Лазер на парах металлов
На этой странице представлены различные проекты лазеров на парах металлов. Больше внимания уделено лазеру на парах меди, т.к. этот лазер, несмотря на высокую рабочую температуру, изготовить относительно просто.
Кое-что о лазерах на парах металлов
Лазер на парах меди является самым известным среди ряда лазеров на парах металлов, имеющих схожие рабочие параметры ( лазер на парах свинца, лазер на парах кальция, лазер на парах золота, лазер на парах марганца, лазер на парах таллия, лазер на парах индия). Общим у всех этих лазеров является то, что они работают при действительно высокой температуре и только в импульсном режиме, зато имеют очень высокий коэффициент усиления, а иногда и высокий КПД.
Из таблицы видно, что средняя температура выше 1500 °С (исключая свинец). Длина волны луча лазера у свинца находится в глубокой красной области спектра, у золота- в красной, а у меди и марганца- в зеленой части спектра.
Изложенный ниже лазер на парах меди имеет две лазерные линии, а именно желтую на волне 578 нм и зеленую на волне 510 нм. Зеленая линия имеет несколько большее усиление и возбуждается в первую очередь. Для работы лазера требуется давление паров меди ~0,005 мБар, а значит нужно разогреть медь до температуры чуть ниже 1750 °С. Для непродолжительной работы можно применять трубку из кварца, температура плавления которого ~1500°С. Более надежней будет использование термостойкой керамики на основе оксида алюминия или оксида бериллия. Поскольку высокая температура пара достигается лишь в зоне нагрева, для уверенного возбуждения разряда трубка наполняется буферным газом (чаще всего гелий) под давлением ~0,1 мБар. Одновременно буферный газ в некоторой степени предотвращает осаждение меди на холодных участках трубки и прежде всего на торцевых зеркалах трубки. С целью избежания проблем с загрязнением активной среды лазер часто работает с прокачкой буферного газа через трубку. В качестве источника паров меди достаточно использовать кусочки одножильного медного провода. Сама конструкция лазера на парах меди очень проста (кварцевая трубка, обмотка нагревателя с термозащитной оболочкой, два электрода с регулируемым креплением выходных окон). В качестве обмотки нагревателя подойдут провода или ленты из кантала, мегапира или им подобным материалов.
Для теплоизоляции подойдет асбест, стекловата или нечто подобное.
Схема лазера на парах меди
Как было сказано выше, усиление лазера достаточно велико, и для 100%- зеркала достаточно использовать алюминиевое зеркало, а в качестве выходного зеркала можно использовать стеклянную пластинку. При длине активной зоны ~30 см порог лазерной генерации достигается легко. Электрическая схема питания лазера тоже простая. Подойдут любые схемы, позволяющие генерировать импульсы напряжения в несколько киловольт при длительности 100 нсек и импульсы тока порядка нескольких сотен ампер. Примеры таких схем Вы найдете в разделе "схемы импульсных блоков питания".
Схема блока питания парового лазера
Весьма простой будет схема питания лазера, если использовать трансформатор с переменной магнитной связью между обмотками (применяется в световой рекламе), а также рельсовый разрядник и небольшой керамический конденсатор. Рельсовый разрядник и подходящий конденсатор можно найти в блоках питания дуговых ламп высокого давления, для поджога которых применяется тесла-генератор.
Дополнительно понадобится мощный трансформатор питания обмотки нагревателя. Хорошо подойдет небольшой сварочный трансформатор с регулирующим трансформатором на входе.