СО2- лазер. Вариант 3
Дальнейшее развитие СО2-лазер получил в ходе исследований влияния третьего электрода на процессы предионизации в рабочем объеме лазера. При этом упрощается конструкция лазера и, благодаря применению массивных электродов, устраняются потери энергии на резисторах, как это имеет место в конструкции лазера Бальо.
Вся конструкция лазера монтируется в массивном ящике, рамка которого склеивается из листов оргстекла толщиной 15 мм. Рамка закрывается двумя дюралевыми листами толщиной 5 мм, один из которых служит дном, а другой- крышкой. К обоим дюралевым листам прикручиваются дюралевые электроды, а также искровой разрядник, накопительные и пикинг-конденсаторы. Вдоль электродов закрепляются два провода, формирующие предионизацию. По торцам ящика установлены зеркала резонатора. На одном из торцов монтируются также газовые штуцера для откачки объема ящика и подачи в него рабочего газа.
Монтажная схема лазера
Принципиальная электрическая схема лазера
Накопительный конденсатор составлен из шести параллельно подключенных керамических конденсаторов ( 2,7 нФ х 40 кВ ). Пикинг-конденсатор составлен из шести параллельно подключенных керамических конденсаторов ( 920 пФ х 40 кВ ). Два конденсатора 590 пФ служат для подачи напряжения на провода формирования предионизации.Электроды изготовлены из дюралевых плит размером 5 х 2 х 40 см, края которых со стороны разрядной области обработаны напильником и шлиф-бумагой до образования полукруглого профиля. Расстояние между электродами равно 1,5 см, что дает разрядный объем ( 1,5 х 1,5 х 35 см ) примерно 79 см3. Провода предионизации выполнены из стального провода диаметром 0,25 мм и размещаются симметрично вдоль разрядной области на расстоянии 2 см друг от друга. Эти провода приклеиваются к брускам из оргстекла. Все клеевые соединения в ящике лазера выполняются силиконовым герметиком. Неуправляемый искровой разрядник имеет электроды, изготовленные из гаек М8 типа ,,колпак,, которые заключены в трубку из оргстекла. Расстояние между электродами разрядника выставлено на напряжение пробоя 25 кВ ( ~ 10 кВ ). Резонатор лазера состоит из позолоченного 100%- зеркала и выходного окна из германиевой пластинки. Зеркало и окно герметизируются силиконовыми кольцами и прикручиваются к корпусу винтами, которые позволяют осуществить юстировку резонатора.
Для работы лазера выбрана стандартная смесь из углекислого газа, азота и гелия в соотношении 1:1:8 соответственно. К сожалению, схема предионизации не оправдала надежд. Однородный объемный разряд возникал только при давлении рабочего газа ниже 100 мБар. При повышении давления начинают возникать отдельные искры, и где-то при 150 мБар объемного разряда больше нет, и наблюдаются лишь искры.
Работа СО2-лазера
Таким образом, от столь желанной работы лазера при атмосферном давлении рабочего газа пришлось полностью отказаться. При таких условиях, конечно же, невозможна лазерная генерация, и даже при пониженном давлении лазер работал не стабильно, а выходная энергия луча составляла где-то 2 мДж. Быть может, причина тому- слишком большое расстояние между электродами предионизации ( ~ 2 см ), изменить которое было невозможно.