyaláb divergenciája a tágítással fordított arányban csökken. Megfelelő nyalábtágítás esetén a 4 impulzuslézerből kilépő lézerfény nyaláb divergenciája diffrakció-limitált, azaz a divergenciáit csak a diffrakció szabja meg. Az ábrázolt kivitelben a nagynyomású 3 impulzuslézer alkotja az impulzuslézer rendszer 30 oszcillátor részét, a kisnyomású 4 impulzuslézer a 40 erősítő részt. Az 5 polarizátor, a 6 prizma és a 7 optika képezik a 30 oszcillátor rész és a 40 erősítő rész közé beiktatott 50 optikai egységet. Amint azt a 5. ábra kapcsán látni fogjuk, a 30 oszcillátor részt több nagynyomású nitrogén impulzuslézer, a 40 erősítő részt pedig több kisnyomású nitrogén impulzuslézer is alkothatja. A nagynyomású 3 impulzuslézer és a kisnyomású 4 impulzuslézer szinkronizálása úgy van megoldva, hogy 1 impulzusgenerátor kimenete közvetlenül csatlakozik a 4 impulzuslézer gerjesztőáramköréhez és 2 késleltető egységen keresztül a 3 impulzuslézer gerjesztőáramköréhez, mivel a nagynyomású 3 impulzuslézer gyorsabb a kisnyomású 4 impulzuslézernél. A 2 késleltető egység késleltetését úgy kell megválasztani, hogy a 4 impulzuslézerben akkor legyen maximális az erősítés, amikor rajta a 3 impulzuslézcr által előállított lézerfény impulzus áthalad. A szinkronizálásnak nagyon pontosnak kell lennie, mivel például egy 1 ns időtartamú „fotoncsomag" hossza körülbelül 30 cm és ez általában kisebb, mint a 4 impulzuslézer lézercsövének a hossza. A nagypontosságú szinkronizáláshcz igen pontosan (1 ns-nél kisebb csúszással) indítható, pl. a 2. ábra szerint kialakított 3 és 4 impulzuslézerre van szükség. A 2. ábrán a kisnyomású 4 impulzuslézer egy kiviteli alakjának villamos kapcsolását láthatjuk, ahol 12 és 13 elektródákkal ellátott 11 lézercső 17 gerjesztőáramkörhöz van csatlakoztatva. A 17 gerjesztőáram körben beállítható nagyfeszültségű + LTo tápfeszültséget előállító 10 tápegység kapcsaira C2 kondenzátor és ezzel párhuzamosan kapcsolt soros RÍ ellenállásból és Cl kondenzátorból álló ág van kapcsolva. A Cl kondenzátorral vezérelt 14 gáztöltésű elektroncső anódja és katódja van párhuzamosan kapcsolva, az RÍ ellenállással pedig a 11 lézercső 12 és 13 elektródái. A 14 gáztöltésű elektroncső — melynek katódja F fóldpontra van kapcsolva — nagyáramú és nagysebességű 20 kapcsolóelemet képez, amelynek 15 rácskivezetésére egyrészt a bekapcsolást indító impulzus, például az 1. ábra 1 impulzusgenerátorának kimenő impulzusa, másrészt változtatható rácselőfeszültséget adó 18 feszültségforrás kimenete van csatlakoztatva. A 18 feszültségforrás — Ut tápfeszültségre kapcsolt 16 potenciométert, valamint ennek leágazásához párhuzamosan kapcsolt C3 kondenzátort és sorosan kapcsolt L1 tekercset tartalmaz. A ráeselőfeszültségnek a 16 potenciométerrel történő változtatásával a 11 lézercső begyújtási időpontja kb. 100 ns-os tartományban változtatható. Hasonló módon építhető fel a nagynyomású 3 impulzuslézer is, előnyösen forszírozott fűtésű (pl. a 6,3 V névleges helyett 7,3 V fűtőfeszültségű) 14 gáztöltésű elektroncsővel (pl. szovjet TGÍ1—16/500 típusú tirátronnal), és a szinkronizálás az egyik vagy mindkettő rácselőfeszültség változtatásával végezhető el. A szinkronizálás olyan módon is történhet, hogy a fenti két módszer valamelyikével végezzük a durva beállítást, majd az alábbi módszerek valamelyikével vagy azok kombinálásával végezzük el a szinkronizálás finom beállítását. Az egyik módszer szerint a nagynyomású 3 impulzuslézer lézercsövében lévő elektródák távolságát finoman változtatjuk, ezzel változik a térerősség és a begyújtás időpontja. A másik módszernél változtatjuk a kisnyomású 4 impulzuslézer lézercsövében a nitrogén gáz nyomását, ezzel megváltozik az ionizáció sebessége, így a begyújtás időpontja. A harmadik módszernél vagy a nagynyomású 3 impulzuslézerben vagy a kisnyomású 4 impulzuslézerben változtatjuk a gerjesztőáramkör nagyfeszüitségét, amivel változik a térerősség és így a begyújtás időpontja is. Ez a három beállítási módszer csak 5—10 ns-os tartományban teszi lehetővé a szinkronizálást, és befolyásolja a lézerfény sajátosságait (impulzusszélesség, impulzusenergia, energiastabilitás) is. A 14 gáztöltésű elektroncső — például hidrogén töltésű tirátron — nyitott állapotában a Cl és C2 kondenzátor + Uo tápfeszültségre töltődik fel. Amikor a 15 rácskivezetésre indító impulzus érkezik a 14 gáztöltésű elektroncső rövidre zárja a Cl kondenzátort. Ezáltal a 11 lézercső 12 és 13 elektródáira hirtelen kö-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
