Тема: Ремонт медицинского DPSS лазера 532нм

[avrerum]

Расхитители гробниц!

[Sergionis]

Расхитители гробниц!

сперва попробую без посещения кладбища. 

обзаведусь кое-какими инструментами и...... смелостью и займусь юстировкой.
пока создам тему по ещё одному лазеру, в этом же разделе DPSS: милости прошу.

Ещё раз всем большое спасибо за ответы и терпение ( знаток в лазерах из меня так себе, только умею пользоваться ими ).
если посетят какие-то мысли, пишите.

[Sergionis]

Если не затруднит, ещё 2 теоретических вопроса.
1) почему так растянута правая сторона резонатор ИАГа. Проще было бы сделать компактно. Зеркало 1 рядом с кристаллом, а потом луч лишние 2 раза  отражается от зеркал до попадания в КТП. ???
2) что за элемент выступает к качестве поляризатора ( из чего сделан, на вид просто стекло под углом 45 градусов) ????

спасибо

[Gall]

1. Так было удобнее. Создатели хотели сделать резонатор как можно длиннее, вероятно, с целью лучшей селекции мод. Резонатор такого размера не влезал в корпус, и его пришлось сложить зигзагом. Кристалл можно ставить в любом месте, и удобно оказалось поставить его на конце пути, чтобы не пришлось как-то хитро огибать лучом диод накачки.

Зеркала скорее всего не плоские, и вся система фокусирует луч (дает перетяжки) в двух местах: в активном элементе и в нелинейном кристалле.

2. Это и есть просто стекло под углом, скорее всего 56.6 градуса. Используется тот факт, что отражение света от поверхности диэлектрика при косом падении зависит от поляризации.  Одна поляризация отражается чуть сильнее, чем другая. Правило, как запомнить: плоский камень бросают на воду. Если камень падает плашмя, он отскочит, если ребром, то утонет. Под определенным углом, он называется "угол Брюстера" и для стекла равен примерно 56.6 градуса, поляризация, которая "ребром", не отражается совсем. Вторая поляризация в основном проходит, но чуть-чуть отражается. Получается разница в пару процентов, которой вполне достаточно, чтобы после многократного прохождения туда-сюда одна из поляризаций полностью сдохла.

[Sergionis]

огромное спасибо за просвещение.

Зеркала скорее всего не плоские, и вся система фокусирует луч (дает перетяжки) в двух местах: в активном элементе и в нелинейном кристалле.

ещё понаглею чуть-чуть с вопросами.  Я читал Ваши сообщения на других форумах по поводу перетяжек. Это обязательное условие для таких лазеров ??? или это упрощает юстировку ??? Какой, обычно, диоптрийности( или фокусного расстояния ) применяются зеркала для создания перетяжек ???

Как я понял из интернет чтива, поляризаций обладают и делители луча. Верно??? ( В соседней теме по лазеру Quantel так и происходит ??? )

и ешё вопрос: лазил по сайтам производителей оптических приборов. К примеру есть зеркала с золотым напылением для инфракрасного диапазона, которые существенно дешевле, чем специализированные с покрытием для определённой длинны волны. Их коэффициент отражения, как по мне, не существенно меньше. можно их использовать в резонаторе ИАГа ???

Боюсь показаться занудным, но надеюсь накопить знаний для создания лазера с нуля.......уж очень интересно это
Если надоем с расспросами, говорите.

[avrerum]

С золотым напылением применяют для СО2 лазеров, которые работают в дальнем ИК 10,6мкм! Эта длина волны не проходит через стекло даже и наиболее хорошо отражается металлами, для видимого спектра металлы максимум около 80% отражают, поэтому применяют диэлектрические зеркала или призмы ПВО!

[Sergionis]

С золотым напылением применяют для СО2 лазеров, которые работают в дальнем ИК 10,6мкм! Эта длина волны не проходит через стекло даже и наиболее хорошо отражается металлами, для видимого спектра металлы максимум около 80% отражают, поэтому применяют диэлектрические зеркала или призмы ПВО!

вот даташит для дешевого зеркала Edmund optics для золота
Coating Specification
Ravg >97% @ 800 - 2000 nm
Ravg >94% @ 700 - 800 nm

а для СО2, как я понял применяются с медным покрытием, тоже желтого цвета.

[Gall]

ещё понаглею чуть-чуть с вопросами.  Я читал Ваши сообщения на других форумах по поводу перетяжек. Это обязательное условие для таких лазеров ??? или это упрощает юстировку ??? Какой, обычно, диоптрийности( или фокусного расстояния ) применяются зеркала для создания перетяжек ???

Две самых часто встречающихся конфигурации - когда фокус посередине резонатора или когда фокус каждого зеркала на противоположном зеркале. То есть, фокусное расстояние равно или длине резонатора, или его половине. Но это если перетяжка в центре. Если перетяжка с краю, зеркала будут асимметричны, а в сложной схеме вообще может быть сочетание собирающих и рассеивающих.

Как я понял из интернет чтива, поляризаций обладают и делители луча. Верно??? ( В соседней теме по лазеру Quantel так и происходит ??? )

Да, но еще интереснее. Самая часто встречающаяся деталь в оптике после линз и зеркал - это поляризационный делительный кубик. Он выглядит как куб, склеенный из двух треугольных призм, и характерен как раз тем, что одну поляризацию он пропускает, а вторую отражает. Научное его название - "призма Глана". Использования различны: иногда для того, чтобы развести два луча в разные стороны, если эти лучи можно различить по их поляризации. Иногда просто чтобы делить свет в регулируемой пропорции, тогда пропорцию можно регулировать вращением поляризации полуволновыми пластинками. Иногда вместо поляризаторов. Можно измерить неизвестную поляризацию света, если взять такой кубик и два фотодиода и измерять соотношение токов фотодиодов. Такой делитель встречается чаще, чем обычные делители на основе полупрозрачных зеркал.

и ешё вопрос: лазил по сайтам производителей оптических приборов. К примеру есть зеркала с золотым напылением для инфракрасного диапазона, которые существенно дешевле, чем специализированные с покрытием для определённой длинны волны. Их коэффициент отражения, как по мне, не существенно меньше. можно их использовать в резонаторе ИАГа ???

Обычно нет. Если посмотреть на коэффициент потерь, а не отражения, то разница между отражением 99% и 99.99% - в 100 раз (потери 1% и 0.01% соответственно). В лазерном резонаторе потери возводятся в степень: луч отражается от каждого зеркала много раз. Если в резонаторе лазера используются два зеркала с отражением 99%, то после 100 проходов остаток луча составит всего (0.99)¹⁰⁰=0.36, то есть потери составят 64%. С учетом того, что "полупрозрачное" зеркало обычно тоже едва прозрачное, иногда даже всего 1% пропускания, это слишком большие потери.

В лазерах с большим усилением можно использовать плохие зеркала. Лазеры с огромным усилением могут работать даже вообще без зеркал (азотный). У неодима усиление довольно большое, поэтому плохие зеркала он терпит, но ценой ухудшения когеретности и модового состава (чем больше в резонаторе проходов, тем лучше фильтруется нужная мода).

Боюсь показаться занудным, но надеюсь накопить знаний для создания лазера с нуля.......уж очень интересно это
Если надоем с расспросами, говорите.

Вот такие расспросы - всегда пожалуйста! Знание небольшого количества общих основных принципов лучше знания большого количества частных фактов.

[V. Frankenstein]

К примеру есть зеркала с золотым напылением для инфракрасного диапазона, которые существенно дешевле, чем специализированные с покрытием для определённой длинны волны. Их коэффициент отражения, как по мне, не существенно меньше. можно их использовать в резонаторе ИАГа ???

Если хочется построить именно ИАГ лазер то зеркала к нему найти не проблема -- набор глухое+пропускающее стоит у китайцев около 20 долларов. Советские дешевле -- так как продаются любителями для любителей по любительским ценам)))

http://www.ebay.com/itm/20mm-1064nm-YAG-Laser-T-20-Output-Coupler-Total-Reflector-Reflective-Mirror-/120921405483?hash=item1c277a382b

[Gall]

Вообще работу лазера можно описать так. Есть некое вещество, обладающее свойством усиливать проходящий через него свет. Свойство наличествует в определенном диапазоне длин волн и при подаче на вещество некой накачки (оптической, электрической, химической и т.д. - неважно). Это вещество помещается в систему зеркал, устроенную так, чтобы свет ходил через него снова и снова - условно говоря, вечно. Тогда любой случайный фотон будет усиливаться до тех пор, пока хватает энергии источника накачки. Это и есть лазерная генерация. Каким-нибудь способом, например, полупрозрачным зеркалом, мы отводим часть получившегося излучения наружу.

Система зеркал, помимо того, что направляет фотоны обратно, играет еще одну важную роль: она отсеивает нежелательные фотоны. В луч лазера попадает только то, что способно пройти через активный элемент достаточно много раз. Бухгалтерия простая: усиление должно превышать потери (как естественные потери в зеркалах и в самом веществе, так и искусственные, вызванные отведением части луча на выход).

В простейшем случае резонатор лазера делается просто из двух зеркал, отражающих фотоны обратно. Схема совпадает с интерферометром Фабри-Перо и обладает теми же свойствами - отфильтровывает только те длины волн, которые укладываются между зеркалами целое число раз. Все остальное из-за интерференции обратно не отражается (уходит мимо). Очевидно, что такая схема способна работать только на параллельном луче.

Но параллельных лучей в природе не существует. Любой луч дифрагирует на собственных краях и потому расходится. Как обычно, "не можешь победить - возглавь": зеркала делают вогнутыми (или плоскими, но добавляют линзы), за счет чего луч намеренно делают сходящимся к центру и расходящимся к краям. Тогда расходимость получается легко предсказуемой и поддается регулировке.

Помимо простого колебания, когда луч ходит между центрами зеркал туда-сюда, возможны более сложные моды. Например, всякие косые переотражения в виде восьмерок. От них форма луча становится некруглой. Наличие таких мод обычно считается дефектом, а борьба с ним простая: надо сделать резонатор длинным и узким, быть может даже добавить в него диафрагмы, и тогда все косые моды не выживут.

Возможны более хитрые конструкции резонатора. Необязательно отражать луч взад-вперед, можно сделать кольцо. У такого лазера много преимуществ. Можно даже сделать кольцо, в котором свет идет только в одну сторону, добавив, например, фарадеевский ротатор. Можно делать и трехмерные структуры, и даже лазер в виде просто кристалла сложной формы, где луч отражается по сложному закону от его собственных граней. Можно завести луч обратно оптоволокном и даже использовать активный элемент в виде оптоволокна. Сколько угодно.

Для коротких импульсов есть такой способ: сделать, чтобы резонатор до поры до времени не работал, а потом резко включить его. Например, добавив какую-нибудь заслонку или стекло, покрашенное самопросветляющейся краской. Это и есть модуляция добротности. Тогда лазер запускается резко, в тысячи раз быстрее, чем этого можно достигнуть электрически, и обычно расходует весь запас энергии сразу.

[Sergionis]

Спасибо за такое подробное объяснение.

Лазеры - воистину сложные устройства.

Китайцы продают 1-2 Вт зелёные лазеры за смешные деньги. Заявленный ресурс такой, что никакой доктор за свою практику его не отработает. По характеристикам он одномодовый и с достаточно параллельным пучком на выходе, что позволяет его использовать в той же офтальмологии ( Вы где-то писали, что можно загнать его в волокно банальным объективом к микроскопу ). Возникает вопрос, зачем умы из Ellex, Quantel, Coherent городят такие сложные конструкции ???

Вам приходилось иметь дело с китайскими лазерами, что они из себя представляют ??? какая у них конструкция резонатора ???

какая конструкция для сбора DPSS 532nm лазера наиболее удобна для сборки в домашних условиях ( 1ВТ ) ???
ИАГ Кристалл круглый или квадратный ???
боковая или торцевая накачка ???
какие зеркала применять ???

уже имеется 20W диод 810нм и КТР кристалл

[avrerum]

Накачка зависит от линейки! Если просто линейка без волокна, то поперечная цилиндрического кристалла, если с волокном-то продольная накачка!!!

[Gall]

Китайцы продают 1-2 Вт зелёные лазеры за смешные деньги. Заявленный ресурс такой, что никакой доктор за свою практику его не отработает. По характеристикам он одномодовый и с достаточно параллельным пучком на выходе, что позволяет его использовать в той же офтальмологии ( Вы где-то писали, что можно загнать его в волокно банальным объективом к микроскопу ). Возникает вопрос, зачем умы из Ellex, Quantel, Coherent городят такие сложные конструкции ???

Затем, что у простых конструкций длина когерентности меньше, а модовый состав - как повезет. Он может по пространству одномодовым быть, а вот по частоте уже одномодовым не будет.

Вам приходилось иметь дело с китайскими лазерами, что они из себя представляют ??? какая у них конструкция резонатора ???

Склейка, как в лазерной указке. Кристалл Nd:YVO4 склеен непосредственно с KTP, прямо на все это напылены зеркала.

какая конструкция для сбора DPSS 532nm лазера наиболее удобна для сборки в домашних условиях ( 1ВТ ) ???
ИАГ Кристалл круглый или квадратный ???
боковая или торцевая накачка ???
какие зеркала применять ???

Ответ на все эти вопросы - "то, что удастся достать". Дело в том, что "правильные" лазерные компоненты очень дорогие. Но на случайных аукционах их удается достать за копейки. Аукционы непредсказуемы, поэтому приходится подгонять конструкцию под имеющиеся детали.

Дальше весь вопрос в том, какие характеристики хочется получить. Если просто 1 Вт, это одно. А вот если, например, 100 метров когерентности - это уже другое. Или, например, короткий импульс с модулированной добротностью - такой штукой можно голограмму живого человека записать. Еще можно делать всякие стабилизированные, перестраиваемые и т.д. Достаточно мощным 532 нм можно накачивать лазер на красителях. Красители замечательны тем, что их можно плавно перестраивать в диапазоне от ИК до УФ, на любой длине волны работают.

[Sergionis]

м-да, чем дальше в лес.....тем толще партизаны 
с каждым днём всё меньше и меньше верится  в создание лазера, но буду идти вперёд.

по поводу цены - это верно. На сайтах производителей, самый банальный элемент стоит 100$, а за ИАГи и КТП даже страшно говорить.

как правило, в продаже на Ebay имеются прямоугольны или цилиндрические кристаллы с матовыми боковинами и полированными торцами. Как понимаю, это для продольной накачки.
Вот нашел к своему Диоду такую "метёлку". Реально ли её пристроить к диоду и сколько на ней потеряется мощности в % ???
нашел ещё вот такие диоды в готовом виде, но по даташиту к одному из них, длина волны 818 нм. Это критично для накачки ???
на выходе у них пучок оптоволокон 800мкм. Можно ли будет сразу заводит в ИАГ кристалл ???

столько вопросов ещё.......за пору лет ковыряния в лазере накопилось

спасибо за подробные ответы. 

[Gall]

как правило, в продаже на Ebay имеются прямоугольны или цилиндрические кристаллы с матовыми боковинами и полированными торцами. Как понимаю, это для продольной накачки.

Чаще просто для ламповой. Если длинный круглый стержень несколько миллиметров в диаметре и несколько сантиметров длиной, то такое накачивают ксеноновой лампой, расположенной параллельно стержню.

Приделывать что-то к готовому диоду трудно. Можно попробовать, но я бы не стал рассчитывать на успех.

Длина волны критична. У неодима есть узенькая (ЕМНИП, пара нанометров) полоска поглощения на 808. В нее и целятся.