[其他]稳定气体激光器辉光放电的装置

说明书

本实用新型属气体激光器。

在辉光放电气体激光器中，由于辉光放电不稳定性引起弧光放电是限制输入电功率密度增加的重要因素。

本实用新型的目的是利用交变磁场来稳定辉光放电，抑制弧光放电发生。从而增加输入电功率密度，增加单位放电长度的激光输出功率。

根据电磁相互作用原理，对气体激光器放电产生的等离子体施加磁场时，由于磁场力和电场力F＝q（E＋νB）的共同作用，等离子体就会在与电场方向和磁场方向都垂直的方向上运动。由于等离子体中带电粒子的初速度和运动方向各不相同，它们又在与中性原子或分子不断地碰撞进行复合或电离，因此各带电粒子在垂直电场方向上的运动速度和运动距离各不相同，这样等离子体就被扩束，抑制了弧光放电发生。

下面结合两个实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1：

在横向放电气体激光器中加上横向交变磁场，该交变磁场的方向与光轴和放电方向都垂直或有垂直分量。等离子体沿光轴方向往返运动，使辉光放电沿光轴方向扩束。

图1是原理示意图。图中E是电场方向，B是交变磁场方向，ν是等离子体在磁场力和电场力的作用下的运动方向，与光轴平行。阳极1和阴极2与普通横向放电气体激光器相同；导流板3用陶瓷或其他非磁性耐热绝缘材料制成；产生交变磁场的磁场线包4纵向置于阳极1和或阴极2背面；或两电极侧面。与光轴平行。磁场线包4的铁蕊用硅钢片或铁氧体材料制成，线包纵向绕于铁蕊上。磁场线包4正对电极面开口，开口宽度略大于放电区宽度。不用铁蕊时，可将线包直接纵向绕到电极上，做成类似螺旋管状。

实验测定，等离子体沿光轴方向的运动距离S与下列因素有关，S(IB)/(FP) ，I是放电电流，B是磁感应强度，F是交变磁场的频率，P是工作气体压强。在I为0.5A，B为峰值1000高斯正弦波磁场，F为50赫兹工频，P为56乇气压时，放电扩束距离10cm以上。

交变磁场的频率可以是从50赫兹到20千赫兹工频或中频。中频磁场使放电稳定性更好。

交变磁场的波形可以是正弦波、方波、锯齿波。如图3所示，由于正弦波磁场存在时间不均匀性，在弱磁场时间内等离子体运动速度变慢，容易在此时出现弧光放电，所以方波优于正弦波。

实施例2：

在轴向放电气体激光器中加上与光轴（亦即放电轴）垂直或有垂直分量的。旋转磁场，使等离子体绕光轴旋转，以增加等离子体径向分布的均匀性，增加气体热交换速度，这在大口径轴向放电气体激光器中是特别需要解决的问题。

图2是原理示意图。图中E是电场方向，与光轴平行；B是磁场方向，垂直光轴旋转；ν是等离子体运动方向，绕光轴旋转。激光管5与普通轴向放电激光器相同，磁场线包6套在激光管1上。在采用三相正弦交流电产生的旋转磁场时，磁场线包6的铁蕊可用三相电动机的定子铁蕊串联而成，线包与三相电动机的绕法相同。在使用中频旋转磁场时，铁蕊可用铁氧体材料制成。磁场线包也可以不用铁蕊。

旋转磁场可以由三相正弦交流电产生，也可以由直流电在磁场线包中顺序换向产生。旋转频率可以是从50赫兹到20千赫兹的工频或中频。

所需磁感应强度与放电管直径和工作气压有关，在工作气压20乇放电管直径2.5cm，放电电流50mA时，用300高斯磁场就能使辉光放电径向均匀展开，大于300高斯等离子体出现空心。