Автор Тема: Лазерные газовые смеси  (Прочитано 2612 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн mah

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 1
  • Репутация: +0/-0
Лазерные газовые смеси
« : 14 Май 2013, 13:41:19 »
Здравствуйте!
Объясните, пожалуйста, для чего берутся трехкомпонентные лазерные смеси СО2-N2-Не?
Почему именно эти компоненты, от чего зависит концентрация, как она влияет на работу лазера?

Онлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2276
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Лазерные газовые смеси
« Ответ #1 : 16 Май 2013, 00:24:36 »
Здравствуйте!

Я буду говорить не про CO2, а про газовые лазеры вообще - так более понятна общая идея.

Во-первых, нам надо получить определенные энергетические уровни в определенном сочетании. Нужные уровни есть, но у разных газов. Если у газа А есть уровень 1, а у газа Б есть уровень 2, то для схемы, в которой нужны уровни 1 и 2 одновременно, нам придется взять смесь газов А и Б. Соотношение количества газов А:Б подбирается с учетом заселенностей уровней, чтобы в смеси они были примерно равноправны.

Во-вторых, для лазерного излучения в лазере должно быть определенное количество рабочего вещества. Если его слишком мало, лазеру не на чем будет работать. Если слишком много, лазер будет усиливать луч слишком сильно за один проход, в результате луч за пару проходов "съест" всю энергию, сделает мало проходов и не сможет надлежащим образом отфильтроваться и усилиться. Оптимальное количество рассчитывается по довольно сложным формулам; предположим мы его знаем.

Но лазер мы возбуждаем, скорее всего, электрическим разрядом, а для электрического разряда нужно вполне определенное давление газа. Разумеется, этому давлению соответствует вовсе не то количество газа, которое нужно для лазера (а чего еще ждать? явления разные, логично, что и количество газа для них потребно разное). К счастью, разряду в общем-то почти все равно, в каком газе происходить. А еще к счастью разряду обычно нужно как раз больше газа, чем лазерной генерации. Поэтому можно разбавить смесь балластным газом, чтобы давление было достаточно большим, а "лазерных" газов при этом было достаточно мало. (Как когда раствор водой разводят примерно). Это уже третий газ.

Теперь более конкретно.

CO2-лазер. Лазерная генерация возникает в CO2. Его количество вычисляем из требований оптимальной генерации. Возбудить CO2 напрямую нельзя, но можно через промежуточный уровень. Подходящий уровень есть у азота, его берем в стехиометрической пропорции. Все вместе разбавляем нейтральным инертным газом до нужного давления - обычно берут гелий, можно добавить ксенон.

He-Ne-лазер. Генерирует неон. Промежуточный уровень у гелия. Разбавить можно тем же гелием, поэтому всего два газа.

Лазер на парах металла (ртути, кадмия, меди, золота). Генерирует металл. Промежуточный уровень подойдет от гелия. Разбавляем гелием. Здесь есть еще одна причина разбавлять - металл плохо испаряется, т.е. его при всем желании не будет достаточно много для устойчивого разряда.

Подробные расчеты с формулами есть в "Принципах лазеров" Звелто.

Оффлайн nerv

  • не ругайтесь на опечатки, кнопки же такие маааленькие!!!
  • Старожил
  • ****
  • Сообщений: 264
  • Репутация: +26/-0
Re: Лазерные газовые смеси
« Ответ #2 : 08 Июль 2013, 21:59:03 »
Для смеси с ЦО2 в качестве балласта подойдет аргон вместо гелия?

Онлайн Gall

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2276
  • Репутация: +134/-0
    • Sam's Laser FAQ на русском
Re: Лазерные газовые смеси
« Ответ #3 : 09 Июль 2013, 23:16:32 »
Точно не знаю; не слышал, чтобы его использовали. У аргона огромное количество энергетических уровней, куча разрешенных переходов. Было бы странно, если бы какой-то из них не оттягивал на себя генерацию. Как бы вместо CO2-лазера аргоновый ионный лазер не получился. Если и не загенерирует, то заселенности наверняка просадит.

Гелий потому и выбирают, что у него всего два s-электрона и уровни проще пареной репы. Разрешенных переходов мало, мешающих обычно нет.

 



SimplePortal 2.3.3 © 2008-2010, SimplePortal