Тема: CO2 лазер-без фокусировки/или с условной фокусировкой-лучевая пушка или нет? ;-)

[Gall]

Есть два дешевых мощных лазера - на CO2 и на неодиме (в зависимости от мощности, ванадат, гранат или стекло с неодимом). В зависимости от задачи выбирают между ними. Почти во всех военных проектах используется неодим или что-то ему подобное.

Полупроводниковые лазеры существуют только для умеренных мощностей, где-то до 10 Вт. Свыше 10 Вт уже линейки лазеров (не один лазер, а несколько), у них очень ограниченные возможности фокусировки, а потому их используют в основном для накачки лазеров на неодиме.

[SEEK]

понимаю.....звучит дорого :-B. Но оценить бы -насколько... во сколько это встанет
Я, в принципе, готов к тратам-смотря сколько будет стоит закупка. Понимаю что НИОКР дело растяжимое и бездонное...но все же, в части лазеров- какие деньги, хотя бы примерно?


Кстати вот такое видео нашел-в принципе достаточно дальнобойное....помощней взять ватт на 200-3000 и вуаля 

! No longer available

[Gall]

Помощнее - это и подлиннее. У лазеров на CO2 прикидочное правило простое: 1 метр трубки = 100 Вт. Нестрого, но все же.

[SEEK]

ну вот что то такое как на видео-только метров до 20 чтобы било и жгло пеню пласта . Взять мощи поболее...и самое оно вроде как...

Кстати сказать -а что может вот такой несфокусированный на 200-300 ватт, на ваш взгляд?


Кстати, авто видео пишет что : "The damage potential is yet unknown but it will be military grade. To give you an idea of its damage potential: currently the military has a 5kw co2 laser with a 25mm beam spot able to shoot down drones and missles. "
 -Вобщем 5киловатт  co2 лазеры сбивают дроны и ракеты и используются для военных целей.

Так что все таки надо копать в сторону CO2 как я понимаю. Потому что такая точка как на видео-меня устроит полностью.

[Gall]

CO2 тяжелый, КПД низкий. А военные любят давать дезу. Во времена программы СОИ была деза относительно рентгеновского лазера с накачкой ядерным взрывом. Работать такая штука не могла при всем желании.

Ну а бить CO2-лазером на 20 метров - это самоубийство. По опасности сравнима разве что с игрой в русскую рулетку, причем пистолетом Макарова. Нельзя лучам лазеров 4-го класса позволять уходить дальше, чем на пару десятков сантиметров, и то с оговорками.

Несфокусированный 200-300 Вт может устроить пожар, и почти наверняка устроит пожар. Больше ничего хорошего он не может. Еще может сделать владельца инвалидом, поскольку луч умеет отражаться, и очень трудно предсказать, когда и куда именно.

[SEEK]

Не переживайте так. Это вовсе не для военных применений ;-).

Кстати тут такая мысль появилась...Допустим для меня -небольшое плавание толщины луча на больших промежутках было бы даже хорошо. То есть что я хочу сказать: если скажем гипотетически я ставлю некую линзу, которая создает так сказать "протяженную перетяжку" - длиной метра 2-3.

То есть допустим луч из лазерной трубки диаметром(допустим) - 10 мм - сводится в раза 2 - и этот тонкий луч в 5 мм длится метра 2-3. Или например на участке 3 метра идет плавное схождение луча. Как такое провернуть? Линза большая? с большим фокусным расстоянием я так понимаю....

[Gall]

Не переживайте так. Это вовсе не для военных применений ;-).

Боюсь, что такую конструкцию нельзя делать ни для каких применений Ей нужна закрытая лаборатория, иначе кто-нибудь убьется, а в закрытой лаборатории первый же инженер по ТБ выдаст предписание выкинуть хреновину на фиг. Правила ТБ предписывают у таких штук ограждать луч на всем его протяжении, а еще куча формальностей с обучением и аттестацией персонала и т.д. - в общем, проще не связываться. По пакостности в работе подобные лазеры сравнимы разве что с радиоактивными веществами - что с точки зрения безопасности, что с точки зрения бюрократии. С цианистым калием работать и то легче.

Кстати тут такая мысль появилась...Допустим для меня -небольшое плавание толщины луча на больших промежутках было бы даже хорошо. То есть что я хочу сказать: если скажем гипотетически я ставлю некую линзу, которая создает так сказать "протяженную перетяжку" - длиной метра 2-3.

Можно посчитать, каким должен быть диаметр этой перетяжки и каким должен быть диаметр линзы. Сразу скажу - большим. Масштаб - сантиметры.

То есть допустим луч из лазерной трубки диаметром(допустим) - 10 мм - сводится в раза 2 - и этот тонкий луч в 5 мм длится метра 2-3.

Увы, физика это запрещает. Расходимость луча вокруг перетяжки определяется только диаметром перетяжки. И для такой громадной длины волны, как 10600, либо надо делать очень толстый луч, либо мириться с тем, что он будет безбожно расходиться.

Это один из основных запретов на дальнобойность. Чтобы получить луч приемлемой толщины на большом расстоянии, он должен на всем пути до этого расстояния сходиться. Чтобы получить маленькое пятно на 20 метрах, потребуется линза с фокусным расстоянием около 20 метров. Луч будет иметь вид конуса, а линза будет основанием этого конуса. Сами понимаете, какого диаметра тогда будет линза. Кстати, для военных применений такая линза может легко оказаться больше метра в диаметре.

[SEEK]

понятно...ладно. будем думать.

А можете подсказать насчет материалов? То есть скажем- какие материалы поглощают лучше всего луч CO2 и быстрее всего разрушаются? (черный цвет не сильно годится сразу скажу)...Именно материал?

[Gall]

Любой легкоплавкий или горючий.

Цвет роли не играет, потому что 10600 настолько далеко от видимого света, что в нем все цвета другие. Глаз видит совсем узенький диапазон длин волн 400-700 нм, и "черный цвет" означает только, что в этом диапазоне отражения нет. Он может уже на 1000 быть чуть ли не белым. А на 10600 и подавно. Есть вещества, которые в видимом свете абсолютно непрозрачны, а 10600 через них спокойно проходит. А вот прозрачное стекло, наоборот, абсолютно непрозрачно для 10600.

[SEEK]

Понятно...спасибо-кое что проясняется. А если вот еще с такой стороны зайти:
если у нас расстояние- на котором лазер должен быть сфокусирован (CO2)- около 10-12 метров и неизменно. Просто сфокусирован-безо всяких "протяженных перетяжек" :-) и т.д. Обычный фокус. Как его сфокусировать на таком расстоянии? Имеется в виду не гипотетический пучок "с голову слона диаметром" :-) и линза в метр. А обычный рядовой CO2 лазер ?


P.S. вот еще кстати любопытное видево нашел :-) :
похоже даже без фокусировки все ок..Хотя с ней было бы интерестнее ;-)

 

! No longer available

! No longer available

На самом деле -оружейное применение меня абсолютно не интересует. Просто данные видео для меня были интересны тем, что на них наглядно видно, что даже несфокусированный луч достаточно мощен даже на 20 метрах...

[Gall]

"Достаточная мощность" - понятие растяжимое. Чтобы пенопласт изгадить, достаточно и 50 мВт. А вот чтобы фанеру ровненько разрезать, уже 40 Вт мало.

Законы фокусировки на 10-12 метрах все те же. Выбираете желаемый диаметр фокусного пятна, от него пляшете. Чем меньше пятно, тем больше будет диаметр линзы. Перед линзой луч, возможно, потребуется сначала расширить до диаметра линзы. Еще одной линзой, разумеется. Могу написать формулу.

А что касается применения, то, как уже было сказано, опасность такой системы сопоставима с цианистым калием, радиоактивными веществами и прочими "прелестями". Просто радиации люди боятся, как огня, а лазер почему-то никого не пугает. Хотя еще неизвестно, что опаснее. С радиоактивными источниками я работал, безопасность там несложная. Лазер сложнее. Так что я совершенно не понимаю, где и зачем может потребоваться столь опасная конструкция. Ни на роль инструмента, ни на роль оружия она не годится, слишком уж непредсказуемая.

[SEEK]

Да, если сможете помочь какой то формулой- было бы неплохо! Меня интересует если вкратце(это просто чтобы вам было проще ориентироваться- расписал подробно :-)
1) если мы имеем стандартный CO2 лазер (  не знаю какой он там по диаметру),  мощностью от 100 ватт- какого диаметра и из каких материалов( по возможности дешевле) - должна быть линза или линзы, чтобы сфокусировать конечный луч в точку диаметром таким, какой обычно бывает у ЧПУ станков для раскроя фанеры, металла и т.д. Вобщем, чтобы максимально эффективно задействовать мощность луча. В целом, я думаю миллиметр- два мне было бы достаточно...Правда я не знаю какой диаметр у станков..
2) из каких материалов должна быть линза ( линзы?).
Вы не обессудьте, что так дотошно распрашиваю, но думаю кроме вас особо помочь советом некому. Поэтому на вас вся надежда....
Спасибо заранее!

[Gall]

Зависимость диаметра луча от расстояния до самого тонкого места:

где z - расстояние, w₀ - диаметр в самом тонком месте, лямбда - длина волны. Все брать в одних и тех же единицах.

Если в качестве w0 подставить желаемый диаметр пятна, то формула дает наименьший диаметр линзы.

1) если мы имеем стандартный CO2 лазер (  не знаю какой он там по диаметру),  мощностью от 100 ватт- какого диаметра и из каких материалов( по возможности дешевле) - должна быть линза или линзы, чтобы сфокусировать конечный луч в точку диаметром таким, какой обычно бывает у ЧПУ станков для раскроя фанеры, металла и т.д. Вобщем, чтобы максимально эффективно задействовать мощность луча. В целом, я думаю миллиметр- два мне было бы достаточно...Правда я не знаю какой диаметр у станков..

У станков - "волосок", меньше 0.1 мм.

Чтобы было "как у станка" на расстоянии 10 метров, нужна линза диаметром 35 сантиметров. А если хочется на 20 метрах, тогда уже 70 сантиметров. В ИДЕАЛЬНОМ СЛУЧАЕ. В реальности и с учетом всех погрешностей надо в полтора-два раза больше.

Если "1 мм достаточно", тогда "всего-навсего" 3.5 и 7 сантиметров соответственно. Тоже в идеальном случае.

Это ограничение физическое. Его нельзя обойти никаким образом.

2) из каких материалов должна быть линза ( линзы?)

Селенид цинка, сульфид цинка, можно чистый германий. Теоретически можно было бы еще монокристалл соли, но во-первых хрен такой монокристалл так просто вырастишь, а во-вторых он от влаги воздуха сдохнет сразу. Другие материалы для лазера на CO2 непрозрачны.

Линзы с таким фокусным расстоянием, как вам надо, дешево купить не удастся. Они есть только в мелкосерийном проиводстве у компаний вроде "Newport". Ориентируйтесь на цены от $200 до $1000 за линзу диаметром 25 мм из селенида цинка. Германий примерно вдвое дороже.

С такой линзой вы сможете на 20 метрах получить хреновенькое пятнышко 1 мм диаметром. Чтобы сфокусировать получше, готовьтесь заказывать линзу по цене хорошего автомобиля.

[SEEK]

хороший подробный расклад! Спасибо! Ну - мне на самом деле и 1мм -за глаза. Так как у меня дистанция "всего" около 10-12 метров. К тому же, я полагаю что лазер мощностью от 100 ватт будет сильно страшен в диаметре 1 мм...и его хватит для меня с головой. Полагаю, и наверное не сильно ошибусь, если скажу что ватт 150 будут резать фанеру 5мм на 10 метрах...так?

Линза наверное греться будет...интересно, как их охлаждают в промышленных установках? Потому что слышал что зеркала отражающие -вроде как охлаждаются водой в металлорежущих станках...

P.S. 200-500$ за линзу для работы на 10 метрах-меня устроит полностью.

[Gall]

хороший подробный расклад! Спасибо! Ну - мне на самом деле и 1мм -за глаза. Так как у меня дистанция "всего" около 10-12 метров. К тому же, я полагаю что лазер мощностью от 100 ватт будет сильно страшен в диаметре 1 мм...и его хватит для меня с головой. Полагаю, и наверное не сильно ошибусь, если скажу что ватт 150 будут резать фанеру 5мм на 10 метрах...так?

Сильно ошибетесь. Луч диаметром 1 мм такую фанеру будет резать с черепашьей скоростью, 0.1 мм/с или около того. Скорее всего, он вообще не сможет разрезать фанеру, он вместо этого ее подожжет. (Попробуйте "разрезать" фанеру горящей спичкой - это будет примерно то же самое).

Линза наверное греться будет...интересно, как их охлаждают в промышленных установках? Потому что слышал что зеркала отражающие -вроде как охлаждаются водой в металлорежущих станках...

Будет. И это будет еще одной проблемой, очень серьезной.

P.S. 200-500$ за линзу для работы на 10 метрах-меня устроит полностью.

Это при условии, что вы вообще ее найдете. И это только одна из линз системы. Если линзы не будет в каталогах (а линзы с фокусным расстоянием 10 метров вполне может не быть в каталогах), то это будет спецзаказ, а для спецзаказа смело приписывайте к цене еще нолик.