Лазеры на парах меди

19

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Кафедра РФ

Реферат

На тему:

«Лазеры на парах меди»

Выполнил: ст. гр.

Проверил:

Алчевск, 2009

Содержание.

• Введение
• Развитие лазеров на парах металлов.
• Развитие лазеров на парах меди в России (СССР)
• Разработка и исследование первых промышленных отпаянных саморазогревных лазерных активных элементов на парах меди
• Конструкция, параметры и недостатки отпаянного саморазогревного АЭ ТЛГ-5 первого промышленного ЛПМ Криостат
• Применение лазеров на парах меди
• Двухканальный отпаянный лазер на парах меди «КАРЕЛИЯ» с высоким качеством излучения
• Отпаянный лазер на парах меди «Курс»
• Медицинские установки «Янтарь-2Ф», «Яхрома-2» и «Яхрома-Мед»
• Характеристика энергетических уровней лазеров на парах меди
• Список литературы
• Введение
• Лазеры на парах меди в настоящее время обладают наибольшей средней мощностью излучения в видимой области спектра. Естественно, что возможности использования этих лазеров весьма широки: диапазон их применения охватывает не только практически все научно-технические области, но и жизненно важные - медицину, биологию, экологию. На сегодняшний день лазеры на парах меди начинают все больше применяться в промышленных технологиях, например для разделения изотопов и микрообработки материалов. Для успешного решения подобных задач необходимо всестороннее изучение характеристик лазеров на парах меди и непрерывное расширение их промышленного производства.
• Лазер на парах меди (ЛПМ), генерирующий излучение в видимой области спектра с длинами волн 510,6 и 578,2 нм (зеленая и желтая линии), относится к одному из наиболее привлекательных и развивающихся классов газовых лазеров - к лазерам на самоограниченных переходах атомов металлов (ЛПМет). Они работают в импульсном режиме и генерируют на переходах с резонансного (R) на метастабильные (М) уровни. Поэтому их называют еще RM-лазерами или лазерами с RM-переходами. С момента получения первой генерации в ЛПМет прошло уже четыре десятилетия. За это время усилиями целого ряда научных коллективов, прежде всего России (СССР) и США, были установлены основные физические принципы работы, созданы методы конструирования современных лазеров и определены основные области их применения.
• Самым эффективным из ЛПМет источником когерентного излучения является ЛПМ. Широкие возможности применения ЛПМ в науке, технике и медицине объясняют неослабевающий интерес к этому лазеру. ЛПМ обладает уникальным сочетанием выходных параметров: высокой частотой повторения импульсов (ЧПИ) излучения E-30 кГц и относительно высокой средней мощностью A-750 Вт при КПД 0,5-2% на относительно коротких волнах E10,6 и 578,2 нм. ЛПМ отличает короткая длительность импульсов излучения и большие усиления активной среды (КЯ-Ю2 Дб/м), относительно низкая энергия в импульсе 1-100 мДж и, наоборот, высокая пиковая мощность A0-1000 кВт), расходимость близкая к дифракционной и дифракционная.
• Развитие лазеров на парах металлов
• Первую генерацию на самоограниченных ЛПМет получили в 1965 г. американские ученые Г. Р. Фоулес и В. Т. Сильфаст на парах свинца в красной области видимого спектра - на длине волны Л = 722,9 нм. В том же году М. Пильтч, В.Т. Вальтер, Н. Солимен, Г. Гоулд и В. Р. Беннет получили генерацию на парах марганца, в 1966 г. - на парах меди и золота. На переходах атомов меди (А = 510,6 и 578,2 нм) были достигнуты наилучшие результаты.
• На исследования и разработку эффективного ЛПМ были затрачены большие финансовые и материальные ресурсы. Первая конструкция лазеров на парах меди и золота (ЛПМ и ЛПЗ) представляла собой керамическую трубку из окиси алюминия (А12Оз) с внешней электрической печкой, разогреваемой до 1500 °С и наполняемой буферным газом гелием. Пиковая мощность на зеленой линии (А = 510,6 нм) при длительности импульса 20 не (на полувысоте) достигала 1,2 кВт при КПД лишь 0,1%. Коэффициент усиления на зеленой линии составил 58 дБ/м, на желтой - 42 дБ/м. При использовании в источнике питания тиратронного коммутатора (вместо искрового разрядника) и газоразрядной трубки, диаметр которой равен 10 мм и длина 800 мм, средняя мощность выходного излучения ЛПМ возрастала до 20 мВт на ЧПИ 660 Гц. В ЛПМ с большим диаметром канала E0 мм) были получены невиданные до того пиковая мощность и КПД: 40 кВт и 1,2% соответственно [45, 46]. При ЧПИ 1 кГц средняя мощность излучения достигла 0,5 Вт. Первый теоретический анализ ЛПМ был опубликован в 1967 г. [47].
• Развитие лазеров на парах меди в России (СССР)
• Малые значения мощности генерации объясняли принципиальным ограничением повышения ЧПИ. Считалось, что релаксация нижних лазерных (метастабильных) уровней атомов металлов происходит только на стенках разрядной трубки, куда они попадают за счет диффузии. И уже при диаметрах канала 20-40 мм даже в случае низких давлений буферного газа A0-30 ммрт. ст.) ЧПИ не может превышать 1 кГц. Наличие в конструкции лазера внешней высокотемпературной нагревательной печки также снижало КПД и обесценивало преимущества высокоэффективной генерации на RM-переходах атомов металлов.
• В самом начале ЛПМ использовался как усилитель яркости изображения. В целях расширения диапазона применения требовалось улучшение качества его выходного излучения. С 1971 г. велись поиски оптических систем, формирующих в ЛПМ пучки излучения с малой расходимостью, в результате расходимость излучения была снижена примерно в 30 раз. Эти пионерские основополагающие работы американских ученых явились толчком к интенсивному исследованию ЛПМет во многих странах (США, Россия (СССР), Англия, Франция, Австралия, Израиль, Болгария, Япония, Китай, Индия и др).
• В России (СССР) первые успехи в исследовании ЛПМет были получены в Физическом институте АН СССР им. П. Н. Лебедева. В начальный период, в основном, усилиями сотрудников этого института были проведены широкие исследования лазеров на парах различных металлов - свинца, золота, бария, марганца, меди. В конструкциях активных элементов (АЭ) в качестве газоразрядного канала использовались керамические трубки из А12Оз, внешней оболочкой служили кварцевые трубки, катодом и анодом - электроды от импульсных ламп-вспышек. Между разрядным каналом и оболочкой располагался мелкодисперсный теплоизолятор из окиси циркония (ZrO2). К торцам оболочки были приклеены оптические окна, через которые осуществлялся выход лазерного излучения. В 1971-1972 гг. А. А. Исаевым, М.А. Казаряном, Г. Г. Петрашом в ФИАНе был продемонстрирован первый в мире практический многоваттный ЛПМет.
• Параллельно с ФИАН им. П. Н. Лебедева большой вклад в развитие саморазогревных ЛПМет на RM-переходах внесли Томский государственный университет (ТГУ) и Институт оптики атмосферы (ИОА) СО РАН (Томск). В 1975-1980 гг. были разработаны саморазогревные ЛПМ серии <Милан>, а затем CuBr-лазеры типа <Малахит> с отпаянными АЭ и на их основе - системы для шоу-развлечений, медицинские, лидарные и навигационные установки. Конструкция АЭ ЛПМ и ЛПЗ представляет собой кварцевую трубку в качестве внешней вакуумноплотной оболочки, внутри которой соосно установлен керамический разрядный канал из ВеО. Пространство между каналом и оболочкой заполнено теплоизолятором из ZrO2. В CuBr-лазере используются разрядные трубки из кварца.
• Разработка и исследование первых промышленных отпаянных саморазогревных лазерных активных элементов на парах меди
• В активной среде АЭ импульсного ЛПМ максимальная генерация обеспечивается при температурах разрядного канала 1500-1600°С, когда концентрация атомов меди составляет 1015-1016 см~3. Поэтому при создании АЭ, обладающих высокой эффективностью (мощностью и КПД), долговечностью, сохраняемостью и стабильными воспроизводимыми параметрами, предъявляются повышенные требования к его отдельным элементам, узлам и конструкции в целом. Выбор материалов элементов конструкции АЭ ограничивается комплексом жестких требований: они должны иметь высокую термическую устойчивость, химическую стойкость и взаимную совместимость при высоких температурах, стойкость против действия расплавленной меди, малое газоотделение, низкую теплопроводность, высокую механическую прочность и вакуумную плотность при длительной работе в условиях высоких температур, нетоксичность, приемлемую стоимость.
• В основу конструкции промышленных отпаянных АЭ на парах меди заложен принцип саморазогрева при внутривакуумном расположеним теплоизолятора, предложенный в 1974 г. совместно сотрудниками ФИАН СССР им. П. Н.Лебедева и НПП <Исток>. Конструкция саморазогревного АЭ представлена на рис. 2.1. АЭ состоит из разрядного канала /, электродных узлов 2, активного вещества (меди) 3, вакуумноплотной оболочки 4, тугоплавкого порошкового теплоизолятора 5 и окон 6 для выхода лазерного излучения. В соединении 7, между торцами разрядной трубки / и электродными узлами 2, имеется зазор. Зазор обеспечивает откачку газа из объема теплоизолирующего элемента 5. Во избежание попадания теплоизолирующего порошка в активный объем (разрядный канал) размер зазора должен быть меньше размера частиц порошка. В саморазогревном АЭ разогрев разрядного канала с активным веществом до рабочей температуры происходит за счет энергии импульсного разряда, возбуждающего пары меди.
• Конструкция саморазогревного АЭ: 1 - разрядный канал; 2 - электродные узлы; 3 - рабочее вещество; 4 - вакуумноплотная оболочка; 5 - тугоплавкий порошковый теплоизолятор; 6 - выходные окна; 7 - соединительные узлы
• Конструкция, параметры и недостатки отпаянного саморазогревного АЭ ТЛГ-5 первого промышленного ЛПМ Криостат
• В ходе выполнения ОКР <Криостат-1> A974-1975 гг.) был разработан первый в СССР и в мире промышленный импульсный ЛПМ <Криостат> с отпаянным саморазогревным АЭ ТЛГ-5 и высоковольтным тиратронным (ТГИ 1-2000/35) источником питания ИП-18.
• ЛПМ <Криостат> - водоохлаждаемый, с расходом воды 3 + 0,5 л/мин. Высоковольтный модулятор накачки ИП-18 выполнен по прямой электрической схеме, в которой тиратрон ТГИ1-2000/35, АЭ ТЛГ-5 и накопительный конденсатор с емкостью Снак = 2200 пФ образуют единый разрядный контур. Обострительный конденсатор, подключенный параллельно АЭ, имеет емкость СОб = 100 пФ. ЛПМ <Криостат> с условным обозначением ЛПМИ-75 в 1975 г. демонстрировался на Международной выставке в Мюнхене ((Германия). Лазер использовался в основном для накачки перестраиваемого по длинам волн ЛРК типа ЛЖИ-504 (Л = 530-900 нм). Основные параметры ЛПМ <Криостат> следующие: оптимальная ЧПИ 10 кГц, средняя мощность излучения 3-6 Вт, диаметр пучка излучения 12 мм, время готовности 60 мин, мощность, потребляемая от выпрямите- выпрямителя ИП-18, 2,3-2,5 кВт (питание от трехфазной сети), минимальная наработка АЭ не менее 200 ч, срок сохраняемости 5 лет, габаритные размеры АЭ: диаметр и длина 80 и 1300 мм, масса 5 кг, для излучателя размеры 1680 х 240 х 300 мм и масса 50 кг, и для ИП-18 - соответственно 600 х 600 х 1700 мм и 350 кг. Излучатель включает в себя АЭ ТЛГ-5 с коаксиальным кожухом охлаждения, несущий алюминиевый двутавр и зеркала оптического резонатора с механизмами юстировки на торцах. <Глухое> вогнутое зеркало резонатора с многослойным диэлектрическим покрытием (коэффициент отражения превышает 99%) имеет радиус кривизны R = 5 м, выходное зеркало представляет собой плоскопараллельную пластину из стекла К8 с коэффициентом отражения 8%. Источник питания ИП-18 состоит из блока высоковольтного трансформатора и выпрямителя, блока регулировки напряжения, под модулятора, высоковольного модулятора, блока вентиляторов и системы водяного охлаждения.
• Высокие удельные массогабаритные показатели (на единицу мощности) выходного излучения являются одним из заметных недостатков этого ЛПМ. Конструкция АЭ ТЛГ-5 (рис. 2.2) аналогична конструкции разогревного АЭ с внутривакуумным расположением теплоизолятора
• Конструкция отпаянного саморазогревного АЭ ТГЛ-5: / - разрядный канал; 2 - генераторы паров меди; 3 - конденсоры паров меди; 4 - электродные узлы; 5 - комбинированный теплоизолятор; 6 - вакуумноплотная оболочка; 7 - выходные окна.
• В качестве материала разрядного канала / выбрана керамика марки А-995 с содержанием AI2O3 99,8% ,2% - MgO). Канал секционированный, состоит из семи керамических трубок с внутренним диаметром 12 мм, соединенных между собой керамическими втулками с внутренним диаметром 15 мм. В местах соединений, на внутренней поверхности соединительных втулок, установлено шесть кольцевых генераторов паров меди 2. Каждый из генераторов конструктивно представляет собой молибденовое кольцо, внутрь которого вставлена 8-витковая спираль из медной проволоки марки MB диаметром 0,8 мм. Масса меди в каждом генераторе около 2 г. При рабочей температуре расплавленная медь растекается по поверхности молибденового кольца, уменьшая перекрытие апертуры разрядного канала. На концах разрядного канала расположены молибденовые цилиндрические конденсоры паров меди 3 большого диаметра. Конденсоры изолированы от электродных узлов 4 с помощью керамических втулок. Для обеспечения стабильного горения импульсно-периодического разряда в смеси буферного газа неона и паров меди применены вольфрам-бариевые (W-Ba) катоды.
• Межэлектродное расстояние составляет 900 мм при габаритном размере АЭ примерно 1220 мм.
• Двухслойный теплоизолирующий элемент 5, расположенный между разрядным каналом / и вакуумноплотной стеклянной оболочкой 6 диаметром 70 мм, при потребляемой мощности 2,3-2,5 кВт от выпрямителя источника питания ИП-18 поддерживает оптимальную рабочую температуру стенки разрядного канала (~ 1550°С) в процессе длительной наработки. Внешний слой теплоизолятора выполнен из волокнистого каолинового материала ВК-1 с диаметром волокна менее 4 мкм, а внутренний, непосредственно прилегающий к разрядному каналу, - из электрокорундового шлифпорошка № 12 с размерами частиц более 80 мкм (процентное содержание таких частиц превышает 97%). Шлифпорошок с такими размерами частиц выбран из тех соображений, чтобы он не высыпался в разрядный канал через зазоры в его соединениях. Содержание AI2O3 в шлифпорошке № 12 составляет 96,7-99,45%, т. е. близко к содержанию его в разрядной трубке. Химический состав ВК-1: 50-45% AI2O3 и 45-50% SiO2. Теплофизические свойства материала ВК-1 существенно превосходят свойства шлифпорошка №12, но рабочая температура его не более 1100°С. Через полированные окна 7 из увиолевого стекла УТ-49 идет выход лазерного излучения. Выходные окна приварены пламенем газовой горелки к концевым секциям из стекла С52-1. Основные проблемы, как показали исследования в рамках НИОКР <Криостат>, которые необходимо решить для обеспечения долговечности саморазогревных АЭ в отпаянном режиме работы и высокой стабильности выходных параметров излучения, - это сохранение чистоты газовой среды (Ne + Си) и поверхности катода, защита выходных
• Применение лазеров на парах меди
• Двухканальный отпаянный лазер на парах меди «КАРЕЛИЯ» с высоким качеством излучения
• Двухканальный ЛПМ «Карелия» был разработан в 1986 г. Этот ЛПМ работает по схеме ЗГ - ПФК - УМ (см. гл. 5). Цель разработки - создание ЛПМ со средней мощностью излучения в пучке дифракционного качества не менее 20 Вт. К началу разработки был проведен большой объем теоретических и экспериментальных исследований энергетических, пространственных и временных характеристик излучения ЛПМ и создан первый промышленный отпаянный АЭ «Кристалл» марки ГЛ-201 A982 г, суммарная средняя мощность излучения которого при эффективной накачке превышала 20 Вт, гарантированная наработка достигала 1000 ч. К этому времени стало ясно, что по совокупности своих свойств ЛПМ является практически идеальным инструментом не только для накачки перестраиваемых по длинам волн лазеров на растворах красителей, применяемых в технологических комплексах для разделения изотопов, но и для прецизионной микрообработки целого ряда материалов, используемых, например, для изделий электронной техники.
• На основе излучателя «Карелия» в 1990 г. был создан модернизированный излучатель «Карелия-М» с двумя АЭ ГЛ-201Д. В качестве ЗГ был применен маломощный АЭ «Кулон» марки ГЛ-204. АЭ ГЛ-201Д были установлены в водоохлаждаемые стальные теплосъемники, ГЛ-204 - в алюминевый теплосъемник, к торцам которого прикреплены механизмы юстировки зеркал телескопического HP. ЗГ с ПФК установлены между УМ. Питание ЗГ осуществлялось от тиратронного источника ИП-18, питание УМ - от двухканального лампового источника ИПЛ-10-001. Синхронизация системы производилась от генератора поджигающих импульсов источника питания ИПЛ-10-001. При оптимальных потребляемых мощностях АЭ с ЧПИ 12,5 кГц (ГЛ-204 - 1 кВт, ГЛ-201Д - 4,3 кВт) выходная мощность излучения составила 70 Вт Qреал = 0,4 мрад) с практическим КПД 0,92%. При использовании в излучателе <Карелия-М> в качестве УМ двух АЭ ГЛ-201Д32 с диаметром разрядного канала 32 мм при ЧПИ 10 кГц выходная мощность излучения равнялась 105 Вт (QРеал = °'3 мРаД) с практическим КПД 1%. Питание АЭ ГЛ-201Д32 осуществлялась от лабораторных тиратронных источников питания. Потребляемая мощность от выпрямителя источника питания одного АЭ была 5 кВт, второго - 5,5 кВт.
• Отпаянный лазер на парах меди «Курс»
• В НПП «Исток» в период до 1990 г. было выпущено около 100 промышленных отпаянных ЛПМ «Криостат» (ЛГИ-201), большая часть которых комплектовалась перестраиваемым по длинам волн лазером на растворах красителей марки ЛЖИ-504 (Л = 530-900 нм). Но из-за низкой эффективности (КПД 0,15-0,25%, Ризл = 3-6 Вт) и малой гарантированной наработки (~ 200 ч), плохого качества излучения (Qреал ~ 3 мрад) применение отпаянного лазера ЛГИ-201 стало нецелесообразным.
• В 1990 г. был разработан промышленный отпаянный ЛПМ «Курс» (ЛГИ-202), выходные параметры которого были в несколько раз выше. Основное внимание уделялось повышению энергетических параметров, надежности и качества излучения при сохранении потребляемой мощности. Лазер ЛГИ-202 состоит из модернизированного источника питания ИП-18 и цилиндрического излучателя «Клен» (ИЛГИ-202) с отпаянным АЭ ГЛ-201. Питание лазера осуществляется от трехфазной сети с напряжением 220/380 В. Мощность, потребляемая лазером от сети, составляет не более 4,2 кВт, охлаждение водяное. Гидротракт лазера последовательно проходит через источник питания и излучатель. Расход воды для эффективного охлаждения тиратрона ТГИ1-2000/35 в источнике питания и корпуса излучателя составляет 4-5 л/мин.
• Внешний вид ЛПМ «Курс»
• Всего выпущено пять лазеров ЛГИ-202 с АЭ на парах золота. Лазеры этого класса находят применение в локационных и навигационных установках, в проекционной микроскопии и цветном телевидении, в онкологии, дерматологии, косметологии.
• Медицинские установки «Янтарь-2Ф», «Яхрома-2» и «Яхрома-Мед»
• Медицинские установки «Янтарь-2Ф» и «Яхрома-2» разработаны на основе ЛПМ «Курс» (ЛГИ-202), конструкция и параметры, которого приведены выше. Прибор «Янтарь-2Ф» разработан в 1991 г., «Яхрома-2» - в 1994 г. Они являются первыми отечественными высокоинтенсивными импульсными лазерными приборами в видимой области спектра (Л = 0,51-0,67 мкм), предназначенными для применения в медицине.
• Медицинская установка <Янтарь-2Ф> была предназначена в основном для внутрисосудистого разрушения участков с атеросклеротическими поражениями (в нижних конечностях, в сердце, в головном мозге и др.). Она может быть использована при внутриполостном лечении в оториноларингологии, гинекологии, проктологии, урологии и других разделах практической медицины. Установка включает ЛПМ «Курс», оптико-согласующий модуль, электромеханический затвор, измерительный блок, передающий световодный кабель, дистальный световод, клинический блок, педаль с электрическим кабелем для дистанционного управления, средства для обновления концов световода, защитный экран и защитные очки.
• Медицинские установки, в которых используется излучение ЛПМ, стали успешно применяться в дерматологии и косметологии для лечения сосудистых и пигментных дефектов кожи: они позволяют проводить селективную фотокоагуляцию (фототермолиз). Фототермолиз основан на избирательном поглощении лазерного излучения на определенной длине волны, что приводит к локальному разрушению одного из компонентов поврежденной биологической ткани. Эффективному лечению с помощью излучения ЛПМ на длине волны 0,58 мкм поддаются следующие сосудистые патологии: гемангиомы, ангиомы, телеангиэктазия; на длине волны 0,51 мкм - пигментные патологии: Cafeau-Lait, веснушки, лентиго, невусы, себорейный кератоз и «винные» пятна.
• Характеристика энергетических уровней лазеров на парах меди
• Общая схема энергетических уровней и излучательных (прямая стрелка) и безизлучательных (волнистая стрелка) переходов лазера на парах металла, работающего в режиме самоограничения, заштрихованной стрелкой обозначен электронный удар.
• На рис.3 показаны участвующие в процессе генерации уровни энергии двух наиболее важных лазеров указанной категории - лазеры на парах меди и золота. С точки зрения электронной конфигурации уровни Cu и Au весьма схожи. Основное состояние 2S1/2 атома меди соответствует конфигурации 3d104s. Когда внешний 4s электрон забрасывается на следующий, более высокий 4р-уровень, заселяются возбуждённые уровни 2P1/2 и 2P3/2. Эти уровни сильно связаны с основным состоянием дипольно разрешённым переходом. Уровни 2D3/2 и 2D5/2 соответвуют конфигурации Зd94s2, имеющей более низкую энергию, а переходы 2D-->2S1/2 дипольно запрещены. Атомы меди из состояния 2р быстро (время жизни порядка 7нс) релаксируют посредством спонтанного излучения в основное состояние 2S1/2, в то время как время релаксации уровней 2D намного больше (около 0,5мкс), поскольку этот переход разрешён слабо. Однако при температурах, которые используются в медном (Т = 1500°С) и золотом (Т = 1650°С, т.к. золото является менее тягучим веществом) лазерах, давление паров достаточно высокое( ~ 0,1 мм.рт.ст.), так что вследствие захвата излучения релаксации по каналу 2p--> 2S1/2 не происходит. Таким образом, единственный эффективный канал релаксации проходит через состояние 2D. Релаксация населённости уровня 2D осуществляется посредством дезактивации на стенках, если внутренний диаметр трубки невелик (<2см). Для трубок больших размеров было показано, что важную роль играет сверхупругое столкновение е + Cu(2D)-->e + Cu(2s1/2). В обоих случаях соответствующее время релаксации очень большое (несколько десятков микросекунд).
• Отсюда следует, что генерация на парах меди может осуществляться как на переходе 2P3/2--> 2D5/2 (зелёный), так и на 2P1/2-->2D3/2 (жёлтый). Генерация в парах золота происходит в основном на красном переходе (2P1/2-->2D3/2) поскольку УФ - переход (2P3/2--> 2D5/2) оканчивается на состоянии 2D5/2, которое при рабочей температуре в значительной степени заселено.
• Уровни энергии атомов меди и золота, участвующие в лазерной генерации.
• Лазеры на парах меди работают со средней выходной мощностью до 40 Вт в импульсно периодическом режиме с длительностью импульса порядка 20 нс и с частотой повторения импульсов до 20 кГц. На сегодняшний день они являются самыми эффективными (КПД ~ 1%) лазерными источниками в зелёной области спектра. Этот относительно большой КПД связан с высокой квантовой эффективностью медного лазера ~ 55%, так и с большим сечением перехода 2р--> 2s1/2 при электронном ударе.
• Нами использовался малогабаритный лазер на парах меди с воздушным охлаждением типа "Фемта". Ниже приводятся некоторые технические параметры данного лазера.
• Частота повторения импульсов от 8 кГц до 12 кГц
• Средняя мощность излучения не менее 2 Вт
• Длительность импульсов генерации 15 нс
• Пиковая мощность излучения 50 кВт
• Диаметр лазерного пучка 12 мм
• Энергетическая расходимость пучка лазерного излучения 0,5 мрад
• Ресурс лазерной трубки 1000 час
• Габаритные размеры
• блока питания 500х500х300 мм
• излучателя 825х180х300 мм
• Вес
• блока питания 35 кг
• излучателя 15 кг
• Конструктивно лазер состоит из излучателя и блока питания соединенных кабелем.
• Излучатель состоит из корпуса, внутри которого на направляющих размещены оптический резонатор и активный элемент лазера на парах меди (трубка "Кулон", изготовитель НПО "ИСТОК").
• Оптический резонатор излучателя - неустойчивый телескопического типа (заднее зеркало - сферическое, R = 1,4 м; выходное - сферическое R = 0,5 м), или устойчивый с плоскими зеркалами. Зеркала помещены в юстируемые оправы.
• Активный элемент представляет собой керамическую трубку со встроенными электродами, генераторами меди и окнами для выхода излучения на торцах, заполненную буферным газом. Нагрев разрядного канала с генераторами меди производится от источника питания импульсами амплитудой 10 кВ и длительностью 150 - 200 нс. По мере прогрева трубки давление паров меди в канале увеличивается. Оптимальное давление паров меди, соответствующее наибольшей мощности генерации лазера, достигается при температуре канала около 1600°С.
• Для принудительного воздушного охлаждения активного элемента и деталей резонатора в корпусе излучателя также размещен вентилятор.
• Список литературы
• 1) «Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применения» Григорянц, Каразян, Лябин. М., Физматлит.
• 2) "Эффективный лазер на парах меди с высокой средней мощностью генерации". А.А.Исаев, М.А. Казарян, Г.Г. Петраш. Письма в ЖЭТФ.1972, т. 16, с.40.
• 3) Г.С. Ландсберг. "Оптика". Изд. "Наука",1976, с.816-820.
• 4) "Лазерная диагностика в биологии и медицине". А.В. Приезжев, В.В. Тучин, Л.П. Шубочкин. Изд. "Наука", Москва, 1989 г.,238 с.