
- •Основы электротехнологии
- •Литература
- •1 Введение. Классификация электротехнологических установок
- •2 Лазерные установки Введение
- •Классификация лазеров
- •2.1 Теоретические основы лазерных установок.
- •2.1.1 Физические явления при получении лазерного излучения.
- •2.1.2 Принцип получения лазерного излучения
- •2.1.3 Методы создания инверсии населенности
- •2.1.4 Оптические резонаторы
- •Виды и условие устойчивости оптических резонаторов
- •Резонансные частоты и размер пучка излучения.
- •2.1.5 Свойства лазерного излучения.
- •2.1.6 Принцип действия, устройство и параметры твердотельных лазеров. Устройство и работа твердотельного лазера
- •Лазер на рубине.
- •Неодимовый лазер.
- •2.1.7 Принцип действия, устройство и параметры газовых лазеров.
- •Газостатические молекулярные лазеры.
- •Устройство и работа газостатического лазера
- •Излучатели с конвективным охлаждением рабочей смеси.
- •Электроаэродинамические лазеры
- •Электроионизационные лазеры.
- •2.1.8 Накачка электрическим разрядом.
- •2.1.9 Полупроводниковые лазеры.
- •Устройство полупроводникового лазера.
- •2.2 Инженерные основы лазерных технологических установок. Введение
- •2.2.1 Требования к промышленным и технологическим лазерам и лту.
- •2.2.2 Схемы и конструкции лту на базе твердотельных лазеров.
- •2.2.3 Лту на основе газоразрядных лазеров с диффузионным охлаждением (лдо).
- •2.2.4 Лту на основе газовых лазеров с конвективным охлаждением (быстропроточные лазеры- бпл).
- •2.2.5 Электрические схемы высоковольтных источников питания Источники питания лазеров импульсного действия
- •Источник питания с индуктивным накопителем энергии
- •Источник питания с ёмкостным накопителем энергии
- •Источник питания с управляемым током зарядки
- •Источники питания лазеров непрерывного излучения
- •Источники питания современных высоковольтных технологических лазеров.
- •Конструкция преобразователя напряжения
- •2.2.6 Оптические системы формирования лазерного излучения в технологических установках
- •3. Электроплазменные технологические установки
- •3.1 Классификация электроплазменных процессов.
- •3.2 Способы осуществления электроплазменных процессов.
- •3.3 Устройство ипринцип действия электроплазменных установок
- •3.4 Конструкция плазмотронов
- •Характеристики плазмотронов.
- •4. Ускорители заряженных частиц и их применение
- •4.1. Назначение и классификация ускорителей заряженных частиц
- •4.2. Конструкция и принцип действия ускорителей
- •4.3. Применение ускорителей
2 Лазерные установки Введение
Основным элементом лазерной технологической установки является лазер (оптически квантовый генератор – ОКГ) т.е. устройство для преобразования энергии электрического поля высокого напряжения в энергию направленного электромагнитного излучения в оптическом диапазоне частот ИК (инфракрасного) лучей, видимого спектра, УФ (ультрафиолетового) и рентгеновского излучения. Излучение лазера (ОКГ) – это поток фотонов. Для технологических целей обычно применяют лазеры с излучением в диапазоне ИК и видимых лучей.
Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света посредством вынужденного излучения).
Участки оптического диапазона частот электромагнитного излучения:
-
Вид излучения
Длина волны -
в мкм
Инфракрасное
400 – 0.76
Видимое
0.76 – 0.4
Ультрафиолетовое
0.4 – 0.005
Рентгеновское
- лучи
Фотон – квант электромагнитной волны. Электромагнитная волна, имеющая конечные размеры в пространстве и времени. Время излучения ~10-8 с.
Основные параметры рассчитываются по формулам:
;
;
.
Рис. Вид электромагнитной волны лазерного излучения в проекциях на оси электрической и магнитной составляющей.
Классификация лазеров
По виду рабочей (активной) среды:
- твердотельные,
- газовые,
- жидкостные,
- полупроводниковые.
По виду преобразуемой энергии:
- электрические (высоковольтные),
- тепловые,
- химические,
- динамические (механическая энергия движения активной среды-газа),
- ядерные (по длительности излучения).
По длительности излучения:
- импульсные (время излучения
с.),
- непрерывного излучения,
- универсальные – работают как в импульсном режиме так и в режиме непрерывного излучения.
В настоящее время наибольшее развитие и применение (особенно в технологии) получили твёрдотельные и газовые высоковольтные лазеры импульсного и непрерывного действия. Лазеры других видов имеют ряд недостатков, которые ограничивают их применение в технологии. В обозримом будущем ситуация не изменится. Поэтому в настоящем курсе рассматриваются в основном лазеры следующих видов: твердотельные и газовые высоковольтные лазеры. Рассмотрим структурные схемы этих, наиболее распространённых видов технологических лазеров.
Твёрдотельный лазер
Газовый лазер
ИВН - источник высокого напряжения,
ЕН - накопитель энергии,
СУ- система управления,
БЗ - блок запуска,
И - излучатель,
АЭ - активный элемент (среда),
ОС - система охлаждения,
Р - резонатор, оптический,
СП - система прокачки газовой активной среды.
2.1 Теоретические основы лазерных установок.