Gaslaser: Beschreibung, Eigenschaften, Funktionsprinzip

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Gaslaser: Beschreibung, Eigenschaften, Funktionsprinzip
Gaslaser: Beschreibung, Eigenschaften, Funktionsprinzip
Anonim

Die wichtigste Arbeitskomponente eines jeden Lasergeräts ist das sogenannte aktive Medium. Es fungiert nicht nur als Quelle für eine gerichtete Strömung, sondern kann diese in einigen Fällen erheblich verstärken. Genau diese Eigenschaft haben Gasgemische, die als Wirkstoff in Laseranlagen fungieren. Gleichzeitig gibt es verschiedene Modelle solcher Geräte, die sich sowohl im Design als auch in den Eigenschaften der Arbeitsumgebung unterscheiden. Auf die eine oder andere Weise hat der Gaslaser viele Vorteile, die es ihm ermöglicht haben, einen festen Platz im Arsenal vieler Industrieunternehmen einzunehmen.

Gaslaser

Merkmale der Wirkungsweise des Gasmediums

Traditionell werden Laser mit festen und flüssigen Medien in Verbindung gebracht, die zur Bildung eines Lichtstrahls mit der erforderlichen Leistung beitragen. In diesem Fall hat das Gas die Vorteile der Einheitlichkeit und der geringen Dichte. Diese QualitätenLassen Sie zu, dass der Laserstrahl nicht verzerrt wird, keine Energie verliert und nicht gestreut wird. Außerdem zeichnet sich der Gaslaser durch eine erhöhte Richtwirkung der Strahlung aus, deren Grenze nur durch die Lichtbeugung bestimmt wird. Im Vergleich zu Festkörpern findet die Wechselwirkung von Gasteilchen ausschließlich bei Stößen unter thermischen Verdrängungsbedingungen statt. Als Ergebnis entspricht das Energiespektrum des Füllstoffs dem Energieniveau jedes Partikels separat.

Gaslasergerät

kontinuierlicher Gaslaser

Das klassische Gerät solcher Geräte bildet ein geschlossenes Rohr mit einem gasförmigen Funktionsmedium sowie einem optischen Resonator. Das Entladungsrohr besteht üblicherweise aus Korundkeramik. Es wird zwischen einem reflektierenden Prisma und einem Spiegel auf einem Berylliumzylinder platziert. Die Entladung erfolgt in zwei Abschnitten mit gemeinsamer Kathode bei Gleichstrom. Tantaloxid-K altkathoden werden meistens durch einen dielektrischen Abstandsh alter in zwei Teile geteilt, der eine gleichmäßige Stromverteilung gewährleistet. Das Gaslasergerät sieht auch das Vorhandensein von Anoden vor - ihre Funktion wird von Edelstahl erfüllt, der in Form von Vakuumbälgen präsentiert wird. Diese Elemente stellen eine flexible Verbindung zwischen Tubus, Prismen- und Spiegelh alter her.

Funktionsprinzip

Gaslaser-Anwendung

Um den Wirkkörper im Gas mit Energie zu füllen, werden elektrische Entladungen verwendet, die durch Elektroden im Hohlraum des Geräterohres erzeugt werden. Beim Zusammenstoß von Elektronen mit Gasteilchensie sind erregt. Dies schafft die Grundlage für die Emission von Photonen. Die stimulierte Emission von Lichtwellen in der Röhre nimmt zu, wenn sie das Gasplasma passieren. Die freiliegenden Spiegel an den Enden des Zylinders bilden die Grundlage für die Vorzugsrichtung des Lichtstroms. Ein lichtdurchlässiger Spiegel, der mit einem Gaslaser versorgt wird, wählt einen Bruchteil der Photonen aus dem gerichteten Strahl aus, und der Rest wird in der Röhre reflektiert, wobei die Strahlungsfunktion aufrechterh alten wird.

Funktionen

Der Innendurchmesser des Entladungsrohrs beträgt normalerweise 1,5 mm. Der Durchmesser der Tantaloxidkathode kann 48 mm bei einer Elementlänge von 51 mm erreichen. In diesem Fall arbeitet das Design unter Einwirkung eines Gleichstroms mit einer Spannung von 1000 V. Bei Helium-Neon-Lasern ist die Strahlungsleistung gering und wird in der Regel in Zehntel W. berechnet

Kohlendioxid-Modelle verwenden Röhren mit einem Durchmesser von 2 bis 10 cm.Bemerkenswert ist, dass ein im Dauerbetrieb arbeitender Gaslaser eine sehr hohe Leistung hat. Aus Sicht der Betriebseffizienz ist dieser Faktor manchmal von Vorteil, aber um eine stabile Funktion solcher Geräte aufrechtzuerh alten, sind langlebige und zuverlässige Spiegel mit verbesserten optischen Eigenschaften erforderlich. In der Regel verwenden Technologen Metall- und Saphirelemente mit Goldbehandlung.

Lasersorten

Helium-Neon-Gaslaser

Die Hauptklassifizierung impliziert die Einteilung solcher Laser nach der Art des Gasgemisches. Wir haben bereits die Merkmale von Modellen auf Basis eines Kohlendioxid-Wirkkörpers erwähnt, aber auchionische, Helium-Neon- und chemische Medien sind üblich. Zur Herstellung des Gerätedesigns erfordern Ionengaslaser die Verwendung von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Insbesondere kommen Keramik-Metall-Elemente und Teile auf Basis von Berylliumkeramik zum Einsatz. Helium-Neon-Medien können bei verschiedenen Wellenlängen in Infrarotstrahlung und im sichtbaren Lichtspektrum arbeiten. Die Resonatorspiegel solcher Geräte zeichnen sich durch das Vorhandensein von dielektrischen Mehrschichtbeschichtungen aus.

Chemische Laser stellen eine eigene Kategorie von Gasröhren dar. Sie beinh alten auch die Verwendung von Gasgemischen als Arbeitsmedium, aber der Prozess der Bildung von Lichtstrahlung wird durch eine chemische Reaktion bereitgestellt. Das heißt, das Gas wird zur chemischen Anregung verwendet. Vorrichtungen dieser Art haben den Vorteil, dass sie chemische Energie direkt in elektromagnetische Strahlung umwandeln können.

Einsatz von Gaslasern

Gaslasergerät

Praktisch alle Laser dieser Art sind sehr zuverlässig, langlebig und erschwinglich. Diese Faktoren haben zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in verschiedenen Branchen geführt. Beispielsweise haben Helium-Neon-Vorrichtungen Anwendung bei Nivellierungs- und Anpassungsvorgängen gefunden, die in Bergwerksbetrieben, im Schiffsbau sowie beim Bau verschiedener Bauwerke durchgeführt werden. Darüber hinaus eignen sich die Eigenschaften von Helium-Neon-Lasern zur Verwendung bei der Organisation optischer Kommunikation, bei der Entwicklung von holografischen Materialien und Quantengyroskopen. War keine Ausnahme in Bezug auf den praktischen Nutzen undArgon-Gaslaser, dessen Anwendung im Bereich der Materialbearbeitung Effizienz zeigt. Insbesondere dienen solche Geräte zum Schneiden von Hartgestein und Metallen.

Gaslaser Bewertungen

Betrachtet man Laser unter dem Gesichtspunkt vorteilhafter Betriebseigenschaften, so fällt vielen Anwendern die hohe Richtwirkung und Gesamtqualität des Lichtstrahls auf. Solche Eigenschaften können unabhängig von den Umgebungstemperaturbedingungen durch einen kleinen Anteil optischer Verzerrungen erklärt werden. Was die Nachteile betrifft, so ist eine große Spannung erforderlich, um das Potenzial gasförmiger Medien freizusetzen. Darüber hinaus benötigen ein Helium-Neon-Gaslaser und Geräte auf der Basis von Kohlendioxidmischungen eine beträchtliche Menge an elektrischer Energie, um angeschlossen zu werden. Aber wie die Praxis zeigt, rechtfertigt sich das Ergebnis. Es werden sowohl Low-Power-Geräte als auch Geräte mit hohem Leistungspotential verwendet.

Schlussfolgerung

Ionengaslaser

Die Einsatzmöglichkeiten von Gasentladungsgemischen in Lasersystemen sind noch unzureichend beherrscht. Dennoch wächst die Nachfrage nach solchen Geräten seit langem erfolgreich und bildet eine entsprechende Nische im Markt. Der Gaslaser hat in der Industrie die größte Verbreitung gefunden. Es wird als Werkzeug zum punktuellen und genauen Trennen von Vollmaterial verwendet. Aber es gibt auch Faktoren, die die Verbreitung solcher Geräte behindern. Zum einen ist dies ein schneller Verschleiß der Elementbasis, was die Lebensdauer der Geräte verringert. Zweitens bestehen hohe Anforderungen an die Bereitstellung einer elektrischen Entladung,benötigt, um den Strahl zu formen.

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