Тема: Возможна ли иная компоновка квантрона?

[вв-21]

Добрый день всем.
Вопрос к Гуру. Стандартная компоновка квантрона лазера на неодимовом стекле: одна или несколько импульсных ламп вокруг излучающего стержня. Вокруг этого комплекта отражатель. Все это в герметичном корпусе и омывается охлаждающей жидкостью.
Возможно ли выполнить это несколько по иному?
Излучающий стержень из неодимового стекла в виде трубы, внутри которой либо импульсная лампа (лампы), либо эта труба из неодимового стекла сама представляет собой импульсную лампу. Сечение стенки трубы-стержня  выполнить, например, не цилиндрическим, а таким чтобы излучаемый свет отразившись от наружной поверхности стенки этой трубы-стержня, фокусировался по продольной оси внутри. Чтобы свет отражался внутрь наружную поверхность трубы-стержня отолировать и покрыть зеркальным слоем. При необходимости применить стандартное жидкостное охлаждение.
В таком исполнении установка должна получиться более экономичной, менее габаритной.
Вопрос конечно теоретический...

[AlexDark]

Трубчатый АЭ сделать можно, но кто его будет делать. Во-вторых решает объем АЭ, в третьих - он не должен деформироваться от нагрева или иных воздействий и должен иметь параллельные торцы

[вв-21]

По пунктам: Если трубчатый АЭ будет обладать явными преимуществами (а он должен) то его будет делать кто угодно, т.е. кому требуется. Технологически изготовить трубчатый АЭ не на много сложнее чем монолитный. Объем - нужно лишь изготовить трубчатый АЭ с повышенной толщиной стенки, вот и объем. Деформация - те же проблемы что и у монолитного, и устраняются теми же путями. Давно решены. Параллельность торцов обеспечивается существующей технологией изготовления монолитного АЭ. Т.е. тоже давно решено.
А преимущества трубчатого АЭ видятся в том, что потери накачивающего света сведены к минимуму, он, практически весь остается внутри АЭ. Раз потерь меньше, то, возможно, вместо четырех накачивающих ламп вокруг АЭ потребуется одна внутри, или объединенный конструктив АЭ-Лампа. Далее, гораздо легче и эффективнее обеспечить процесс охлаждения такого АЭ. Оребрение можно выполнить непосредственно на корпусе АЭ, что позволит резко увеличить теплоотдачу.
Как пример технической реализации, можно представить себе лазер на парах меди (в общем случае на парах тяжелых металлов) у которого крпус выполнен из неодимового стекла с учетом требований изложенных выше. В таком случае, в едином конструктиве будут работать оба лазера: один на парах меди внутри, а в качестве второго корпус. Оба излучения на выходе сложить с помощью существующих, отработанных технологий.

[AlexDark]

Трубчатый АЭ будет давать трубчатый луч, который будет проблемно фокусировать, не говоря уже о выделении ТЕМ00
Проблема охлаждения АЭ давно уже решается куда более простыми способами.

Лазер на парах меди требует прогрева до 1500 градусов, никакое неодимовое стекло этого не выдержит, плюс пары металлов агрессивны. Даже если предположить, что это каким-то чудом можно сделать  какой в этом практический смысл?

[вв-21]

Аналогичным образом можно выполнить, например, и углекислотный лазер у которого корпус (колбу) изготовить в виде толстостенного цилиндра, из неодимового стекла. Излучения перпендикулярного оси цилиндра, вероятно, будет недостаточно для накачки трубчатого АЭ, каким является корпус. Но с помощью оптики можно отвести часть основного излучения углекислотного лазера в торец АЭ из неодимового стекла.

[AlexDark]

Одна крохотная проблемка - длина волны углекислотного лазера 10.6мкм, она не проходит сквозь стекло и не годится для накачки неодимового лазера.
Ну и конструктивные особенности углекислотника не позволили бы это сделать, даже если б накачка и была возможна.
И самое главное - смысл какой?

[вв-21]

Смысл в том чтобы повысить КПД всего агрегата. А по поводу конструктивных особенностей  углекислотника... Совершенно не вижу препятствий соорудить вокруг любого углекислотника (и не только углекислотника) трубу из неодимового стекла. И вопрос: существуют-ли  какие-то методы или способы преобразования частоты, нпример 10,6 мкм в другую, годную для неодимового стекла?

[вв-21]

Аналогичным образом можно выполнить, например, и углекислотный лазер у которого корпус (колбу) изготовить в виде толстостенного цилиндра, из неодимового стекла. Излучения перпендикулярного оси цилиндра, вероятно, будет недостаточно для накачки трубчатого АЭ, каким является корпус. Но с помощью оптики можно отвести часть основного излучения углекислотного лазера в торец АЭ из неодимового стекла.

[AlexDark]

Прозрачность стекла для излучения в 10мкм примерно равна прозрачности кирпича для видимого света. Во-вторых - какое КПД? Ну получим на выходе (опять же примем, что это с помощью Гарри Поттера возможно) две разных длины волны. Под которые нужна разная оптика, которые с разными свойствами и тп. С таким же успехом можно повышать КПД подъемного крана, приделав к нему телевизор.

И посмотрите конструкцию углекислотников - там, помимо колбы, еще много-много чего есть. А преобразование длин волн само по себе сжирает немеряно процентов излучения, денег и сложности устройства, превращая его из обычной коробки с АЭ и лампой в звездолет.

[вв-21]

Согласен. Но углекислотник я привел только в качестве примера для пояснения предлагаемого конструктива. А какие лазеры работают на частотах неодимовых стекол?

[Gall]

Неодимовые, очевидно

[вв-21]

Юмор, вероятно...

А кроме неодимовых?

[Gall]

Район 1060 нм - это переход между уровнями в ионе неодима. Все лазеры, дающие эти длины волн, так или иначе содержат неодим. (Кроме, быть может, полупроводниковых: теоретически можно сделать полупроводник на ту же длину волны, практически их не делают).

[Gall]

Кстати, предложенная вами трубчатая компоновка применяется, но не в неодимовых лазерах, а в лазерах на красителях. Там рабочее тело жидкое, его все равно, куда заливать. С твердотельными лазерами так не поступают.

Вообще компоновка со стержнем и лампой - это простейшая конструкция, и применяется она тогда, когда нужна простота. Существует много других схем. Например, в установке NOVA активные элементы имели вид в основном тонких дисков, расположенных под косыми углами.

[вв-21]

"Кстати, предложенная вами трубчатая компоновка применяется, но не в неодимовых лазерах, а в лазерах на красителях. Там рабочее тело жидкое, его все равно, куда заливать".
Для чего эта аналогия? Трубчатую конструкцию применяют почти везде. Это всем понятно.
В моей идее речь о том, что осветитель (накачка) ВНУТРИ активного элемента. В лазере на красителях АЭ является раствор, сам краситель. У любого газового лазера АЭ это СРЕДА внутри корпуса. Я же предлагаю в качестве АЭ сам корпус. А осветитель (накачка) внутри этого корпуса. Кстати, для устранения потерь излучения от осветителя, корпус (а он является АЭ, напоминаю, из неодимового стекла, например), снаружи покрыть стеклом хорошо отражающим свет. Например, как сделано в жилке оптоволоконного кабеля (кто не в курсе, Интернет в помощь). В отличие от зеркального слоя, как правило, металлического, этот вариант позволит использовать бесконтактное возбуждение (светимость, зажигание накачки)  без подводящих электродов. Релизовать можно либо СВЧ, либо помещением устройства внутрь ВЧ индуктора. Что вообще такой подход сулит? Полагаю, жесткость, компактность, более высокую эффективность. Допускаю, наличие подводных камней, но принципиально опровергающих идею не усматриваю.