Тема: Лазеры с пиротехнической накачкой

[Gall]

Физика явления.

Химическая реакция - один из способов получить электроны на метастабильном уровне. Есть два способа осуществить химическую реакцию. Первый - смешать два вещества. Второй - разложить вещество, в результате чего продукты разложения прореагируют обратно; вариант - насильственно соединить вещества, чтобы произошло разложение. Лазеры, работающие по второй схеме - это эксимерные.

Поскольку нам нужно не просто электроны на метастабильных уровнях, а инверсию заселенностей, химическая реакция должна протекать очень быстро. Однако, если вещества реагируют быстро, то их нельзя просто смешать - реакция произойдет быстрее, чем вещества окажутся в рабочей зоне лазера. Поэтому газы в рабочую зону надо вводить быстро и под большим давлением. Это создает условия для мгновенной реакции именно в рабочей области лазера, не раньше и не позже. Нужное давление можно создать компрессором, а можно конструкцией, похожей на ракетный двигатель. Компрессор, разумеется, не справится с соплом больших размеров.

Расчет схемы - сложный, аэродинамический и квантовомеханический одновременно. (Поэтому я очень не уверен в успехе). Нужно рассчитать скорость химической реакции и подобрать скорость течения газов так, чтобы реакция проходила как раз между зеркалами. Раньше или позже - не годится. Проблема в том, что скорость реакции зависит от давления, а давление связано со скоростью истечения. Надо искать работы по кинетике горения. Во всем этом одновременно учитывается время жизни метастабильного уровня, которое опять зависит от температуры и давления.

В общем, тут все зависит как раз от расчета кинетики. Если его нет и непонятно, как сделать - лазер не получится. Если есть - тогда можно пробовать.

[гарин]

накачку лампой мешает сделать банальная вещь  отсутствие  денег.вся моя пенсия уходит на таблетки я не жалуюсь просто  объясняю вопрос а пиротехики осталось много прошлое хобби жаль выбрасывать    о резонаторе - предел моих возможностей медные вогнутые или выпуклые могу попробовать . сделать  какое фокусное расстояние.и там они вроде стоят со сдвигом относительно друг друга на сколько хоть приблизительно и как юстировать а где поставить резонатор это не сложно если я не ошибаюсь где факел перестаёт светить там начинается генерация.

[Gall]

накачку лампой мешает сделать банальная вещь  отсутствие  денег.вся моя пенсия уходит на таблетки я не жалуюсь просто  объясняю вопрос

Понятно. Хотя можно попробовать действительно сделать химический аналог лампы. Нерационально с точки зрения эффективности, но работать можен.

о резонаторе - предел моих возможностей медные вогнутые или выпуклые могу попробовать

Шансов мало, потому что в таких зеркалах большие потери. Тогда уж лучше так: http://ivanik3.narod.ru/linksStrong.html (вторая глава)
По этой методике можно сделать стеклянную оптику весьма высокого качества, было бы время и терпение.

сделать  какое фокусное расстояние.и там они вроде стоят со сдвигом относительно друг друга на сколько хоть приблизительно и как юстировать

Тут довольно просто. Одно из зеркал должно быть глухим, другое "полупрозрачным" (пропускать несколько процентов излучения). Прошедшее излучение и есть лазерный луч. (В некоторых случаях удается вместо полупрозрачности сделать отверстие, но это усложняет расчет). Можно сделать оба зеркала плоскими и разместить строго параллельно (требуемая точность - доли световой волны), но это довольно трудно. Поэтому проще сделать зеркала сферическими. Радиус кривизны зеркала обычно выбирают вдвое больше расстояния между зеркалами (конфокальный резонатор).

Понять все это можно чисто интуитивно. Надо добиться, чтобы луч несколько десятков или сотен раз прошел через рабочее тело, прежде чем он выйдет из лазера. Для этого надо: (1) чтобы зеркала были "хорошие", т.е. не поглотили луч при многократном отражении, и (2) чтобы зеркала стояли достаточно ровно и сами были ровными, чтобы луч не улетел в сторону. В реальности надо учитывать еще дифракцию света, но в большом резонаторе влияние от нее меньше, чем ход винтов регулировки.

Как юстировать. Надо добиться точной параллельности. Для этого каждое зеркало крепят на трех точках, из которых по крайней мере две - регулировочные винты. Мне удавалось использовать обычные М3, но вообще надежнее и спокойнее брать что-нибудь толстое с мелкой резьбой вроде М6x0.5, а еще лучше микрометрическое. Главное, чтобы люфтов не было. Конструкция подпружинивается. Тут главное иметь жесткую раму из чего угодно, желательно с защитой от вибраций; одна из моих любимых конструкций - металлическая "рельса" (любой подходящий профиль), прикрепленная к тяжелой доске (доска гасит колебания). Дешево и сердито. (В голографии бывает надо совсем погасить вибрации, в этом случае хорошо помогает положить доску на мешки с песком, на стопки газет, а полости профиля заполнить битумом).

Настройка делается по лучу лазерной указки (самой обычной, из газетного киоска). (Есть и другие методы, они не так удобны). Нужно добиться, чтобы все "зайчики" сошлись в одну точку, а потом чтобы появились кольца интерференции.

Вообще про лазеры есть замечательный документ, ориентированный на любителя - "Sam's Laser FAQ". Он на английском. Я маленький кусочек перевел на русский, но времени не хватает. Вот он:  http://laserfaq.ru/sam/laserfaq_ru.htm

а где поставить резонатор это не сложно если я не ошибаюсь где факел перестаёт светить там начинается генерация.

С одной оговоркой: если генерация вообще возможна в данных условиях. Я не знаю, насколько легко их поймать. Наверное трудно.

Вот генерацию в азоте воздуха при накачке электрическим разрядом поймать очень легко. Лазер на азоте делается проще всего. В органических красителях ловится без особого труда. В твердотельных лазерах - просто, но там компоненты дорогие. В лазерах на парАх металлов - обычно трудно. Тут - просто не знаю.

[гарин]

спасибо за информацию . извините ещё несколько вопросов .а хоть какой   нибудь лазер накачивается галогенками .зеркала заднего вида от автомобилей  подойдут обратной стороной. сверлить  в стекле я умею на 4мм будет нормально . а по азотному у меня нет кварцевого стекла чем заменить не знаю .  и орёт он сильно уже всем дома надоел я с ним сексом второй месяц занимаюсь да ещё слышал о накачке искровым разрядом без лампы -это реально или нет

[Gall]

спасибо за информацию . извините ещё несколько вопросов .а хоть какой   нибудь лазер накачивается галогенками

Лампами накаливания? Мощность мала. Даже у перекальных ламп с галогеновым циклом.

Большинству лазеров с оптической накачкой требуется накачка с мощностью от 10 кВт до МВт, за очень редким исключением. Исключения - накачка лазером и некоторые лазеры на неодиме, могущие работать в непрерывном режиме при накачках от 100 Вт.

зеркала заднего вида от автомобилей  подойдут обратной стороной

Боюсь, что маловат коэффициент отражения.

а по азотному у меня нет кварцевого стекла чем заменить не знаю

TEA-лазер на азоте можно сделать вообще без стекла, если при атмосферном давлении. Если при пониженном - подойдет оргстекло, только надо ставить его подальше от зоны разряда, чтобы не загорелось.

Если азотный лазер не работает, может быть две причины. Непараллельные линейки или слишком высокое напряжение. При слишком высоком напряжении пробой получается местный, искровой, равномерного свечения промежутка достичь не удается. Третья причина - слишком медленный разряд. Бывает редко, обычно если в конструкции много отсебятины. Пониженное давление газа и/или замена воздуха на чистый азот в этом случае помогает.

Шумный искровой разряд надо закрывать (можно герметично). В лазере с чистым азотом и с откачкой можно поставить тиратрон. В лазере без откачки и с воздухом тиратрон не работает.

да ещё слышал о накачке искровым разрядом без лампы -это реально или нет

Нет. Есть накачка самодельной воздушной лампой - используется в лазерах на красителях. Конденсатор к лампе подключен непрерывно, из лампы откачивается воздух, в момент достижения низкого давления происходит разряд.

[гарин]

по азотному .бп -транс . от неоновой рекламы через латр отсебятина  только толщина диэлектрика-тоньше пробивает  а пониженное давление -компрессор от холодильника даёт 10км по авиационному высотомеру а ручной насос -13км извините других приборов нет.а кроме шума -от него комп виснет. да. о самодельной лампе накачки я знаю уже вчера пробовал сделать -ещё не испытал нету конденсаторов.сегодня с утра занимался изготовлением камеры сгорания и сопла для газодинамического экспериментальный образец- камера диаметр-12мм длина30мм сопло с острым критическим сечением диаметр 3мм ивыходное-12.5мм камера под стандартный ракетомодельный движок теперь думаю как и какие к этой крохе прицепить зеркала

[Gall]

теперь думаю как и какие к этой крохе прицепить зеркала

Ээээ... а какое у лазеров этой конструкции усиление на единицу длины?

[Gall]

На азотный лазер не стоит пытаться подавать больше 6 кВ, а лучше меньше. Свечение разрядного промежутка должно быть равномерным. Давление роли не играет, можно даже атмосферное. Заводится такой лазер очень легко, если нет - надо искать ошибку в конструкции. Луч можно обнаруживать по белой бумаге, она от луча светится.

[гарин]

подсчитал... извините .если бы не идея не стал писать    .а что если применить кольцевое зеркало как у полупроводниковых дисковых наподобие дутого обручального кольца.а второе чуть дальше по потоку тоже кольцевое   вокруг потока а как собрать в пучёк можно придумать так я думаю кпд возрастёт                   по азотнику какой в камере на азоте воздуха зазор между електродами

[Gall]

КПД азотных лазеров высок (несколько процентов) и определяется он вовсе не формой электродов.

У азота очень большое усиление, поэтому луч не может сделать через резонатор больше 1-2 проходов. Этим он уносит всю энергию. Поэтому мощность азотного лазера напрямую зависит от его длины. Я работал с промышленным длиной 2 метра.

[гарин]

я так понял что идея с кольцевым резонатором для  односоплового газодинамического лазера - тоже бред  или тема уже закрыта ведь вы поймите такую штуковину мне уже не потянуть -жаль если идея пропадёт  что бывало и не раз. а азотник может и успею болезнь прогресирует

[Gall]

Кольцевой резонатор всегда сложнее, чем линейный. Его используют тогда, когда линейный дает недостаточное качество луча. Не мощность, а именно качество, когерентность. Это не бред, просто это хорошее решение не той задачи.

[гарин]

так что же тогда поставить, есть плоские покрытые алюминием глухие могу попробовать изготовить вогнутые с фокусным  -от 20 до50 мм а такая маленькая камера с одним соплом  потому что пока большей заготовки не достал а руки уж больно чесались взяться за дело да и помню я ещё тот взрыв в молодости тогда была камера 200-300-80мм с толщиной стенки 6мм -нержавейка и одним соплом по длине с критическим сечением1мм наполнялась воздухом и пропаном должен был работать в импульсном режиме вместо пропана наполнили ацетиленом испытывали в обеденный перерыв на работе тисков и целых окон в цеху не осталось.ошибка-надо было делать набор сопел

[Gall]

Во-первых, я бы с азотником разобрался. Лучше синица в руках...

Во-вторых, ну есть алюминий - можно пробовать алюминий. Чем черт не шутит. Если усиление большое, то и алюминий сойдет.

Воздух с пропаном, кстати, генерировать в принципе не мог. Он просто горит.

[гарин]

там при горении получается азот . углекислый  и пары воды- как раз то что надо.да ещё и  сжатый и разогретый строился по описанию  экспериментальной установки взятой из справочника по лазерам197- не помню какого года. а синица почему то не ловится  камеру испытываю вот уже третью и ни чего.