Мощные СО₂-лазеры с несамостоятельным разрядом

Несамостоятельный тлеющий разряд постоянного тока с ионизацией импульснопериодическим разрядом (РПТ-ИР) используется для создания активной среды в электроразрядных технологических СО₂-лазерах с быстрым поперечным протоком газа с непрерывной мощностью от 1 до 40 кВт. В используемых схемах напряжение импульснопериодического разряда и напряжение несамостоятельного разряда (постоянное или также импульсное) подаются на одни и те же электроды. Пространственная однородность разряда в этом случае обеспечивается путём секционирования электродов, а также введением дополнительной предыонизации. В других схемах напряжение самостоятельного импульсно-периодического разряда прикладывается к дополнительной паре электродов, представляющих собой металлические пластины большой площади, изолированные от разрядного промежутка слоями диэлектрика. Этот тип вспомогательного разряда называется безэлектродным (или ёмкостным) импульснопериодическим разрядом (ЕИР), или ёмкостной импульсной предыонизацией. Для ЕИР характерна высокая импульсная мощность, необходимая для того чтобы создать однородную ионизацию в разрядном объёме, заключённом между диэлектрическими пластинами, при сравнительно низкой средней по времени мощности. Возбуждение колебательных степеней свободы молекул в однородно ионизованной среде осуществляется стационарным несамостоятельным основным разрядом, который можно охарактеризовать как разряд постоянного тока с ионизацией безэлектродным (ёмкостным) импульсно-периодическим разрядом (РПТ-ЕИР). Постоянное напряжение основного разряда прикладывается к металлическим электродам в форме трубок (катода и анода), расположенных на входе и выходе газового потока в разрядной камере. Поток направлен от катода к аноду, перпендикулярно оптической оси резонатора. Две оставшиеся стенки разрядной камеры имеют отверстия для выхода излучения к зеркалам, расположенным снаружи. Проходы многопроходного оптического резонатора расположены Z-образно для лучшего заполнения излучением объёма разрядной камеры. На базе этой схемы был спроектирован ряд промышленных СО₂-лазеров «Лантан» мощностью от 1,5 до 5 кВт. Кроме того, была создана экспериментальная лазерная установка «Циклон» мощностью 10 кВт. Эти лазеры отличаются высоким КПД, хорошим качеством излучения, широкими возможностями для управления мощностью, низким потреблением рабочих газов и высокой надёжностью. Высокие эксплуатационные характеристики этих лазеров достигнуты благодаря особенностям применяемой схемы РПТ-ЕИР: оптической однородности, простой электродной системе, низкой плазмохимической активности и оригинальной схеме управления мощностью основного разряда.