ガスレーザー：説明、特性、動作原理

どのようなレーザ装置の主要な作業要素は、いわゆる活性媒体である。 それは有向フローのソースとして機能するだけでなく、場合によってはそれを大幅に強化することができます。 これは、レーザー設備において活性物質として作用するガス混合物の特徴である。 この場合、作業環境の設計と特性の両方が異なる、類似の装置の異なるモデルが存在する。 ガスレーザーには多くの産業企業の武器の中で確固たる地位を占めることができる多くの利点があります。

ガス環境の特徴

伝統的に、レーザは、必要な性能特性を有する光ビームの形成を促進する固体および液体媒体と関連している。 このガスは、均質性および低密度の形の利点を有する。 これらの特性により、レーザーの流れは歪みがなく、エネルギーが失われず、消散しないようになっています。 また、ガスレーザは、放射方向が増加することによって区別され、その限界 は光 の 回折 のみによって決定される 。 固体と比較して、ガス粒子の相互作用は、熱移動の条件下でのみ衝突する。 その結果、充填剤のエネルギースペクトルは、各粒子の エネルギーレベルに 別々に対応する。

ガスレーザー装置

このようなデバイスの古典的なデバイスは、気体の機能媒体を有する密封されたチューブと、光共振器とによって形成される。 放電管は通常コランダムセラミックスでできている。 反射プリズムとベリリウムシリンダーのミラーとの間に配置されています。 放電は、一定の電流で共通のカソードを有する2つのセクションで行われる。 オキシタンタントール冷陰極は、誘電性ガスケットによって2つの部分に分割されることが最も多く、電流の均一な分布を保証する。 また、ガスレーザの装置はアノードの存在を提供し、その機能は真空ベローズの形で表されるステンレス鋼によって行われる。 これらの要素は、チューブ、プリズムおよびミラーホルダの可動接続を提供する。

操作の原理

ガス中の活性体のエネルギーを充填するために、器具の管の空洞内の電極によって生成される放電が適用される。 電子がガス粒子と衝突する間、それらは励起される。 したがって、光子放出の基礎が作り出される。 管内の光波の強制放出は、ガスプラズマを通過する間に増加する。 シリンダの端部の露出したミラーは、光束の支配的な方向の基礎を形成する。 ガスレーザを供給される半透明ミラーは、光線の一部を指向性ビームから取り出し、残りは管内で反射され、放射機能をサポートする。

特性

放電管の内径は通常1.5mmである。 酸化物 - タンタル陰極の直径は48mmに達し、長さは51mmである。 この設計は、電圧1000Vの直流電流の影響下で動作する。ヘリウム - ネオンレーザでは、放射電力は小さく、原則としてWの10分の1で計算される。

二酸化炭素のモデルでは、直径2〜10cmのチューブを使用することが前提ですが、連続モードで動作するガスレーザは非常に高出力です。 このようなデバイスの安定した機能を維持するために、操作効率の観点から、この因子はプラスになることがあるが、光学特性の向上した耐久性があり信頼できるミラーが必要とされる。 原則として、技術者は金加工を施した金属とサファイヤの要素を使用します。

レーザの種類

主な分類は、ガス混合物のタイプによるそのようなレーザーの分離を意味する。 二酸化炭素活性体上のモデルの特徴は既に述べられているが、イオン性、ヘリウム - ネオンおよび化学媒体も一般的である。 この装置の構造のために、イオンガスレーザーは高い熱伝導率を有する材料の使用を必要とする。 特に、ベリリウムセラミックスをベースとした金属 - セラミック素子及び細部が使用される。 ヘリウム - ネオン媒体は、 赤外線放射 および可視光のスペクトルに関して異なる波長で動作することができる。 このような装置の共振器のミラーは、多層誘電体コーティングの存在によって区別される。

ケミカルレーザーはガス管の別のカテゴリを表します。 それらはまた、作動媒体としてガス混合物の使用を前提とするが、光放射の形成プロセスは化学反応によって提供される。 すなわち、ガスは化学励起に使用される。 この種の装置は、化学エネルギーの電磁放射への直接変換が可能であるという点で有利である。

ガスレーザーの応用

実質的にこのタイプのレーザーはすべて、高度の信頼性、耐久性、手頃な価格で区別されます。 これらの要因は、異なる支店で幅広く分布しています。 例えば、ヘリウム - ネオン装置は、鉱業、造船、および様々な構造物の建設において行われるレベリングおよび整列操作に適用されている。 加えて、ヘリウム - ネオンレーザの特性は、ホログラフィック材料および量子ジャイロスコープの開発における光通信の構成における使用に適している。 アルゴンガスレーザーは、材料の処理において効率を示す用途も実用性の点で例外ではない。 特に、そのような装置は、硬質岩石および金属の彫刻家として役立つ。

ガスレーザーのレビュー

有利な動作特性に関してレーザを考慮すると、多くのユーザは、光ビームの高い指向性および全体的な品質に注目する。 このような特性は、周辺温度条件にかかわらず、光学歪みのごく一部で説明できます。 欠点としては、ガス媒体の可能性を広げるためにはかなりの緊張が必要です。 さらに、ヘリウム - ネオンガスレーザーおよび二酸化炭素混合物に基づいて動作する装置は、かなりの電力の接続を必要とする。 しかし、練習が示すように、結果はそれ自体を正当化する。 このアプリケーションは、低電力の装置と大きな力の可能性のある装置の両方を検出します。

結論

レーザ設備におけるそれらの適用に関してガス放電混合物の可能性はまだ十分に開発されていない。 それにもかかわらず、そのような機器に対する需要は、市場で適切なニッチを形成し、長く成長し成功しています。 ガスレーザは業界で最も広く使用されていました。 これは、固体材料を正確かつ正確に切断するためのツールとして使用されます。 しかし、そのような機器の流通を阻止する要因があります。 第一に、要素ベースの急速な摩耗であり、これは装置の寿命を短くする。 第2に、ビーム形成に必要な放電を確実にするための高い要求がある。