क्यों "युवा तकनीशियन" एक लेजर का निर्माण करने में सक्षम नहीं होगा

सभी को फिर से बधाई। स्व-निर्मित लेजर प्रणाली के बारे में मेरे पहले लेख में टिप्पणियों में , उन्होंने फिर से यंग टेक्नीशियन पत्रिका के एक लेख को याद किया, जिसे "बिल्डिंग ए लेजर" कहा जाता था। यह एक कार्बनिक डाई के तरल समाधान पर संचालित स्पंदित लेजर की विधानसभा का चरणबद्ध विवरण प्रदान करता है। लेख का पाठ गोगलिंग के 2 मिनट के बाद उपलब्ध है ।

इसके बावजूद, न तो मुझे और न ही मेरे सहयोगियों को इस लेख द्वारा निर्देशित एक डाई लेजर के सफल निर्माण के लिए पूर्वजों के बारे में पता है। ऐसा क्यों? डाई लेजर में छिपे हुए नुकसान क्या हैं? औद्योगिक डाई लेज़रों की व्यवस्था कैसे की जाती है? चलिए इसका पता लगाते हैं।



डाई लेज़र DIY के लिए बहुत आकर्षक है। चूँकि इसमें गैस के लेज़र के सक्रिय तत्वों के निर्माण के लिए दुर्लभ और हार्ड-टू-पहुंच क्रिस्टल या ग्लास या जटिल ग्लास-ब्लोइंग कार्य की आवश्यकता नहीं होती है। यह बहुत कम ऊर्जा की खपत करता है और उज्ज्वल दृश्यमान प्रकाश पैदा करता है। इसके विकिरण की बहुत मूल्यवान संपत्ति है - इसे स्पेक्ट्रम में विघटित किया जा सकता है और बीम के वांछित रंग को उजागर किया जा सकता है।

शुरू करने के लिए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि 1971 के यूटी नंबर 8 से लेख, जो तब 1992 के 11 नंबर में फिर से जारी किया गया था, मूल नहीं है। यह फरवरी 1970 के अंक में अमेरिकी पत्रिका "साइंटिफिक अमेरिकन" के "शौकिया वैज्ञानिक" कॉलम में प्रकाशित एक लेख का रूपांतरण है। और सब कुछ ठीक होगा (हो सकता है!) यदि यह अनुकूलन अस्वीकार्य कटौती और कष्टप्रद त्रुटियों के साथ नहीं किया गया था। पहले, आइए दोनों लेखों के आयतन को देखें। मूल लेख ने 6 पृष्ठों पर कब्जा कर लिया, जो कि UT में अनुकूलित है - केवल 3 पृष्ठ। चित्रों को व्यावहारिक रूप से 1 से 1 में कॉपी किया जाता है। मूल अमेरिकी लेख को यहां से डाउनलोड किया जा सकता है, इसे साइ-हब के माध्यम से बुराई कॉपीराइटर से चुराया गया है। या पहले से ही फ़ाइल होस्टिंग से ।

मूल और रूपांतरित लेखों में चित्रों की समानता की तुलना करें।

मूल:







अब यूटी से चित्र देखें:





इस पर, चित्रों में समानता समाप्त हो जाती है और मतभेद शुरू हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, मूल और अनुकूलित लेखों में दिखाए गए विद्युत सर्किट की तुलना करें।

मूल:



अनुकूलन:



जैसा कि आप देख सकते हैं, सर्किट मौलिक आधार और नेटवर्क वोल्टेज के संदर्भ में हमारी वास्तविकताओं के अनुकूल है। हालांकि, मूल योजना में यह दीपक के लिए एक पूर्वकरण सर्किट को जोड़ने का प्रस्ताव है, जिसे अनुकूलित एक में छोड़ा गया था। मूल सर्किट में भी, एक आस्टसीलस्कप से एक उच्च-वोल्टेज बिजली ट्रांसफार्मर को बिजली ट्रांसफार्मर के रूप में प्रस्तावित किया जाता है। और आउटपुट वोल्टेज को देखते हुए, मेरा मतलब था कि यह बहुत ही आस्टसीलस्कप की सीआरटी बिजली की आपूर्ति की घुमावदार है। जिस व्यक्ति ने लेख का अनुवाद किया है, वह सबसे अधिक संभवतया सब कुछ सही ढंग से समझ गया है, लेकिन हमारी वास्तविकताओं के अनुकूल होने की स्थिति में, उसने शायद टीवी को याद किया (यह एक आस्टसीलस्कप की तुलना में किसी भी तरह से टीवी को अलग करना आसान है), जहां सीआरटी एक क्षैतिज ट्रांसफार्मर के उच्च वोल्टेज घुमावदार द्वारा संचालित होता है। इसलिए, उन्होंने एक क्षैतिज ट्रांसफार्मर के समान अनुकूलित सर्किट "टीवीएस" में बिजली ट्रांसफार्मर को बुलाया। जैसा कि आप जानते हैं, एक विशिष्ट ईंधन विधानसभा फेराइट कोर पर घाव है और 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर काम नहीं कर सकती है। और ये बहुत कष्टप्रद गलतियाँ हैं, जो सफल लेजर ऑपरेशन की संभावना को शून्य तक कम कर देती हैं। तथ्य यह है कि डाई लेजर के लिए, फ्लैश अवधि, जो कि माइक्रोसेकंड रेंज में है, बहुत महत्वपूर्ण है। मूल लेख में प्रस्तावित पूर्वकरण श्रृंखला एक को दीपक में निर्वहन के विकास में तेजी लाने और फ्लैश की अवधि को छोटा करने की अनुमति देती है। और जितना संभव हो उतना कम कंडक्टर के साथ, जितना संभव हो उतना तंग संरचना बनाने की सलाह दी जाती है। इसके अलावा, मूल लेख में लिखा गया है कि भंडारण संधारित्र में एक छोटा आवारा आवक होना चाहिए। अधिक सटीक रूप से, "इसे छोटी अवधि के निर्वहन के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।" और उन्होंने सीधे निर्दिष्ट किया कि साधारण कैपेसिटर काम नहीं करेंगे - लेजर उनके साथ काम नहीं करेगा। एक अनुकूलित लेख में, उन्होंने इस तरह की तुच्छ बात का उल्लेख नहीं करने का फैसला किया। आइए मूल और अनुकूलन के पाठ की तुलना करें। लाल एक कम प्रेरण संधारित्र की आवश्यकता को इंगित करता है।



एक कम-प्रेरण संधारित्र के बारे में एक अनुकूलित लेख में चुप थे। और अगर वे चुप थे, तो इसका मतलब है कि आप पहले इलेक्ट्रोलाइट्स के बाद भाग सकते हैं जो भर में आते हैं, जिसके उपयोग से लेजर असंभव हो जाएगा।



यह अकेले "आँख बंद करके" दोहराने का प्रयास करने के लिए पर्याप्त है जो "UT" से लेख में वर्णित था जिसे पूरी तरह से समाप्त कर दिया गया था, क्योंकि एक कम-प्रेरण संधारित्र की आवश्यकता पूरी तरह से या तो अप्रशिक्षित "पुनरावर्तक" या तकनीकी सर्कल के एक साधारण शिक्षक के लिए भी पूरी तरह से अवज्ञाकारी है। जब तक कि वह लेजर तकनीक में समझदार न हो। मैं ईंधन असेंबलियों के बारे में चुप हूं, कम से कम "एक आस्टसीलस्कप से बिजली ट्रांसफार्मर" की सिफारिश करना अधिक सही होगा।

मैं यह भी ध्यान देता हूं कि मूल लेख में लेजर तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग के लिए एक विवर्तन झंझरी से एक उपकरण बनाने के लिए एक अतिरिक्त है, जिसे अनुकूलित लेख में भी अनदेखा किया गया था।

यदि आप अभी भी डाई लेजर का निर्माण करना चाहते हैं तो क्या करें? पहले आपको विशेष साहित्य पढ़ने की जरूरत है। और इससे भी बेहतर - विदेशी प्राथमिक स्रोत। सौभाग्य से, वहाँ पहले से ही UT लेख के लिए विकल्प हैं। सबसे विस्तृत और गहन विवरण प्रसिद्ध डो-इट-येलरफर यूं सोथोरी की साइट पर है।

सामग्री विशेष लेखों और उनके व्यापक व्यक्तिगत अनुभव के अर्क का संकलन है, इसलिए, आप इसे सुरक्षित रूप से उपयोग कर सकते हैं।

और अब मैं श्रृंखला में निर्मित पहले से ही "वास्तविक" डाई लेज़रों के अंदर देखने का प्रस्ताव करता हूं। सबसे पहले, LOS-4M स्पंदित लेजर के अंदर देखें, कुछ स्रोतों में "इंद्रधनुष" कहा जाता है।



यह एक ट्यूब-पंप वाला लेज़र है जिसमें तरंग दैर्ध्य चयन के बिना 1 जे की घोषित ऊर्जा होती है। ऑप्टिकल रेज़ोनेटर में एक चयनात्मक तत्व (विवर्तन झंझरी) जोड़ने से आउटपुट ऊर्जा कम हो जाती है, लेकिन आपको विकिरण तरंगदैर्ध्य को समायोजित करने की अनुमति मिलती है।
विकिरण तरंग दैर्ध्य का चयन करने की क्षमता डाई लेज़रों की सबसे मूल्यवान संपत्ति है और इसे विभिन्न तरीकों से लागू किया जा सकता है। आप रेज़ोनेटर के आउटपुट मिरर के पीछे विवर्तन झंझरी या प्रिज्म सेट कर सकते हैं, आप इसे रेज़ोनेटर के अंदर स्थापित कर सकते हैं। दूसरे मामले में, एक संकीर्ण उत्सर्जन रेखा प्राप्त की जाती है। झंझरी या प्रिज्म के अलावा, जो सिद्धांत स्पष्ट है, वे ध्रुवीकरण फिल्टर का भी उपयोग करते हैं, जो नीचे वर्णित हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, एमिटर का उपकरण शास्त्रीय सॉलिड-स्टेट लेजर के लगभग समान है, केवल लेजर क्रिस्टल या ग्लास की छड़ के बजाय ट्यूब है जिसके माध्यम से डाई समाधान बहता है। बाहर, यह ट्यूब दूसरे से घिरा हुआ है, जिसके माध्यम से एक फिल्टर समाधान बहता है, जिसे पंप लैंप से शॉर्ट-वेव यूवी को काटने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो जल्दी से डाई को नष्ट कर देता है। पम्पिंग दो IFP-1200 लैंप द्वारा किया जाता है। गुंजयमान यंत्र का निर्माण एक सुस्त दर्पण द्वारा किया जाता है जो क्वांट्रन के अंत में छिपा होता है और उससे कुछ दूरी पर पारभासी होता है।



क्वांट्रन और आउटपुट मिरर के बीच विवर्तन झंझरी के लिए एक धारक होता है, जिसकी स्थिति को एक माइक्रोमीटर स्क्रू के साथ समायोजित किया जा सकता है। होज़ के माध्यम से डाई और फिल्टर समाधानों की आपूर्ति की जाती है। रेडिएटर कोएक्सियल केबल्स द्वारा बिजली की आपूर्ति से जुड़ा हुआ है, जिसमें कम संयमी पैरामीटर हैं।



अब बिजली की आपूर्ति पर नजर डालते हैं।





अग्रभूमि में, IRT-2 इग्निट्रॉन बन्दी हड़ताली है। तथ्य यह है कि संधारित्र बैंक को एक वोल्टेज से चार्ज किया जाता है जो स्पष्ट रूप से IFP-1200 लैंप के स्व-ब्रेकडाउन वोल्टेज से अधिक है। लेजर के लिए एक नियंत्रित मोड में काम करने के लिए और जब हमें इसकी आवश्यकता होती है तब गोली मारते हैं, न कि जब यह चाहते हैं, तब हम इस बन्दी के रूप में एक नियंत्रण तत्व का उपयोग करते हैं। इसके फायदे हैं कि यह एक पल्स में बहुत सारी ऊर्जा का संचार करने में सक्षम है, इसमें छोटे परजीवी पैरामीटर हैं, एक बहुत लंबी सेवा जीवन है और पारंपरिक स्पार्क अरेकर्स के विपरीत किसी भी रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है, जिसमें स्पार्क गैप और संपर्कों की सफाई के आवधिक समायोजन की आवश्यकता होती है। कोने में दाईं ओर एक उच्च-वोल्टेज ट्रांसफार्मर है जो चार्ज करने वाले कैपेसिटर के लिए एक रेक्टिफायर और गिट्टी प्रतिरोधों के साथ है। ट्रांसफार्मर के बाईं ओर बड़ी प्लेट पर, सहायक इलेक्ट्रॉनिक्स को इग्निट्रॉन डिस्चार्जर और चार्ज कैपेसिटर की प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए रखा गया है। कैपेसिटर नीचे स्थित हैं।



प्रत्येक पंप लैंप के लिए 6 कैपेसिटर हैं, प्रत्येक में 2 μF की समाई और 5 kV का वोल्टेज है। एक कम आगमनात्मक श्रृंखला k75-30 के कैपेसिटर। कुल में, प्रत्येक दीपक के लिए 5 केवी के 12 माइक्रोफ़ारड्स प्राप्त किए जाते हैं। जैसा कि आप देख सकते हैं, एक धारावाहिक लेज़र में उपयोग किया जाने वाला कैपेसिटेंस स्वतंत्र पुनरावृत्ति के लिए लेखों में संकेतित होने के काफी करीब है।

जहां बिजली की आपूर्ति में मुफ्त जगह है, डाई और फिल्टर वाले कंटेनर और उनके परिसंचरण के लिए पंप रखे गए थे। मुझे उनके बिना बिजली की आपूर्ति मिली, इसलिए मुझे एक बाहरी संचलन इकाई का उपयोग करना होगा। इसमें कम निरंतर वोल्टेज (27V) पर एक पंप संचालित होता है और इसमें एक सर्पिल टांका लगाकर एक क्वार्ट्ज टैंक होता है। डाई को ठंडा करने के लिए पानी को सर्पिल के माध्यम से पारित किया जाता है, क्योंकि यह तापमान बढ़ने पर बढ़ता है।





चूंकि मैं अभी भी अन्य परियोजनाओं में व्यस्त हूं, इसलिए इस लेजर की कार्यशील स्थिति की बहाली अभी तक की योजनाओं में ही है, और इस उपकरण को अब तक "बैक बर्नर में रखा गया है"। यह ध्यान देने योग्य है कि डाई लेज़र हैं जो लेजर पंपिंग का उपयोग करते हैं - दृश्य या पराबैंगनी रेंज में एक और स्पंदित लेजर से। वे वर्तमान में सबसे आम हैं। इसके अलावा, लेज़रों के प्रोटोटाइप थे जिसमें एक डाई समाधान के बजाय संबंधित कार्बनिक यौगिक के साथ दागने वाले एक सक्रिय तत्व का उपयोग किया गया था। वे एक स्पंदित लेजर द्वारा पंपिंग का उपयोग करते हैं, लेकिन एई का जीवनकाल काफी सीमित है, इसलिए, ऐसे लेजर फैल नहीं रहे हैं।

LRK पंप करने के लिए, 337 एनएम (यूवी) या एक excimer (तरंग दैर्ध्य और ऊर्जा चयनित गैस मिश्रण पर निर्भर करता है) की तरंग दैर्ध्य के साथ एक नाइट्रोजन लेजर का उपयोग किया जाता है, या एक आवृत्ति दोहरीकरण (532 एनएम) या ट्रिपलिंग (355 एनएम) या यहां तक ​​कि चौगुनी के साथ स्पंदित neodymium (266 एनएम) आवृत्ति। कुछ मामलों में, पहले से वर्णित तांबे वाष्प लेजर का उपयोग किया जाता है। इन मामलों में, डाई लेजर स्वयं एक "निष्क्रिय" उपकरण है जिसमें डाई परिसंचरण पंप को छोड़कर, बिजली की आवश्यकता नहीं होती है। लेकिन अगर आपको एक बड़ी (दसियों-सैकड़ों जूल तक) पीढ़ी ऊर्जा की आवश्यकता है, तो वैक्यूम पंपिंग का कोई विकल्प नहीं है।

शास्त्रीय स्पंदित डाई लेजर की समीक्षा करने के बाद, किसी को आश्चर्य हो सकता है कि अगर किसी को डाई लेजर की विकिरण विशेषता की आवश्यकता होती है, तो उसकी अंतर्निहित क्षमता तरंग दैर्ध्य को ट्यून करने की क्षमता के साथ होती है, लेकिन निरंतर मोड के साथ? और यहाँ भी, एक रास्ता मिल गया था। अमेरिकी कंपनी कोहेरेंट से एक लेजर के उदाहरण के साथ इस पर विचार करें।



इस लेजर के अंदर एक जटिल ऑप्टिकल सिस्टम होता है जिसमें एक पंप बीम और "ध्रुवीकरण तरंगदैर्ध्य चयनकर्ता" के साथ एक ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र के लिए प्रकाशिकी होती है।



यदि पंप लेजर बीम को डाई समाधान के पतले और तेजी से बहने वाले लामिना जेट के अंदर केंद्रित किया जाता है, तो लेज़िंग को एक सतत मोड में प्राप्त किया जा सकता है। पंप के ऊर्जा घनत्व की बहुत अधिक आवश्यकता होती है, और यह कि डाई ज़्यादा गरम नहीं होती है, आपको तेज़-प्रवाह वाले जेट की आवश्यकता होती है। पंप स्रोत जो सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है वह एक शक्तिशाली आर्गन लेजर है, जिसका बीम जेट में एक चयनात्मक अवतल दर्पण द्वारा केंद्रित होता है। एक आर्गन लेजर रोडियामिन समूह से रंजक पंप करने के लिए सबसे उपयुक्त है, इसकी प्रारंभिक किरण बहुत पतली है और सबसे पतली जगह में आसानी से केंद्रित है। जेट एक चपटा स्टेनलेस स्टील से नोजल द्वारा बनता है।



यह तस्वीर ध्रुवीकरण तरंगदैर्ध्य चयनकर्ता और अनुनादक के तीसरे, आउटपुट दर्पण में फिट नहीं हुई।

एक लामिना का प्रवाह प्राप्त करने के लिए, किसी दिए गए तापमान और चिपचिपाहट के एथिलीन ग्लाइकोल में डाई समाधान की आवश्यकता होती है, और पंपिंग के लिए एक विशेष पंप का उपयोग किया जाता है। पंप बीम से, जेट सहज विकिरण से चमकता है, और ट्यून किए गए गुंजयमान दर्पण के बीच दिखाई देने वाले विकिरण को प्रवर्धित किया जाता है और लेजर बीम में परिवर्तित किया जाता है। गुंजयमान यंत्र के अंदर, एक ध्रुवीकरण तरंगदैर्ध्य चयनकर्ता स्थापित होता है, जिसमें क्वार्ट्ज प्लेटों का ढेर होता है। यह इस तरह काम करता है। अनुनादक में लेजर बीम का ध्रुवीकरण होता है, और फ़िल्टर एक निश्चित कोण पर स्थापित होता है, जो ध्रुवीकरण के एक निश्चित कोण को पार करता है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लेजर विकिरण का एक अलग ध्रुवीकरण कोण होता है, और परिणामस्वरूप, फ़िल्टर में असमान नुकसान होता है। इस प्रकार, तरंग दैर्ध्य जिस पर ध्रुवीकरण कोण आदर्श रूप से फिल्टर के माध्यम से स्लाइड करता है, सबसे बड़ा लाभ प्राप्त करता है, और बाकी को दबा दिया जाता है। फिल्टर की स्थिति का कोण बदलता है - विकिरण की तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन होता है।



रोडामाइन -6 जी के समाधान का उपयोग करते समय सबसे बड़ी दक्षता हासिल की जाती है। उत्पादन विकिरण शक्ति 12 वाट के पंपिंग पर 4 वाट तक पहुंचती है। दुर्भाग्य से, यह लेजर मेरे शेल्फ पर होगा, क्योंकि मेरे पास पूर्णकालिक समाधान पंपिंग सिस्टम नहीं है, और न ही मेरे पास शक्तिशाली आर्गन लेजर है, हालांकि मैं लंबे समय से इसकी तलाश कर रहा हूं।

फिर मैंने एक छोटे से आर्गन लेजर का उपयोग करके पंप बीम के पथ की कल्पना की, समाधान नोजल को आपूर्ति नहीं की गई।



तो यहां सबसे आम डाई लेज़रों और उन महत्वपूर्ण बिंदुओं का एक छोटा सा अवलोकन है, जो आपको इस तरह के लेजर को बनाने की कोशिश करते समय याद रखने की आवश्यकता है। बच्चों की पत्रिका से लेख में वर्णित गलतियों को न दोहराएं।