17.2. Технологические многоканальные волноводные со2-лазеры со средней мощностью излучения до 6 кВт

17.2.1. Конструкция и оптические схемы лазеров типоряда мтл

На рис. 17.3 приведена принципиальная схема конструкции излучателей лазеров типоряда МТЛ и различные схемы расположения разрядных трубок.

Разрядные трубки (1) из кварцевого стекла длиной L=1,5–1,8 м с внешним диаметром d₂=7–9 мм и внутренним диаметром d₁= 5–7 мм устанавливаются строго параллельно в конструктиве блока генерации. На внешней стороне разрядных трубок установлены металлические электроды (как правило, медная фольга) в количестве от 5 до 13 в зависимости от типа излучателя. Электроды попарно запараллелены и подключены к двум выходам источника питания переменного тока звуковой частоты (f=15–20 кГц) через специальные общие подводы-перегородки (3). Разряд горит между каждыми двумя электродами внутри разрядных трубок, куда с помощью системы газообеспечения подается рабочая смесь. Трубки охлаждаются хладагентом (трансформаторное масло или кремнеорганическая жидкость), который циркулирует через герметичный объем блока генерации, образованный торцевыми плитами (4) и внешним кожухом (5). Рабочая смесь медленно прокачивается (1 м/мин) через два вакуумных объема, образованных юстировочными узлами зеркал резонатора, и разрядные трубки. Охлаждение происходит за счет диффузии тепла на стенки трубок. Юстировочные узлы зеркал резонатора типа Фабри-Перо (7) крепятся к торцевым плитам, связанным штангами из металла (инвар или охлаждаемая металлическая труба).

Количество трубок в пакетах определяется назначением и конструктивными особенностями излучателей, предназначенных для получения тех или других параметров излучения.

Поясним приведенные схемы: 1) – излучатель лазеров МТЛ-2, МТЛ-4 с плотной гексагональной упаковкой разрядных элементов и единым резонатором типа Фабри-Перо; 2) – излучатель лазера ТЛ-6 с четырьмя пакетами параллельных разрядных элементов и параллельно-последовательным обходом излучения; 3) – излучатели лазеров ТЛ-500-700 (9 трубок в линию и 17 трубок в два ряда); 4) – ТЛ-1000 (20 трубок по кругу) ТЛ-1200 (21 трубка в два ряда) соответственно с последовательным обходом излучения каждой трубки за счет установки в резонаторе соответствующих уголковых отражателей [17–19].

Рис. 17.3. Принципиальная схема излучателя лазеров МТЛ. 1 – разрядные трубки, 2 – металлические электроды, 3 – дистанционирующие положение трубок и подводящие напряжение перегородки, 4 – торцевая плита, 5 – внешний кожух, 6 – юстировочные узлы, 7 – зеркала резонатора, 8 – источник переменного тока; 1)–5): cхемы расположения разрядных трубок излучателей лазеров типоряда МТЛ.

17.2.2. Базовая конструкция мтл

На рис. 17.4 приведена фотография общего вида лазера МТЛ-2.

Лазер выполнен в виде единого моноблока с расположенным в верхней части конструкции и закрытым защитным декоративным кожухом блоком генерации. Моноблочная конструкция технологических лазеров является на современном этапе развития лазеростроения прогрессивным конструкторским решением, так как позволяет существенно сократить общие габариты лазера за счёт уменьшения длины коммуникаций между различными агрегатными и другими системами. Сокращение длины коммуникаций и отсутствие разъёмов, кроме того, повышает надёжность устройства в целом. Площадь, занимаемая моноблочным лазером, намного меньше, чем в конструкции с выделением отдельных агрегатов.

Рис. 17.4. Лазер МТЛ-2 в составе технологического комплекса.

В таблице 17.1 представлены технические характеристики лазеров типоряда МТЛ для модификации поверхности.

Для уменьшения апертуры выходного излучения вместо выходного плоскопараллельного зеркала можно использовать съемный коллиматорный блок, представляющий собой двухлинзовый телескоп Галилея с увеличением 0,5х. Линзы коллиматорного блока изготовлены из ZnSn, первая из которых плосковыпуклая с отражающим и просветляющим покрытием имеет коэффициент отражения от плоской грани 0,5–0,65 и является выходным зеркалом резонатора, а другая  выпукло-вогнутая с просветляющим покрытием.

В лазерах МТЛ-4 для увеличения надежности применяется внешняя телескопическая система на двух полностью отражающих зеркалах с коэффициентом увеличения 0,5х.

Таблица 17.1. Технические характеристики лазеров типоряда МТЛ

Параметры	Модели
	МТЛ-2	МТЛ-4	ТЛ-6
Номинальная выходная мощность, Вт	2500	4000	6000
Максимальная выходная мощность, Вт	3300	4500	5500
Номинальная потребляемая мощность, кВт	30	45	60
Диапазон регулировки мощности, %	10–100	10–100	20–100
Апертура выходного излучения, мм	45	45	35
Модовый состав	многолучевой	многолучевой	многолучевой
Расходимость излучения по уровню 1/е2, мрад	8,4 (4,2)*	8,4 (4,2)*	3,0
Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более	1,5	2,5	3
Расход газовой смеси, нл/ч, не более	25	30	40
Система управления	микропро-цессорная	микропро-цессорная	микропро-цессорная
Масса, кг	1200	1400	1700

* при комплектации дополнительным устройством-компактизатором, сужающим апертуру излучения.