5. Экспериментальная часть.
5.1 Разработка эскизного варианта конструкции лазерного генератора.
Разработанный эскизный вариант конструкции, изображенный на рис.54 смоделирован в системе AutoCad 2004.
Рис.54. Эскизный вариант конструкции лазерного генератора.
1 - стержень YAG-Nd, 2 - зеркала-радиаторы кристалла, 3 - цилиндрические линзы, 4 - диодные матрицы, 5 - патрубки охлаждения матриц, 6 - юстировочные винты для линз, 7 - уплотнения Вильсона, 8 - зеркала резонатора, 9 - держатели зеркал резонатора, 10 - юстировочные отверстия, 11 - основания зеркал резонатора, 12 – кулер, 13 – корпус, 14 - отверстия для ножек.
Кристалл YAG-Nd (1) зажат между двумя металлическими зеркалами (2), выполняющих также роль радиаторов. Между соприкасающимися поверхностями кристалла и зеркал нанесен тонкий слой резинового теплопроводящего клея, создающего хорошую термическую адгезию между кристаллом и металлом, а также позволяющий стержню «дышать» при тепловом расширении. Две диодные матрицы (4) расположены симметрично по обе стороны от кристалла. Излучение накачки диодных матриц на пути прохождения к кристаллу фокусируется цилиндрическими линзами (3), что помогает более эффективно вводить излучение в активную среду. Каждая линза закреплена в небольшом корпусе, снабженном резьбовыми отверстиями, сквозь которые проходят юстировочные винты (6). Юстировочные винты необходимы для перемещения линз и корректировки расходимости светового пучка накачки. Винты закреплены на корпусе генератора с помощью креплений Вильсона (7), суть работы которых проиллюстрирована на рис. 55.
Рис.55. Принцип крепления Вильсона.
Исходящее из кристалла излучение усиливается в резонаторе, который состоит из двух зеркал (8) с коэффициентами отражения 100% и 80%. Зеркала закреплены в пластиковых держателях (9), в которых предусмотрены юстировочные отверстия (10) для регулировки направления отраженного излучения по горизонтали. Держатели крепятся к основанию резонатора (11), которые в свою очередь также снабжены юстировочными отверстиями (10) для регулировки направления излучения по вертикали. Между всеми подвижными частями резонатора проложены плотные резиновые кольца так, как это показано на рис. 56.
Рис.56. Иллюстрация юстировочного узла резонатора.
На корпус установки (13), выполненный из 4х мм стали приклеены два кулера (12), охлаждающих радиаторы, которые играют роль зеркал –концентраторов излучения накачки. В корпусе предусмотрены четыре ответвления для монтажа ножек (14), либо для крепления установки на плоской поверхности.
Конструкция генератора очень компактна. Ее габариты менее чем 160х120х30 мм без кулеров. Фотографии собранной конструкции с разных ракурсов представлены на рис. 57.
Рис.57. Внешний вид разработанного генератора лазерного излучения.
5.2. Экспериментальное определение выходных характеристик лазерного генератора при частоте импульсов генерации 8 Гц.
В ходе испытаний собранной конструкции нам удалось получить зависимости средней оптической мощности выходного лазерного луча от температуры диодных матриц, частоты повторения импульсов накачки, а также удалось определить расходимость лазерного пучка и длительность его генерации.