Газдық лазер: сипаттамасы, сипаттамалары, жұмыс принципі

Кез келген лазерлік құрылғының негізгі компоненті - белсенді орта деп аталады. Ол бағытталған ағынның қайнар көзі ретінде ғана емес, кейбір жағдайларда да оны күшейте алады. Бұл лазерлік қондырғыларда белсенді заттар ретінде әрекет ететін газ қоспаларының ерекшелігі. Бұл жағдайда жұмыс ортасының дизайны мен сипаттамалары бойынша ерекшеленетін ұқсас құрылғылардың әртүрлі үлгілері бар. Бір жағынан, газ лазерінің көптеген артықшылықтары бар, ол көптеген өнеркәсіптік кәсіпорындардың арсеналында сенімді орын алуға мүмкіндік берді.

Газ ортасының ерекшеліктері

Дәстүрлі түрде, лазерлер қатты және сұйық орталармен байланыстырылады, олар қажетті жұмыс сипаттамалары бар жарық пучтың пайда болуына ықпал етеді. Газ біртектілік және төмен тығыздық түріндегі артықшылықтарға ие. Бұл қасиеттер лазерлік ағынның энергияны жоғалтпау үшін және таратуға емес, бұрмаланбауға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, газ лазерінің сәулелену бағытының артуымен ерекшеленеді, оның шегі тек жарық дифракциясымен анықталады . Қатты денелермен салыстырғанда, газ бөлшектерінің өзара әрекеті жылу алмастыру жағдайында тек қақтығыстарда болады. Нәтижесінде толтырғыштың энергетикалық спектрі әрбір бөліктің энергетикалық деңгейіне сәйкес келеді.

Газ лазерлерінің құрылысы

Мұндай құрылғылардың классикалық құрылғысы газ тәрізді функционалды ортада, сондай-ақ оптикалық резонатормен тығыздалған түтікпен жасалады. Шығару түтігі әдетте корунд керамикасынан жасалған. Ол бериллий цилиндріндегі шағылысатын призмалар мен айна арасында орналасады. Шығару тұрақты ток кезінде жалпы катодты екі бөлікте орындалады. Оксидантантал суық катодты жиі екі бөлікке диэлектрлік тығыздауыш арқылы бөлінеді, бұл токтардың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Сондай-ақ, газ лазерінің құрылғысы анодтардың болуын қамтамасыз етеді - олардың функциясы вакуумдық сөрелер түрінде ұсынылған баспайтын болаттан орындалады. Бұл элементтер түтіктер, призмалар мен айна ұстағыштардың жылжымалы байланысын қамтамасыз етеді.

Жұмыс принципі

Газдағы белсенді дененің энергиясын толтыру үшін электр тогының электродтарымен аспаптың түтікшесінде шығарылатын электр разрядтары қолданылады. Электрондардың газ бөлшектерімен соқтығысуы кезінде олар қозғалады. Осылайша, фотонды шығаруға негіз жасалады. Түтіктегі жеңіл толқындардың мәжбүрлеп шығарылуы газ плазмасы арқылы өту кезінде артады. Цилиндрдің ұштарындағы ашық айналар жарық ағынының басым бағыты үшін негіз болып табылады. Газ лазермен қамтамасыз етілген жартылай мөлдір айна, бағытталған сәуленің ішіндегі фотонды үлесін алады, ал қалған бөлігі радиацияның функциясын қолдайтын түтіктің ішінде көрінеді.

Сипаттамалары

Шығару түтігінің ішкі диаметрі әдетте 1,5 мм. Катодтың тотығы-танталының диаметрі ұзындығы 51 мм болатын 48 мм-ге дейін жетуі мүмкін. Дизайн 1000 В кернеумен тікелей ток әсерімен жұмыс істейді. Гелий-неон лазерінде сәулелену қуаты кішкентай және әдетте W-тің оннан бастап есептеледі.

Көміртегі диоксиді бойынша модельдер диаметрі 2-ден 10 см-ге дейін құбырларды пайдалануды болжайды.Бұл режимде үздіксіз жұмыс істейтін газ лазерінің өте жоғары қуаты бар. Операциялық тиімділік тұрғысынан бұл фактор кейде плюске ауысады, бірақ мұндай құрылғылардың тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін оптикалық қасиеттері бар ұзақ және сенімді айналар талап етіледі. Әдетте технологтар металл және сапфир элементтерін алтынмен өңдейді.

Лазер түрлері

Негізгі жіктеу осы лазерлерді газ қоспасының түрімен бөлуді білдіреді. Көміртегі диоксиді белсенді органындағы үлгілердің ерекшеліктері бұрын-соңды айтылған, бірақ сонымен қатар иондық, гелий-неон және химиялық орталар кең тараған. Құрылғының құрылысы үшін ион газ лазерлері жоғары жылуөткізгіштігі бар материалдарды пайдалануды талап етеді. Атап айтқанда, бериллий керамикасына негізделген металл-керамикалық элементтер мен бөлшектер қолданылады. Гелио-неонды медиа инфрақызыл сәулелену және көрінетін жарық спектрі бойынша түрлі толқын ұзындығы бойынша жұмыс істей алады. Осындай құрылғылардың резонаторының айналары көп қабатты диэлектрлік жабындардың болуымен ерекшеленеді.

Химиялық лазерлер газ түтігінің жеке санатын білдіреді. Олар сондай-ақ жұмыс ортасы ретінде газ қоспаларын пайдалануды қабылдайды, бірақ жарық сәулелену процесі химиялық реакция арқылы қамтамасыз етіледі. Яғни химиялық қозғау үшін газ қолданылады. Осы типтегі құрылғыларда химиялық энергияның электромагниттік сәулеленуіне тікелей түрлендіруі мүмкін.

Газ лазерлерін қолдану

Осы типтегі барлық лазерлердің сенімділігі, ұзақ мерзімділігі және қол жетімді бағасы жоғары дәрежеде ерекшеленеді. Бұл факторлар түрлі салалардағы кең таралуына себеп болды. Мысалы, гелий-неон құрылғылары тау-кен өндіру, кеме жасау, сондай-ақ әртүрлі құрылыстарды салу кезінде орындалатын тегістеу және теңестіру операцияларында қолдануға ие болды. Сонымен қатар, гелия-неон лазерінің сипаттамалары оптикалық байланыстарды ұйымдастыруда, голографиялық материалдар мен кванттық гироскоптардың дамуында қолдануға жарамды. Қолданбалы материалдарды өңдеуде тиімділік танытатын аргон газ лазеры практикалық қызметке қатысты емес. Атап айтқанда, мұндай құрылғылар қатты тастар мен металдардан жасалған.

Газ лазерлерінің пікірлері

Егер лазерлерді тиімді пайдалану сипаттамалары бойынша қарастырсақ, көптеген пайдаланушылар жарық сәулесінің жоғары бағыттылығы мен жалпы сапасын атап өтеді. Мұндай сипаттамалар қоршаған ортаның температуралық жағдайларына қарамастан, оптикалық бұрмаланулардың шағын бөлігімен түсіндіріледі. Кемшіліктерге келетін болсақ, газ медиасының әлеуетін ашу үшін үлкен шиеленіс қажет. Сонымен қатар, гелий-неон газ лазерлі және көмірқышқыл газ қоспалары негізінде жұмыс істейтін құрылғылар айтарлықтай электр қуатын қосуды талап етеді. Бірақ тәжірибе көрсеткендей, нәтиже өзін ақтайды. Қолданба қуатты қуат әлеуеті жоғары аспаптарды және құралдарды табады.

Қорытынды

Лазерлі қондырғыларда оларды қолдану тұрғысынан газ шығаратын қоспалардың мүмкіндіктері жеткілікті түрде дамымаған жоқ. Дегенмен, осындай жабдыққа деген сұраныс нарықта тиісті орынды қалыптастырып, ұзақ және сәтті өсіп келеді. Газдық лазер өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Қатты заттарды кесу және дәл кесу құралы ретінде қолданылады. Бірақ осындай жабдықтарды бөлуді тоқтататын факторлар бар. Біріншіден, бұл элемент базасының тез тозуы, бұл құралдардың ұзақ мерзімін азайтады. Екіншіден, пучка қалыптастыру үшін электрлік разрядты қамтамасыз ету үшін жоғары талаптар бар.