Plinski laser: opis, karakteristike, načelo rada

Glavna radna komponenta bilo kojeg laserskog uređaja je takozvani aktivni medij. Ona ne samo da djeluje kao izvor usmjerenog protoka, već u nekim slučajevima može značajno ojačati. To je ta značajka i imaju mješavine plinova koje djeluju kao aktivne tvari u laserskim instalacijama. U ovom slučaju, postoje različiti modeli takvih uređaja, koji se razlikuju u dizajnu i karakteristikama radne okoline. Na jedan ili drugi način, plinski laser ima mnoge prednosti koje su mu omogućile da se čvrsto mjesto u arsenalu mnogih industrijskih poduzeća.

Značajke plinskog okruženja

Tradicionalno, laseri su povezani s čvrstim i tekućim medijima koji promiču formiranje svjetlosne zrake s potrebnim karakteristikama performansi. Plin ima prednosti u obliku homogenosti i niske gustoće. Ove osobine dopuštaju da laserski tok ne bude iskrivljen, da ne izgubi energiju, a ne da se raspršuje. Također, plinski laser razlikuje se po povećanom smjeru zračenja, čija granica određuje samo difrakcija svjetlosti. U usporedbi sa čvrstim tijelima, interakcija čestica plinova događa se isključivo u sudarima u uvjetima toplinskog pomaka. Kao rezultat, energetski spektar punila odgovara razina energije od svake čestice odvojeno.

Uređaj plinskih lasera

Klasični uređaj takvih uređaja je načinjen od zataljene cijevi s plinovitim funkcionalnim medijem, a također i optičkim rezonatorom. Ispusna cijev je obično izrađena od korundske keramike. Postavlja se između reflektivnog prizma i zrcala na cilindru berilijuma. Ispuštanje se izvodi u dva dijela s uobičajenom katodom pri konstantnoj struji. Oksidantantalni hladni katodi najčešće se dijele na dva dijela pomoću dielektrične brtve, čime se osigurava ujednačenost distribucije struje. Također, plinski laserski uređaj osigurava prisutnost anoda - njihova je funkcija izvedena od nehrđajućeg čelika, predstavljenog kao vakuumski balon. Ovi elementi pružaju pokretnu povezanost cijevi, prizmi i držača zrcala.

Načelo rada

Da bi napunili energiju aktivnog tijela u plinu, primjenjuju se električni pražnjenja, koji se stvaraju pomoću elektroda u šupljini instrumentne cijevi. Tijekom sudara elektrona s česticama plina, oni su uzbuđeni. Stoga se stvara osnova za emitiranje fotona. Prisilna emisija svjetlosnih valova u cijevi se povećava tijekom prolaska kroz plinsku plazmu. Izložena ogledala na krajevima cilindra čine osnovu za prevladavajući smjer svjetlosnog toka. Polutransparentno zrcalo dobiveno plinskim laserom zauzima dio fotona izvan usmjerenog snopa, a ostatak odražava se unutar cijevi, podržavajući funkciju zračenja.

karakteristike

Unutarnji promjer cijevi za pražnjenje je obično 1,5 mm. Promjer oksid-tantal katode može doseći 48 mm s duljinom od 51 mm. U ovom slučaju, dizajn radi pod djelovanjem istosmjerne struje s naponom od 1000 V. U helium-neon laseri, snaga zračenja je mala i, u pravilu, izračunava se u desetinama W.

Na modelu ugljičnog dioksida pretpostavlja se uporaba cijevi promjera 2 do 10 cm. Valja napomenuti da plinski laser koji radi u kontinuiranom načinu rada ima vrlo veliku snagu. Sa stajališta operativne učinkovitosti, ovaj faktor ponekad ide u plus, međutim, kako bi se održala stabilna funkcija takvih uređaja, traže se izdržljiva i pouzdana ogledala s povećanim optičkim svojstvima. U pravilu, tehnolozi koriste metalne i safirske elemente obrađivanjem zlata.

Vrste lasera

Glavna klasifikacija podrazumijeva razdvajanje takvih lasera prema vrsti plinske mješavine. Već su spomenute značajke modela na aktivnom tijelu ugljičnog dioksida, ali su zajednički i ionski, helij-neonski i kemijski mediji. Za konstrukciju uređaja laseri s ionima zahtijevaju upotrebu materijala s visokom toplinskom vodljivosti. Posebno se upotrebljavaju metal-keramički elementi i detalji koji se temelje na berilijskoj keramici. Helium-neonski mediji mogu raditi na različitim valnim duljinama duž infracrveno zračenje i u spektru vidljive svjetlosti. Ogledala rezonata takvih uređaja razlikuju se od prisutnosti višeslojnih dielektričnih premaza.

Kemijski laseri predstavljaju posebnu kategoriju plinovitih cijevi. Oni također pretpostavljaju upotrebu plinskih smjesa kao radnog medija, ali proces stvaranja svjetlosnog zračenja osigurava kemijska reakcija. To znači da se plin koristi za kemijsku ekscitaciju. Uređaji ovog tipa su korisni u toj izravnoj pretvorbi kemijske energije u elektromagnetsko zračenje u njima.

Primjena lasera plina

Gotovo svi laseri ovog tipa razlikuju se od visokog stupnja pouzdanosti, izdržljivosti i pristupačne cijene. Ti čimbenici uzrokuju široku distribuciju u različitim granama. Na primjer, helium-neonski uređaji pronašli su primjenu u izravnavanju i poravnavanju, koji se obavljaju u rudarstvu, brodogradnji, ali iu izgradnji raznih struktura. Osim toga, karakteristike helija-neona laseri su pogodni za uporabu u organizaciji optičke komunikacije, u razvoju holografskih materijala i kvantnih giroskopova. Argonov plinski laser, čija primjena pokazuje učinkovitost u obradi materijala, nije bio izuzetak u smislu praktičnog korištenja. Konkretno, takvi uređaji služe kao pleter tvrde stijene i metala.

Ako uzmemo u obzir lasere u smislu povoljnih operativnih svojstava, mnogi korisnici primjećuju visoku usmjerenost i ukupnu kvalitetu svjetlosne zrake. Takve karakteristike mogu se objasniti malim udjelom optičkih distorzija, bez obzira na uvjete okolne temperature. Što se tiče nedostataka, velika je napetost potrebna za otključavanje potencijala plinskih medija. Osim toga, lasersko-neonski plin i uređaji koji rade na osnovi smjesa ugljičnog dioksida zahtijevaju priključak znatne električne energije. Ali, kako pokazuje praksa, rezultat se opravdava. Aplikacija pronalazi i uređaje s malom snagom i uređaje s velikim potencijalom sile.

zaključak

Mogućnosti smjesa plinskih pražnjenja u pogledu njihove primjene u laserskim instalacijama još nisu dovoljno razvijene. Ipak, potražnja za takvom opremom dugo je i uspješno narasla, formirajući odgovarajuću nišu na tržištu. Plinski laser je najčešće korišten u industriji. Koristi se kao alat za točno i točno rezanje krutih materijala. Ali postoje čimbenici koji zadržavaju distribuciju takve opreme. Prvo, to je brzo trošenje elementarne baze, što smanjuje dugovječnost instrumenata. Drugo, postoje visoke zahtjeve za osiguravanje električnog pražnjenja nužnog za formiranje snopa.