Газов лазер: описание, характеристики, принцип на работа

Основният работен компонент на всеки лазерустройството е така наречената активна среда. Той не само действа като източник на насочен поток, но в някои случаи може значително да го укрепи. Това е тази особеност и имат газови смеси, които действат като активни вещества в лазерни инсталации. В този случай има различни модели на такива устройства, които се различават по отношение на дизайна и характеристиките на работната среда. По един или друг начин газовият лазер има много предимства, които му позволяват да заеме твърдо място в арсенала на много промишлени предприятия.

Характеристики на газовата среда

Традиционно лазерите са свързани с твърдии флуидните среди, които допринасят за образуването на светлинен лъч с необходимите експлоатационни характеристики. Газът има предимства под формата на хомогенност и ниска плътност. Тези качества позволяват лазерният поток да не се нарушава, да не губи енергия и да не се разсейва. Също така газовият лазер се отличава с увеличено излъчване, чиято граница се определя само от дифракцията на светлината. В сравнение с твърдите тела взаимодействието на газовите частици се случва изключително при сблъсъци при условия на топлинно изместване. В резултат енергийният спектър на пълнежа съответства на нивото на енергия на всяка частица отделно.

Устройството за газови лазери

Класическото устройство на такива устройствае образувана от запечатана тръба с газообразна функционална среда, както и оптичен резонатор. Изпускателната тръба обикновено се изработва от корундна керамика. Той се поставя между отразяващата призма и огледалото на берилиевия цилиндър. Изпускането се извършва в две секции с общ катод при постоянен ток. Оксидантантните студени катоди най-често се разделят на две части посредством диелектрично уплътнение, което осигурява еднородност на разпределението на тока. Също така газовото лазерно устройство осигурява наличието на аноди - тяхната функция се изпълнява от неръждаема стомана, представена като вакуумна мембрана. Тези елементи осигуряват подвижна връзка на тръби, призми и държачи на огледала.

Принцип на действие

Запълване на енергията на активното тяло в газаПрилагат се електрически заряди, които се произвеждат от електродите в кухината на тръбата на инструмента. По време на сблъсъка на електрони с газови частици, те са развълнувани. По този начин се създава основата за емисиите на фотон. Принудителното излъчване на светлинни вълни в тръбата се увеличава по време на преминаването им през газова плазма. Откритите огледала в краищата на цилиндъра осигуряват основата за преобладаващата посока на светлинния поток. А полупрозрачен огледало, което е снабдено с лазер газ, избира посока лъч на фракцията на фотони, а останалата част от него е отразено в тръбата, подкрепа радиация функция.

характеристики на

Вътрешният диаметър на изпускателната тръба обикновено ее 1,5 мм. Диаметърът на оксид-танталовия катод може да достигне 48 мм с дължина 51 мм. В този дизайн работи при постоянно напрежение от 1000 V. лазерно лъчение мощност хелий-неонов е малка и, като правило, се изчислява в десети от вата.

Предлагат се модели на въглероден диоксидизползването на тръби с диаметър от 2 до 10 см. Трябва да се отбележи, че газовият лазер, работещ в непрекъснат режим, има много висока мощност. От гледна точка на оперативната ефективност, този фактор понякога се превръща в плюс, за да се запази стабилната функция на такива устройства, са необходими трайни и надеждни огледала с повишени оптични свойства. Като правило технолозите използват метални и сапфирни елементи със златопреработване.

Сортове лазери

Основната класификация предполага отделянетакива лазери по вид на газовата смес. Вече споменатите характеристики на модели на активен въглен тялото, но също така обща йон, хелий-неонов и химична среда. За конструкцията на устройството йонните газови лазери изискват използването на материали с висока топлопроводимост. По-специално се използват метал-керамични елементи и детайли, базирани на берилиева керамика. Хелий-неоновият носител може да работи при различни дължини на вълните по отношение на инфрачервеното лъчение и в спектъра на видима светлина. Огледалата на резонатора на такива устройства се отличават с наличието на многослойни диелектрични покрития.

Химическите лазери представляват отделникатегория газови тръби. Те също така приемат използването на газови смеси като работна среда, но процесът на образуване на светлинно лъчение се осигурява от химическа реакция. Това означава, че газът се използва за химическо възбуждане. Устройства от този тип са благоприятни в това, че директното превръщане на химическата енергия в електромагнитно излъчване е възможно в тях.

Приложение на газови лазери

Почти всички лазери от този тип се различаватвисока степен на надеждност, издръжливост и достъпна цена. Тези фактори доведоха до широко разпространение в различни отрасли. Например, хелий-неонови устройства са намерили приложение при операции по изравняване и подравняване, които се извършват в минното дело, корабостроенето, а също и в изграждането на различни структури. В допълнение, характеристиките на хелие-неонови лазери са подходящи за използване в организацията на оптичната комуникация, при разработването на холографски материали и квантови жироскопи. Лазерният газ с аргонов газ, чието приложение показва ефективност при обработката на материалите, не е изключение от гледна точка на практическата полза. По-специално, тези устройства служат като резбар от твърди скали и метали.

Прегледи на газови лазери

Ако разглеждаме лазерите от гледна точка на полезнитемного потребители отбелязват високата насоченост и цялостното качество на светлинния лъч. Такива характеристики могат да бъдат обяснени с малка част от оптичните изкривявания, независимо от условията на околната температура. Що се отнася до недостатъците, необходимо е много напрежение за отключване на потенциала на газовите носители. В допълнение, хелиево-неонов газов лазер и устройства, работещи на базата на смеси от въглероден диоксид, изискват свързването на значителна електрическа мощност. Но, както показва практиката, резултатът се оправдава. Приложението намира както устройства с малка мощност, така и устройства с голям потенциал за сила.

заключение

Възможностите на газовите смеси от гледна точка на тяхнотоприложенията в лазерните системи все още не са достатъчно развити. Независимо от това търсенето на такова оборудване отдавна и успешно се разраства, формирайки подходяща ниша на пазара. Газовият лазер е най-широко използван в индустрията. Използва се като инструмент за точково и точно рязане на твърди материали. Но съществуват фактори, които възпрепятстват разпространението на такова оборудване. Първо, това е бързо износване на елементарната основа, което намалява дълголетието на инструментите. На второ място, съществуват високи изисквания, за да се гарантира електрическото изхвърляне, необходимо за образуване на лъча.