Gaslaser: Beschreibung, Eigenschaften, Funktionsprinzip

Die Hauptarbeitskomponente eines jeden LasersGerät ist das sogenannte aktive Medium. Es dient nicht nur als Quelle für gerichteten Fluss, sondern kann in einigen Fällen auch erheblich verstärkt werden. Es ist diese Eigenschaft und haben Gasgemische, die als aktive Substanzen in Laseranlagen wirken. In diesem Fall gibt es verschiedene Modelle solcher Geräte, die sich in Design und Eigenschaften der Arbeitsumgebung unterscheiden. Auf die eine oder andere Weise hat ein Gaslaser viele Vorteile, die ihm einen festen Platz im Arsenal vieler Industrieunternehmen einbrachten.

Merkmale der Gasumgebung

Traditionell werden Laser mit Festkörpern in Verbindung gebrachtund fluide Medien, die zur Bildung eines Lichtstrahls mit den erforderlichen Leistungsmerkmalen beitragen. Das Gas hat Vorteile in Form von Homogenität und geringer Dichte. Diese Eigenschaften ermöglichen es, dass der Laserfluss nicht verzerrt wird, keine Energie verliert und sich nicht auflöst. Auch der Gaslaser zeichnet sich durch eine erhöhte Strahlungsrichtung aus, deren Grenze nur durch die Beugung von Licht bestimmt ist. Im Vergleich zu Festkörpern tritt die Wechselwirkung von Gaspartikeln ausschließlich bei Kollisionen unter thermischen Verschiebungsbedingungen auf. Als Ergebnis entspricht das Energiespektrum des Füllstoffs dem Energieniveau jedes Partikels getrennt.

Die Vorrichtung von Gaslasern

Das klassische Gerät solcher Geräteverschlossenen Rohr wird von dem gasförmigen Medium gebildet funktionellen sowie einen optischen Resonator. Die Entladungsröhre ist in der Regel aus Aluminiumoxidkeramik hergestellt. Es liegt zwischen dem Prisma und dem Reflexionsspiegel auf einem Beryllium-Zylinder gegeben. Die Entladung wird in zwei Abschnitten mit einer gemeinsamen Kathode bei einem konstanten Strom aus. Oksidnotantalovye Kaltkathoden werden häufig in zwei Teile mit Hilfe von dielektrischen Abstandshalter getrennt sind, die gleichmäßige Stromverteilung gewährleistet. Außerdem stellt die Gaslaservorrichtung für Anoden - ihre Funktion ausführt, rostfreien Stahl, in einem Vakuum Balgs vorgesehen. Diese Elemente stellen eine flexible Verbindungsröhre, ein Prisma und einen Spiegelhalter.

Arbeitsprinzip

Um die Energie des aktiven Körpers im Gas zu füllenEs werden elektrische Entladungen angewendet, die von Elektroden im Hohlraum des Instrumentenrohrs erzeugt werden. Bei der Kollision von Elektronen mit Gasteilchen werden diese angeregt. Damit wird die Grundlage für die Photonenemission geschaffen. Die erzwungene Emission von Lichtwellen in der Röhre nimmt während ihres Durchgangs durch das Gasplasma zu. Die freiliegenden Spiegel an den Enden des Zylinders bilden die Grundlage für die vorherrschende Richtung des Lichtflusses. Der halbtransparente Spiegel, der vom Gaslaser geliefert wird, nimmt einen Bruchteil der Photonen aus dem gerichteten Strahl heraus, und der Rest von ihnen wird innerhalb der Röhre reflektiert, was die Strahlungsfunktion unterstützt.

Eigenschaften

Der Innendurchmesser der Entladungsröhre ist üblicherweiseist 1,5 mm. Der Durchmesser der Oxid-Tantal-Kathode kann 48 mm bei einer Länge von 51 mm erreichen. In diesem Fall arbeitet das Design unter der Wirkung eines Gleichstroms mit einer Spannung von 1000 V. In Helium-Neon-Lasern ist die Strahlungsleistung klein und wird in der Regel in Zehntel W berechnet.

Modelle zu Kohlendioxid legen naheVerwendung von Rohren mit einem Durchmesser von 2 bis 10 cm Es ist bemerkenswert, dass ein Gaslaser, der in einem kontinuierlichen Modus arbeitet, eine sehr hohe Leistung hat. Unter dem Gesichtspunkt der Betriebseffizienz geht dieser Faktor manchmal in ein Plus. Um jedoch die stabile Funktion solcher Vorrichtungen aufrechtzuerhalten, sind haltbare und zuverlässige Spiegel mit erhöhten optischen Eigenschaften erforderlich. In der Regel verwenden Technologen Metall- und Saphirelemente mit Goldverarbeitung.

Sorten von Lasern

Die Haupteinteilung impliziert Trennungsolche Laser nach der Art der Gasmischung. Die Eigenschaften von Modellen auf einem Kohlendioxid-aktiven Körper wurden bereits erwähnt, aber auch ionische, Helium-Neon- und chemische Medien sind ebenfalls üblich. Ionengaslaser erfordern für den Aufbau des Bauelements den Einsatz von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Insbesondere werden Metallkeramikelemente und Details auf der Basis von Berylliumkeramik verwendet. Helium-Neon-Medien können bei verschiedenen Wellenlängen in Bezug auf Infrarotstrahlung und im Spektrum des sichtbaren Lichts arbeiten. Spiegel des Resonators solcher Vorrichtungen zeichnen sich durch das Vorhandensein von mehrschichtigen dielektrischen Beschichtungen aus.

Chemische Laser stellen ein separates darKategorie von Gasleitungen. Sie nehmen auch die Verwendung von Gasgemischen als Arbeitsmedium an, aber der Prozess der Bildung von Lichtstrahlung erfolgt durch eine chemische Reaktion. Das heißt, das Gas wird zur chemischen Anregung verwendet. Vorrichtungen dieser Art sind insofern vorteilhaft, als in ihnen eine direkte Umwandlung von chemischer Energie in elektromagnetische Strahlung möglich ist.

Anwendung von Gaslasern

Praktisch alle Laser dieses Typs unterscheiden sichhohe Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und günstiger Preis. Diese Faktoren haben ihre weite Verbreitung in verschiedenen Branchen verursacht. Zum Beispiel haben Helium-Neon-Vorrichtungen Anwendung bei Nivellierungs- und Ausrichtungsvorgängen gefunden, die im Bergbau, im Schiffbau und auch beim Bau verschiedener Strukturen durchgeführt werden. Darüber hinaus sind die Eigenschaften von Helium-Neon-Lasern für den Einsatz in der Organisation der optischen Kommunikation bei der Entwicklung von holographischen Materialien und Quanten-Gyroskopen geeignet. Der Argon-Gas-Laser, dessen Anwendung Effizienz bei der Verarbeitung von Materialien zeigt, war keine Ausnahme in Bezug auf den praktischen Nutzen. Insbesondere dienen solche Vorrichtungen als ein Carver von harten Steinen und Metallen.

Bewertungen von Gaslasern

Wenn wir Laser aus der Sicht von Vorteil betrachtenLeistungsmerkmale bemerken viele Benutzer die hohe Richtwirkung und die Gesamtqualität des Lichtstrahls. Solche Eigenschaften können durch einen kleinen Bruchteil der optischen Verzerrungen unabhängig von den Umgebungstemperaturbedingungen erklärt werden. Was die Mängel anbelangt, sind große Spannungen erforderlich, um das Potenzial von Gasmedien zu erschließen. Darüber hinaus erfordern ein Helium-Neon-Gaslaser und Vorrichtungen, die auf der Basis von Kohlendioxidgemischen arbeiten, die Verbindung von beträchtlicher elektrischer Energie. Aber wie die Praxis zeigt, rechtfertigt sich das Ergebnis. Die Anwendung findet sowohl Low-Power-Geräte als auch Geräte mit einem großen Kraftpotenzial.

Fazit

Die Möglichkeiten von Gasentladungsgemischen hinsichtlich ihrerAnwendungen in Lasersystemen sind noch nicht ausreichend entwickelt. Dennoch ist die Nachfrage nach solchen Geräten lange und erfolgreich gewachsen und bildet eine geeignete Nische auf dem Markt. Der Gaslaser wurde am häufigsten in der Industrie verwendet. Es dient als Werkzeug zum punktgenauen und genauen Schneiden von festen Materialien. Aber es gibt Faktoren, die die Verbreitung solcher Geräte behindern. Zum einen ist es eine schnelle Abnutzung der elementaren Basis, die die Langlebigkeit der Instrumente reduziert. Zweitens gibt es hohe Anforderungen, um die zur Strahlformung notwendige elektrische Entladung sicherzustellen.