Pagrindinis bet kurio lazerinio įrenginio darbo komponentas yra vadinamoji aktyvioji terpė. Jis ne tik veikia kaip nukreipto srauto š altinis, bet kai kuriais atvejais gali jį žymiai sustiprinti. Būtent tokią savybę turi dujų mišiniai, kurie veikia kaip aktyvioji medžiaga lazeriniuose įrenginiuose. Tuo pačiu metu yra įvairių tokių įrenginių modelių, kurie skiriasi tiek dizainu, tiek darbo aplinkos savybėmis. Vienaip ar kitaip, dujinis lazeris turi daug privalumų, kurie leido jam užimti tvirtą vietą daugelio pramonės įmonių arsenale.
Dujų terpės veikimo ypatybės
Tradiciškai lazeriai siejami su kietomis ir skystomis terpėmis, kurios prisideda prie reikiamo našumo šviesos pluošto susidarymo. Šiuo atveju dujos turi vienodumo ir mažo tankio privalumus. Šios savybėsleisti lazerio spinduliui neiškreipti, neprarasti energijos ir neišsklaidyti. Taip pat dujiniam lazeriui būdingas padidėjęs spinduliuotės kryptingumas, kurio ribą lemia tik šviesos difrakcija. Palyginti su kietosiomis medžiagomis, dujų dalelių sąveika vyksta tik susidūrimų metu šiluminio poslinkio sąlygomis. Dėl to užpildo energijos spektras atitinka kiekvienos dalelės energijos lygį atskirai.
Dujinis lazerinis įrenginys
Klasikinį tokių prietaisų įrenginį sudaro sandarus vamzdis su dujine funkcine terpe, taip pat optinis rezonatorius. Išleidimo vamzdis paprastai yra pagamintas iš korundo keramikos. Jis dedamas tarp atspindinčios prizmės ir veidrodžio ant berilio cilindro. Iškrovimas atliekamas dviem skyriais su bendru katodu esant nuolatinei srovei. Tantalo oksido š altieji katodai dažniausiai skirstomi į dvi dalis naudojant dielektrinį tarpiklį, kuris užtikrina tolygų srovių pasiskirstymą. Taip pat dujinis lazerinis įrenginys numato anodų buvimą – jų funkciją atlieka nerūdijantis plienas, pateiktas vakuuminių silfonų pavidalu. Šie elementai suteikia lanksčią jungtį tarp vamzdžių, prizmės ir veidrodžio laikiklių.
Veikimo principas
Aktyviam kūnui užpildyti dujomis energija naudojamos elektros iškrovos, kurias generuoja prietaiso vamzdelio ertmėje esantys elektrodai. Elektronų susidūrimo su dujų dalelėmis metujie susijaudinę. Taip sukuriamas pagrindas fotonų emisijai. Stimuliuojama šviesos bangų emisija vamzdyje didėja, kai jos praeina per dujų plazmą. Atviri veidrodžiai cilindro galuose sudaro pagrindą pasirinktinei šviesos srauto krypčiai. Permatomas veidrodis, tiekiamas su dujiniu lazeriu, parenka dalį fotonų iš kryptinio pluošto, o likusieji atsispindi vamzdžio viduje, išlaikant spinduliavimo funkciją.
Funkcijos
Vidinis išleidimo vamzdžio skersmuo paprastai yra 1,5 mm. Tantalo oksido katodo skersmuo gali siekti 48 mm, o elemento ilgis 51 mm. Šiuo atveju konstrukcija veikia veikiant nuolatinei srovei, kurios įtampa yra 1000 V. Helio-neoninių lazerių spinduliuotės galia yra maža ir, kaip taisyklė, apskaičiuojama dešimtosiomis W.
Anglies dioksido modeliuose naudojami vamzdeliai, kurių skersmuo nuo 2 iki 10 cm. Pažymėtina, kad nuolatiniu režimu veikiantis dujinis lazeris turi labai didelę galią. Veiklos efektyvumo požiūriu šis faktorius kartais yra pliusas, tačiau norint išlaikyti stabilų tokių įrenginių veikimą, reikalingi patvarūs ir patikimi veidrodžiai su patobulintomis optinėmis savybėmis. Paprastai technologai naudoja metalo ir safyro elementus su auksu.
Lazerių įvairovė
Pagrindinė klasifikacija reiškia, kad tokie lazeriai skirstomi pagal dujų mišinio tipą. Jau minėjome modelių, kurių pagrindą sudaro anglies dvideginio aktyvus korpusas, ypatybes, bet taip patdažnos joninės, helio-neono ir cheminės terpės. Norint pagaminti prietaiso dizainą, jonų dujų lazeriams reikia naudoti medžiagas, turinčias didelį šilumos laidumą. Visų pirma naudojami keraminiai-metaliniai elementai ir dalys, pagamintos iš berilio keramikos. Helio-neono terpės gali veikti skirtingais bangos ilgiais infraraudonųjų spindulių ir matomos šviesos spektre. Tokių įrenginių rezonatorių veidrodžiai išsiskiria daugiasluoksnėmis dielektrinėmis dangomis.
Cheminiai lazeriai yra atskira dujų vamzdžių kategorija. Jie taip pat apima dujų mišinių naudojimą kaip darbo terpę, tačiau šviesos spinduliuotės susidarymo procesą užtikrina cheminė reakcija. Tai yra, dujos naudojamos cheminiam sužadinimui. Šio tipo prietaisai yra naudingi tuo, kad gali tiesiogiai paversti cheminę energiją elektromagnetine spinduliuote.
Dujinių lazerių naudojimas
Praktiškai visi šio tipo lazeriai yra labai patikimi, patvarūs ir įperkami. Dėl šių veiksnių jie plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose. Pavyzdžiui, helio-neono prietaisai buvo pritaikyti niveliavimo ir reguliavimo operacijose, kurios atliekamos kasyklų operacijose, laivų statyboje, taip pat įvairių konstrukcijų statyboje. Be to, helio-neoninių lazerių charakteristikos yra tinkamos naudoti organizuojant optinius ryšius, kuriant holografines medžiagas ir kvantinius giroskopus. Nebuvo išimtis kalbant apie praktinę naudą irargono dujų lazeris, kurio taikymas rodo efektyvumą medžiagų apdirbimo srityje. Tokie įtaisai ypač naudojami kaip kietų uolienų ir metalų pjaustytuvai.
Dujinio lazerio apžvalgos
Jei vertintume lazerius naudingų eksploatacinių savybių požiūriu, daugelis vartotojų pastebi didelį šviesos pluošto kryptingumą ir bendrą kokybę. Tokias charakteristikas galima paaiškinti nedidele optinių iškraipymų dalimi, neatsižvelgiant į aplinkos temperatūros sąlygas. Kalbant apie trūkumus, norint atrakinti dujinės terpės potencialą, reikia didelės įtampos. Be to, norint prijungti helio-neono dujinį lazerį ir anglies dioksido mišinių pagrindu pagamintus prietaisus, reikia daug elektros energijos. Tačiau, kaip rodo praktika, rezultatas pateisina save. Naudojami ir mažos galios įrenginiai, ir įrenginiai su dideliu galios potencialu.
Išvada
Dujų išlydžio mišinių panaudojimo lazerinėse sistemose galimybės vis dar nepakankamai įsisavintos. Nepaisant to, tokios įrangos paklausa jau ilgą laiką sėkmingai auga, suformuodama atitinkamą nišą rinkoje. Dujų lazeris buvo plačiai paplitęs pramonėje. Jis naudojamas kaip taškinio ir tikslaus kietų medžiagų pjovimo įrankis. Tačiau yra ir veiksnių, stabdančių tokios įrangos plitimą. Pirma, tai yra greitas elemento pagrindo susidėvėjimas, dėl kurio sumažėja prietaisų ilgaamžiškumas. Antra, keliami aukšti elektros iškrovos reikalavimai,reikalingas sijai suformuoti.
