Принцип дії, властивості та області застосування окг.

Класифікація.

За матеріалом активного середовища:

1. Газові ОКГ.

2. Твердотільні.

2.1. Напівпровідникові.

3. Рідинні.

Газові лазери. За конструкцією поділяються на 2 групи:

• з дифузійним чи конвективним охолодженням.

• відпаяні (автономні) чи прокачні

Структурная схема прокачного ОКГс разделением объёмов накачки и активной среды.

1. СО₂ ОКГ – прокачка азота(для газового розряду)

2. Область газового розряду.

3,4. Резонатор.

3. Активне середовище СО₂.

4. Напівпрозоре

4.1. непрозоре зеркало.

5. Прокачка робочого газу СО₂.

6. Вихід газу до системи охолодження.

7. Оптична вісь.

U – напруга.

Принцип дії. Газорозрядна лампа (1,2) – це система накачки енергії у активне середовище 3 до створення інверсного заселення. У точці неоднорідності спонтанно виникає випромінювання, складові якого будуть направлені в усі сторони. При цьому дзеркало 4а відбиває світло повністю, 4 – частково. Відражені компоненти стимулюють акти випромінювання. Ці акти дають випромінювання у всі сторони і повторюється те, що ми сказали. Завдяки когерентності і спеціальної конструкції з розміром L, амплітуди цих коливань складаються і створюють у суммі потужне когерентне монохроматичне випромінювання 8 з малим Δ – розходимістю. СО₂ прокачується через 5-6 постійно, охолодження підтримує постійну температуру, тобто L стабільне.

Параметри такого лазера:

λ=0,9-1.0. мкм.

Р_випр=8,8кВт

Р_пит=0,1-0,5 кВт/м

Р_випрL(пропорційно)

ККД – 15-30%

Приклад – зварювальний апарат типу Латус-31 (лазер типу ІЛГН)

Твердотільні лазери

1 – джерело високовольтної напруги

2 – екран(відраження, охолодження)

3 – накачка енергії(газорозрядна лампа)

4 – дзеркала резонатора(дзеркало напівпрозоре і непрозоре)

5 – активне середовище

6 – система охолодження

7 – оптична вісь

Під дією високої напруги 1 виникає газовий розряд у лампі 3. Випромінювання цієї лампи оптичним шляхом накачує енергію у активне середовище 5 до створення умови інверсного заселення. E1E2: n2>n1.

По неоднорідності монокристалу виникає випромінювальна рекомбінація, дзеркала відражають енергію у активне середовище. У різних точках простору у різний час у одній фазі. Тому це акти когерентного випромінювання. Крім такої рекомбінації є ще безвипромінювальна комбінація. Її енергія перетворюється у енергію теплову, тобто у активному середовищі поступово може підвищуватись температура. Під її впливом монокристал може змінити властивості, що неприпустимо. Для стабілізації температурного режиму використовують систему охолодження 6. Вона постачає у екран 2 охолоджуючий реагент(може бути вода чи рідкий азот). Ці лазери можуть працювати(як і попередні) у 2-х режимах:

• імпульсний

• неперервний

Існування одного з них залежить від режиму накачки енергії.

Неперервний режим більш важкий з точки зору температурного режиму.

У якості активного середовища використовують рубіни чи гранати. Це штучні дорогоцінні речовини.

Рубін ОКГ: Аl₂О₃ + 0?05%Cr⁺³

λ=0,69мкм, ККД=0,1-0,5%

Діаметр кристалу: 3,5-16мм, Довжина – до 240мм.

Гранати ОКГ алюмо-ітрієвий

I₃Al₅O₁₂+3%Nd

Випромінювальна рекомбінація створюється у цій матриці.

λ=1,06мкм

ККД як і у попереднього

Накачка: крептонові лампи

ЛТН-103 – лазерна установка

н/пер., λ0,64мкм

Р_випр=250Вт

Діаметр – 6мм, Δ=12мрад

Довжина – 240мм.

t=1000год.

Маса – 300кг.