Тема: Азотный лазер

[ozzy_72]

Какую полосу по ширине можно выжать из лазера на красителях с введением интерферометра? Я так понимю что есть предел "узости" полосы.

Насчёт распространения электричества вдоль линейки. Я так понимаю что идеал это одновременный поджиг по всей длине? Для чего вводить надо с торца широкого некиеми изохронными подводами. То есть не просто одинаковой длины, аещё учитывать их ёмкость и индуктивность.

[Gall]

Какую полосу по ширине можно выжать из лазера на красителях с введением интерферометра? Я так понимю что есть предел "узости" полосы.

Ограничено исключительно самим интерферометром.

Насчёт распространения электричества вдоль линейки. Я так понимаю что идеал это одновременный поджиг по всей длине? Для чего вводить надо с торца широкого некиеми изохронными подводами. То есть не просто одинаковой длины, аещё учитывать их ёмкость и индуктивность.

Именно. Самая простая конструкция делается так. Берется большой лист двустороннего фольгированного текстолита. В середине одной стороны вытравливается полоска, т.е. медь делится на две половины. На место этой полоски и крепят канал лазера. Получается два плоских конденсатора: нижняя обкладка общая, между верхними подключена нагрузка (лазер). Заряжаем оба конденсатора одной и той же полярностью, а потом один из них резко закорачиваем (искровым промежутком или еще как-то). Закороченный конденсатор с собственной паразитной индуктивностью образует колебательный контур, и полярность напряжения на нем резко (наносекунды) переворачивается. К лазеру тогда оказывается приложено удвоенное напряжение конденсатора, и происходит разряд. Из тонкостей: надо обязательно стравить медь еще и по периметру, чтобы по краям не пробивало, и надо именно травить, сфрезеровывать нельзя, а то пробьет.

В промышленных конструкциях к разрядному промежутку подводят коаксиальные кабели равномерно по всей длине, около 100 штук. Емкость и индуктивность кабелей участвуют в формировании наносекундного импульса.

[ozzy_72]

Я к сожалению пока не нашёл ничего по азотному лазеру где даются какие-то численные расчёты. И поэтому буду спрашивать дальше.

Мне, как я упомянал ранее это надо для того чтобы "зарядить" сына на работу по Малой Академии наук,  и и стартовать хочется целясь в приличную контсрукцию, которую можно как-то развивать и улучшать. И внешне оформить не на жвачке
 Если браться то хотелось сделать азотный лазер не на воздушном разряднике, и не на воздухе, а на азоте.

У меня есть возможность расжиться (они тут в ХАрькове недорого продаются) тиратронами ТГИ 1 - 325/16   или ТГИ 270/12  это как я понимаю импульсные тиратроны первый коммутирует 325 ампер 16 киловольт, второй 27- ампер 12 киловольт. КОнечно ещё непонятно как они работать будут, они не работали ранее, но время, время.

Это подходящие параметры или нет? Потому что я пока нигде не нашёл численных параметров ипульса в связи с тем что получается на выходе по излучению.

[AlexDark]

Параметры импульса сильно зависят от типа лазера, формы электродов, давления газа, размеров разрядного промежутка, типа капов и еще кучки переменных.

[ozzy_72]

  Это я понимаю что зависят. БЫло бы странно если бы всё вышеперечисленное было бы лазеру по фигу.
Вопрос как зависят?  Пока не нашёл никаких по этому поводу описаловок практичеких.  Интересно они вообще были?

[ozzy_72]

И мне как раз было интересно в таком ключе:

Если импульс разряда такой-то и такой-то то тогда при вот таких условиях на выходе вот так, а если вот так то фигвам, а если вот так то уже лучше, но не идеал, а если хотите получить вот такое, то надо так и вот так

[AlexDark]

Там слишком много переменных, чтоб все описывать. В целом - чем выше давление, больше длина электродов и шире расстояние между ними, тем большее напряжение и большую скорость нарастания нужно (для лазеров с поперечным разрядом).

[ozzy_72]

Тогда давайте несколько уменьшим количество переменных.

Габарит конструкции в длину пусть будет 500 мм. Давление атмосферное, азот буду из баллона задувать, то есть не воздух. Изучая книги я пока не понял чего я достигну сбросив давление ниже атмосферного?  Снижения требований к параметрам импульса накачки? Или ещё что то.

Исходим из того что нужен мощный импульс для накачки лазера на красителях.  Я не пишу сколько миливатт, так как не представляю чего вообе можно добиться от азотного лазерв таких габаритов.
 
На что здесь ориентироваться по параметрам блока питания?  Как я понял это должен быть генератор Блюмляйна. Если посмотреть сюда http://www.physicedu.ru/phy-2612.html  то рассматривается как вариант генератор Маркса.
У меня пока не хватает данных чтоб это корректно сравнить.
И вот при длине 500  мм и атмосферном давлении что из него можно выжать? Без ухода в супертехнологии.

[Gall]

Генератор импульсов делается на двух конденсаторах. Его часто неправильно называют генератором Блюмляйна из-за схожести схемы, но на самом деле принцип действия другой. Схем есть две похожих, отличаются включением конденсаторов. Примерно равноценны. Если конденсаторы самодельные, то проще та, которая "Блюмляйна".

Сам генератор импульсов делается как неотъемлемая часть лазера, прямо как одно целое с разрядным каналом. Проще всего из цельного листа текстолита.

Источник питания, от которого эта штука заряжается, может быть самым примитивным. Генератор на паре транзисторов и строчный трансформатор от старого телевизора - вполне адекватно. Надо только, чтобы он на выходе давал несколько киловольт (от 5 до 10 обычно), от которых можно зарядить конденсаторы лазера.

Понижение давления повышает время жизни возбужденного уровня азота, поэтому увеличивает КПД. Кислород отравляет генерацию и снижает КПД. Оптимальное давление обычно порядка 0.1 атм.

Длительность импульса лазера будет равна длительности прохождения света туда-сюда, а мощность, скорее всего, около 100 кВт (если сделать толстую трубу, 1 МВт). Отсюда считается энергия импульса. В любом случае за счет мощности (тут мощность важна, а не энергия) накачать красители ПОЛУЧИТСЯ. Надо только правильно выбрать размер кюветы для красителей.

[ozzy_72]

Понижение давления я так понимаю увеличивает время жизни молекулы до столкновения с соседней и поэтому она сбрасывает энегрию попозже и может дождаться кватна который её инициирует сбросить всё в нужную сторону.

Для меня реально обеспечить ребёнка трубой и насосом. При изготовлении спиртных напитков использую в том числе и перегонку при пониженном давлении и есть чем качать. А есть насос НВР-4,5Д  который был взят полностью рабочим ввиду того что очень дёшево     А для перегонных целей он не годится, в масле противопоказаны конденсирующиеся пары.  А для этого он пойдёт просто замечательно.

Далее насчёт трубы. Есть толстостенные стеклянные трубы. Максимум в наружным диаметром 120 мм и стенкой в 7 мм, то есть внутри 106 мм. они длиной приблизительно по 2000 мм, но я думаю всё таки конструкцию покороче, поэтому обрежу. Есть из той-же серии. в смысле толстые, но потоньше, с внутренним приблизительно (сразу не помню, а лежат на работе, так как всё равно там их обрабатываю) 76 и 51 мм.

Можно ли использовать такое. Если да то я не очень тогда конструктив представляю. Как в такой трубе организовать разряд по объёму. Насверлить отверстий в боковой части алмазным сверлом можно, для бокового подвода электроэнергии.  И загерметизировать вводы электродов нормально тоже. Труба без внутренних напряжений и обрабатывается медленно но хорошо, без неожиданных трещин.

Можно ли использовать тиратроны вместо воздушного разрядника, я выше писал какие тиратроны в доступе. Имеет ли смысл поднять напряжение питания?  Потому что это не особенно проблема.
С сыном и больше 50 киловольт делали генераторы для красивых опытов. С парафинированием обмоток и прочим.  Но нужно понимать к чему стремиться.

Можно ли такому лазеру впихнуть всё таки не одно, а два зеркала и что из этого выйдет?  У него вообще возможен режим когда свет пробегает не один - два раза, а пробегает между резонаторами несколько раз?  Последние вопросы уже больше из чистого любопытства.

И где неибудь тут в ветках описано питание такого лазера с картинками?  Или это лучше просто по инету пробежаться?

[ozzy_72]

Нашёл на форуме тему по питанию лазеров, буду смотреть есть ли там ответы на мои вопросы, по поводу оптимальног питания азотного лазера.

[Gall]

Понижение давления я так понимаю увеличивает время жизни молекулы до столкновения с соседней и поэтому она сбрасывает энегрию попозже и может дождаться кватна который её инициирует сбросить всё в нужную сторону.

Правильно. У азота в лазере всего два уровня, настоящего метастабильного уровня у него нет вообще. Электрон закидывается наверх и сразу же падает вниз. Наверху он сидит где-то 10 наносекунд, в зависимости от давления и наличия примесей (кислорода в первую очередь). Вот за эти наносекунды и надо успеть все сделать. С чистым азотом при правильном давлении время жизни будет побольше, чем с воздухом при атмосферном.

Далее насчёт трубы. Есть толстостенные стеклянные трубы. Максимум в наружным диаметром 120 мм и стенкой в 7 мм, то есть внутри 106 мм. они длиной приблизительно по 2000 мм, но я думаю всё таки конструкцию покороче, поэтому обрежу. Есть из той-же серии. в смысле толстые, но потоньше, с внутренним приблизительно (сразу не помню, а лежат на работе, так как всё равно там их обрабатываю) 76 и 51 мм.

Неудобно. В азотном лазере нужна подводка электричества по всей длине сбоку. Поэтому лучше работать не с трубами, а с листовым материалом. Берутся две полосы металла (у любителей - чаще всего алюминиевый профиль из строительного магазина, полоса или уголок), зажимаются в бутерброд между двумя стеклами (часто - оргстекло). Можно склеить, можно просто механически стянуть на прокладках пластиковыми винтами. В лазере не вакуум и чистота газа особо не требуется, поэтому нет необходимости в стекле и в специальных клеях. Такие материалы, как текстолит и оргстекло, вполне адекватны. Надо только обеспечить расстояние между стенками и электродами, чтобы разряд непосредственно по стенке не бил. Но это просто несколько полосок вместе сложить.

Можно ли использовать такое. Если да то я не очень тогда конструктив представляю. Как в такой трубе организовать разряд по объёму. Насверлить отверстий в боковой части алмазным сверлом можно, для бокового подвода электроэнергии.  И загерметизировать вводы электродов нормально тоже. Труба без внутренних напряжений и обрабатывается медленно но хорошо, без неожиданных трещин.

Можно, но из пушки по воробьям. Две алюминиевых полосы, зажатые на прокладках между двумя листами текстолита, работают ничуть не хуже.

Можно ли использовать тиратроны вместо воздушного разрядника, я выше писал какие тиратроны в доступе. Имеет ли смысл поднять напряжение питания?  Потому что это не особенно проблема.

В заводских лазерах ставят именно водородные накаливаемые тиратроны. Важно только, что тиратрон должен крепиться к формирователю импульсов непосредственно, провода недопустимы. В простых схемах сделать разрядник из двух болтов проще, чем крепить тиратрон, но это зависит от конструкции. Тиратрон, конечно, удобнее, и не бабахает громко.

Повышать напряжение не стоит. Вернее, напряжение должно быть пропорционально ширине разрядного канала. В самом большом лазере, который я видел,было около 20 киловольт. Если с напряжением переборщить, вместо аккуратного равномерного разряда по всей длине канала начнет шить узкими шнурами в нескольких местах, и генерации не будет. У небольших схем оптимум лежит обычно между 4 и 10 киловольтами.

Можно ли такому лазеру впихнуть всё таки не одно, а два зеркала и что из этого выйдет?  У него вообще возможен режим когда свет пробегает не один - два раза, а пробегает между резонаторами несколько раз?  Последние вопросы уже больше из чистого любопытства.

Чисто теоретически может появиться слабенькая вторая линия генерации на ИК, практически - черт ее знает, возможна ли она.

У этого лазера такое большое усиление и такое маленькое время жизни, что первый же проход луча забирает себе всю энергию. Физически это скорее суперлюминесценция в длинном узком канале, а не лазерная генерация. Зеркало нужно в основном для того, чтобы лазер не стрелял в обе стороны сразу. Второе зеркало почти ничего не дает. Поскольку там все равно стекло, имеет смысл отъюстировать его на параллельность, но это больше для того, чтобы паразитно отраженный от него свет все-таки вышел, а не чтобы генерация была лучше.

И где неибудь тут в ветках описано питание такого лазера с картинками?  Или это лучше просто по инету пробежаться?

По инету. Конструкция простая и неприхотливая, поэтому делать ее можно как попало, все равно заработает.

[ozzy_72]

Информацию впитал.
А у промышленных азотных конструкция тоже простая и неприхотливая? Или там есть что то чего в бытовых конструкциях нет, но с этим лучше?
И ещё как можно увеличивать мощность у такого лазера?  Только за счёт длины? Потому что если увеличивать объём промежутка то как избежать шнуров разряда.
Потом в книжных описаниях конструкции упомянается что поджиг делают отдельной искрой, в смысле ультрафиолетом от неё, это имеет сямысл или и без неё замечательно?

Какая высота промежутка позволяет нормально работать?  То есть какова максимальная толщина алюминиевой пластины.  У меня просто есть от высоковольтной ячейки полоса алюминия 1000х75х25 мм.  То есть можно толщину 25 мм сделать. Но как будет с равномерностью разряда?  И как её улучшают?   Можно сделать на торце накатку квадратиками в смысле вафельную по немецки, тогда лучше будет? Или это ещё не делали?

[Gall]

У промышленных лазеров конструкция практически такая же, за исключением того, что там почти всегда стоят тиратроны. И чаще встречается формирователь импульсов на коаксиальных кабелях (по сути, там конденсатор из коаксиального кабеля сделан). Это дает компактность в том смысле, что у лазера не будет больших "крыльев" по бокам, блок питания размещается в подставке. Ну и часто добавлена всякая автоматика питания, блокировки, клапаны на подачу азота. По лазерной части разницы нет. Материалы - стеклянные пластины, керамика.

[AlexDark]

У промышленных при широких электродах приходится идти на всякие ухищрения типа предионизаторов, плазменных электродом, градиента поля и тп.