СО2- лазер. Вариант 4.
Действенным методом получения однородного объемного разряда является использование УФ-излучения, возникающего при образовании поверхностного разряда. Формирователь поверхностного разряда просто подключается параллельно электродам лазера. Изменяя расстояние между электродами предыонизатора и расстояние между электродами лазера, можно найти такое положение, когда объемный разряд формируется лишь при наличии поверхностного разряда. Таким образом, отпадает необходимость в сложных схемах задержки и поджога разряда. Этот метод, успешно применяемый в азотном лазере, был проверен на небольшом СО2- лазере.
Лазер монтировался в ящике из оргстекла, который герметизировался резиновой лентой ( на фото- красная рамка ). Хотя давление рабочего газа (He:N2:CO2 ~ 8:1:1 ) лазера близко к атмосферному, все же имеет смысл откачать воздух из ящика, чтобы устранить вредное воздействие кислорода на работу лазера.
 Конструкция СО2- ТЕА-лазера
Слева на фото- разрядный промежуток лазера с двумя пикинг-конденсаторами ( 590 пФ х 40 кВ ). Справа на фото- два накопительных конденсатора ( 2,7 нФ х 40 кВ ) и зарядный дроссель. Слева внизу фото- 100%- зеркало ( позолоченная стеклянная пластинка ) и справа от нее- неуправляемый искровой разрядник, рассчитанный на напряжение пробоя 25 кВ. Слева вверху фото- едва видимое выходное зеркало резонатора, изготовленное из селенида цинка и имеющее на волне 10,6 мкм коэффициент отражения ~ 90%.
 Вид с торца на разрядную камеру лазера.
Схема накачки ТЕА СО2- лазера
Электроды лазера изготовлены из дюралюминиевых брусков толщиной 15 мм и имеют длину активной части 18 см. Расстояние между электродами равно 7,5 мм, а ширина активной части электродов равна 5 мм. Таким образом, разрядный объем лазера равен 6,75 см3.
Предионизатор, находящийся позади разрядного промежутка, изготовлен из текстолитовой пластинки толщиной 0,5 мм. На текстолитовую пластинку помещаются электроды предионизатора, изготовленные из самоклеящейся алюминиевой фольги. Расстояние между электродами предионизатора равно 20 мм. Расстояние между предионизатором и разрядным промежутком лазера также равно 20 мм.
Перед запуском лазера ящик откачивался примерно до 1 мБар и заполнялся рабочей смесью, состоящей из He:N2:CO2 = 8:1:1. Рабочая смесь газов формировалась следующим образом. Мерой количества газа служил воздушный шарик, что, конечно, не очень точно. Каждый из газов поочередно заполнялся в воздушный шарик, который опустошался в лазерный ящик. После юстировки резонатора лазера с помощью He-Ne лазера лазерный ящик подключался к блоку питания ( 30 кВ, 1 мА ). Лазерная генерация детектировалась пироэлектрическим датчиком.
Как видно, благодаря эффективной предионизации однородный объемный разряд возможен даже при давлении 1 Бар.
После непродолжительной работы лазера было замечено изменение состояния зеркального слоя 100%- зеркала. Слой золота толщиной 150 нм, напыленный на поверхность стеклянной пластинки, был, очевидно, разрушен мощным лучом лазера.
 На поверхности 100%- зеркала четко видны кратеры повреждения зеркального слоя
 Вид на повреждения зеркала под микроскопом.
После поворота зеркала дефекты возникали вновь на новом месте. Заменив испорченное 100%- зеркало на новое и закачав в лазерный ящик новую смесь газов ( He:N2:CO2 = 2,5:1:1 ) при общем давлении ~ 1 Атм, была получена выходная энергия луча 50 мДж. При этом напряжение питания лазера было 24 кВ. Зарядное напряжение 24 кВ соответствует накопленной энергии 1,56 Дж, т.е. КПД лазера составил 3,5%. При разрядном объеме 6,75 см3 плотность энергии равна 81 Дж/л, что совсем не плохо.
 Энергии луча в 50 мДж вполне достаточно, чтобы получить без всякой фокусировки пятно от прожога на засвеченной фотопленке, помещенной сразу за выходным зеркалом лазера.
Свечение латунной фольги, помещенной в фокус вогнутого зеркала.
|
