Plynový laser: popis, charakteristika, princip činnosti

Hlavním pracovním prvkem každého laserového zařízení je tzv. Aktivní médium. Nepůsobí pouze jako zdroj směrového toku, ale v některých případech může výrazně posílit. To je tato vlastnost a mají plynové směsi, které působí jako aktivní látky v laserových instalacích. V takovém případě existují různé modely takových zařízení, které se liší konstrukcí a vlastnostmi pracovního prostředí. Jedním nebo druhým způsobem má plynový laser mnoho výhod, které mu umožnily zaujmout pevné místo v arzenálu mnoha průmyslových podniků.

Vlastnosti plynárenského prostředí

Tradičně jsou lasery spojovány s pevnými a kapalnými médii, které podporují tvorbu světelného paprsku s potřebnými výkonnostními charakteristikami. Plyn má výhody ve formě homogenity a nízké hustoty. Tyto vlastnosti umožňují, aby tok laseru nebyl zkreslený, aby neztratil energii a aby se nerozptýlil. Také plynový laser se vyznačuje zvýšeným směrem záření, jehož limit je určen pouze difrakce světla. Ve srovnání s pevnými tělesy dochází k interakci částic plynů výhradně při srážkách za podmínek tepelného přemístění. V důsledku toho odpovídá energetické spektrum plniva úroveň energie každé částice zvlášť.

Zařízení plynových laserů

Klasické zařízení těchto zařízení je tvořeno uzavřenou trubkou s plynným funkčním médiem a také optickým rezonátorem. Vypouštěcí trubice je obvykle vyrobena z korundové keramiky. Je umístěn mezi reflexním hranolem a zrcadlem na cylindru berylia. Vybíjení se provádí ve dvou úsecích se společnou katodou s konstantním proudem. Oxidantanthové studené katody se nejčastěji dělí na dvě části pomocí dielektrického těsnění, které zajišťuje rovnoměrnost distribuce proudu. Také plynové laserové zařízení zajišťuje přítomnost anodů - jejich funkce se provádí z nerezavějící oceli, reprezentované jako vakuové vlnovce. Tyto prvky poskytují pohyblivé spojení trubek, hranolů a držáků zrcadel.

Princip činnosti

Pro naplnění energie aktivního tělesa v plynu se aplikují elektrické výboje, které jsou generovány elektrodami v dutině přístrojové trubice. Při srážce elektronů s částicemi plynu jsou vzrušeni. Tak vzniká základ pro emisi fotonů. Nucená emise světlých vln v trubici se během průchodu plazmou plynu zvyšuje. Odkryté zrcátka na koncích válce tvoří základ převažujícího směru světelného toku. Semitransparentní zrcadlo dodané plynovým laserem odebírá zlomek fotonů z přímého paprsku a zbytek se odráží uvnitř trubice a podporuje funkci radiace.

Charakteristiky

Vnitřní průměr výbojky je obvykle 1,5 mm. Průměr katody oxid-tantal může dosáhnout 48 mm s délkou 51 mm. V tomto případě funguje konstrukce pod proudem stejnosměrného proudu o napětí 1000 V. V helium-neonových laserech je výkon záření malý a zpravidla se vypočítává v desítkách W.

Modely na oxidu uhličitém předpokládají použití trubiček o průměru 2 až 10 cm. Je pozoruhodné, že plynový laser pracující v kontinuálním režimu má velmi vysoký výkon. Z hlediska provozní efektivity se tento faktor někdy dostává do plusu, avšak za účelem udržení stabilní funkce takových zařízení jsou vyžadována trvanlivá a spolehlivá zrcadla se zvýšenými optickými vlastnostmi. Technici zpravidla používají kovové a zafírové prvky se zpracováním zlata.

Odrůdy laserů

Hlavní klasifikace znamená oddělení takových lasery typem směsi plynů. Charakteristiky modelů na aktivním organismu s obsahem oxidu uhličitého jsou již zmíněny, ale i iontové, heliové neonové a chemické média jsou také běžné. Pro konstrukci zařízení vyžadují iontové plynové lasery použití materiálů s vysokou tepelnou vodivostí. Konkrétně se používají kovokeramické prvky a detaily založené na berylliové keramice. Hliníkové neonové médium může pracovat při různých vlnových délkách podél infračervené záření a ve spektru viditelného světla. Zrcadla rezonátoru takových zařízení se vyznačují přítomností vícevrstvých dielektrických povlaků.

Chemické lasery představují samostatnou kategorii plynových trubek. Předpokládají také použití plynných směsí jako pracovní médium, ale proces tvorby světelného záření je zajištěn chemickou reakcí. To znamená, že plyn se používá pro chemické buzení. Zařízení tohoto typu jsou výhodná v tom, že v nich je možná přímá přeměna chemické energie na elektromagnetické záření.

Aplikace plynových lasery

Téměř všechny lasery tohoto typu se vyznačují vysokým stupněm spolehlivosti, trvanlivosti a rozumnou cenu. Tyto faktory způsobily jejich širokou distribuci v různých odvětvích. Například, helium-neonový přístroje byly použity v vyrovnávání a nastavení operace jsou prováděny v důlního díla, při stavbě lodí a v konstrukci různých struktur. Navíc, charakteristiky hélia-neon lasery jsou vhodné pro použití v organizaci optické komunikace, při vývoji holografických materiálů a kvantových gyroskopů. Argon plynový laser, jehož aplikace ukazuje účinnost při zpracování materiálů, nebyla výjimkou, pokud jde o praktickou užitečnost. Zejména tato zařízení slouží jako řezbář z tvrdých hornin a kovů.

Pokud zvažujeme lasery z hlediska výhodných provozních vlastností, mnozí uživatelé berou na vědomí vysokou směrovost a celkovou kvalitu světelného paprsku. Tyto charakteristiky lze vysvětlit malou částí optických zkreslení bez ohledu na okolní teplotní podmínky. Pokud jde o nedostatky, je zapotřebí velké napětí, aby se uvolnil potenciál plynárenských médií. Navíc hélium-neonový plynový laser a zařízení pracující na bázi směsí oxidu uhličitého vyžadují spojení značného elektrického výkonu. Ale jak ukazuje praxe, výsledek se ospravedlňuje. Aplikace vyhledává zařízení s nízkým výkonem i zařízení s velkým potenciálem síly.

Závěr

Možnosti plynově vylučujících směsí z hlediska jejich použití v laserových instalacích dosud nebyly dostatečně rozvinuty. Nicméně poptávka po takovém zařízení se dlouho a úspěšně rozrostla, čímž vznikla vhodná oblast na trhu. Plynový laser byl nejčastěji používán v průmyslu. Používá se jako nástroj pro bodové a přesné řezání pevných materiálů. Existují však faktory, které brání distribuci takového zařízení. Za prvé je to rychlé opotřebení elementárního základu, což snižuje dlouhověkost nástrojů. Za druhé, existují vysoké požadavky na zajištění elektrického vypouštění potřebného pro tvorbu paprsku.