Salam untuk semuanya lagi. Dalam komentar di artikel pertama saya tentang
sistem laser buatan sendiri, mereka kembali mengingat artikel dari majalah Young Technician, yang disebut "Membangun Laser". Ini memberikan deskripsi bertahap tentang perakitan laser berdenyut yang beroperasi pada larutan cair pewarna organik. Teks artikel
tersedia setelah 2 menit googling.
Meskipun demikian, baik saya maupun rekan-rekan saya tidak menyadari preseden untuk keberhasilan pembangunan laser pewarna, dipandu oleh artikel ini. Kenapa begitu Apa perangkap tersembunyi dalam laser pewarna? Bagaimana laser pewarna industri diatur? Mari kita cari tahu.
Laser pewarna sangat menarik untuk DIY. Karena tidak memerlukan kristal atau kacamata yang langka dan sulit dijangkau, atau pekerjaan peniupan kaca yang rumit seperti untuk pembuatan elemen aktif dari laser gas. Ini mengkonsumsi energi yang sangat sedikit dan menghasilkan cahaya tampak terang. Radiasinya memiliki sifat yang sangat berharga - dapat didekomposisi menjadi spektrum dan menyorot warna balok yang diinginkan.
Pertama-tama, harus dicatat bahwa artikel dari UT No. 8 tahun 1971, yang kemudian diterbitkan kembali dalam No. 11 tahun 1992, tidak asli. Ini adalah adaptasi dari artikel yang diterbitkan di kolom "Ilmuwan amatir" dari jurnal Amerika "Scientific American" dalam edisi Februari 1970. Dan semuanya akan baik-baik saja (mungkin!) Jika adaptasi ini tidak dilakukan dengan pengurangan yang tidak dapat diterima dan kesalahan yang mengganggu. Pertama, mari kita lihat volume kedua artikel tersebut. Artikel asli memuat 6 halaman, diadaptasi di UT - hanya 3 halaman. Gambar-gambar disalin hampir 1 dalam 1. Artikel asli Amerika dapat diunduh
dari sini, setelah mencurinya dari copywriter jahat melalui sci-hub. Atau sudah dari
file hosting .
Bandingkan kesamaan gambar dalam artikel asli dan yang diadaptasi.
Asli:
Sekarang mari kita lihat gambar-gambar dari UT:
Pada ini, kesamaan dalam gambar berakhir dan perbedaan dimulai. Misalnya, bandingkan sirkuit listrik yang ditunjukkan dalam artikel asli dan yang disesuaikan.
Asli:
Adaptasi:
Seperti yang Anda lihat, rangkaian disesuaikan dengan realitas kami dalam hal basis elemen dan tegangan jaringan. Namun, dalam skema asli diusulkan untuk menambahkan sirkuit preionisasi untuk lampu, yang dihilangkan dalam yang disesuaikan. Juga di sirkuit asli, transformator daya tegangan tinggi dari osiloskop diusulkan sebagai transformator daya. Dan menilai dari tegangan keluaran, maksud saya lilitan dari catu daya CRT dari osiloskop yang sangat ini. Orang yang menerjemahkan artikel tersebut kemungkinan besar memahami segala sesuatu dengan benar, tetapi dalam adaptasi yang sesuai dengan realitas kita, dia mungkin ingat TV (lebih mudah untuk membongkar TV dengan cara apa pun daripada osiloskop), di mana CRT ditenagai oleh belitan transformator horizontal tegangan tinggi. Oleh karena itu, ia menyebut transformator daya dalam sirkuit yang disesuaikan "TVS", mirip dengan transformator horisontal. Seperti yang Anda ketahui, rakitan bahan bakar biasa dilukai pada inti ferit dan tidak dapat beroperasi pada frekuensi 50 Hz. Dan ini adalah kesalahan yang sangat menjengkelkan, yang mengurangi kemungkinan operasi laser yang berhasil menjadi nol. Faktanya adalah bahwa untuk laser pewarna, durasi flash, yang terletak pada rentang mikrodetik, sangat penting. Rantai preionisasi yang diusulkan dalam artikel asli memungkinkan seseorang untuk mempercepat pengembangan pelepasan dalam lampu dan mempersingkat durasi lampu kilat. Dan juga disarankan untuk membuat struktur sekencang mungkin dengan konduktor sesingkat mungkin. Selain itu, dalam artikel asli tertulis bahwa kapasitor penyimpanan harus memiliki induktansi nyasar kecil. Lebih tepatnya, "itu harus dirancang untuk debit durasi pendek." Dan mereka secara langsung menentukan bahwa kapasitor biasa tidak akan bekerja - laser tidak akan bekerja dengan mereka. Dalam artikel yang diadaptasi, mereka memutuskan untuk tidak menyebutkan hal sepele seperti itu. Mari kita bandingkan teks aslinya dan adaptasi. Merah menunjukkan persyaratan kapasitor induktansi rendah.
Dalam artikel yang diadaptasi tentang kapasitor induktansi rendah diam. Dan jika mereka diam, itu berarti Anda dapat mengejar elektrolit pertama yang ditemukan, penggunaannya akan membuat laser menjadi tidak mungkin.
Ini saja sudah cukup untuk membuat upaya untuk "membabi buta" mengulangi apa yang dijelaskan dalam artikel dari "UT" berakhir dengan kehancuran total, karena kebutuhan untuk kapasitor induktansi rendah benar-benar tidak jelas baik untuk "repeater" yang tidak terlatih atau bahkan guru biasa dari lingkaran teknis. Kecuali tentu saja dia paham teknologi laser. Saya diam tentang rakitan bahan bakar, akan lebih tepat untuk merekomendasikan setidaknya "transformator daya dari osiloskop".
Saya juga mencatat bahwa dalam artikel asli ada tambahan tentang cara membuat perangkat dari kisi difraksi untuk menyetel panjang gelombang laser, yang juga diabaikan dalam artikel yang disesuaikan.
Apa yang harus dilakukan jika Anda masih ingin membuat laser pewarna sendiri? Pertama, Anda perlu membaca literatur khusus. Dan bahkan lebih baik - sumber-sumber primer asing. Untungnya, sudah ada alternatif untuk artikel UT.
Deskripsi paling terperinci dan menyeluruh ada di
situs Yun Sothory do-it-yourselfer yang terkenal itu.
Materinya adalah kompilasi ekstrak dari artikel khusus dan pengalaman pribadinya yang luas, oleh karena itu, Anda dapat menggunakannya dengan aman.
Dan sekarang saya mengusulkan untuk melihat ke dalam laser pewarna yang sudah "nyata" diproduksi secara seri. Pertama, mari kita lihat ke dalam laser berdenyut LOS-4M, dalam beberapa sumber yang disebut "Rainbow".
Ini adalah laser yang dipompa dengan energi keluaran yang dinyatakan sebesar 1 J tanpa pemilihan panjang gelombang. Menambahkan elemen selektif (kisi difraksi) ke resonator optik mengurangi energi output, tetapi memungkinkan Anda untuk menyesuaikan panjang gelombang radiasi.
Kemampuan untuk memilih panjang gelombang radiasi adalah properti paling berharga dari laser pewarna dan dapat diimplementasikan dengan berbagai cara. Anda dapat mengatur kisi difraksi atau prisma di belakang cermin output resonator, Anda dapat menginstalnya di dalam resonator. Dalam kasus kedua, garis emisi yang lebih sempit dicapai. Selain kisi atau prisma, prinsipnya jelas, mereka juga menggunakan filter polarisasi, yang dijelaskan di bawah ini.
Seperti yang Anda lihat, perangkat emitor hampir identik dengan laser solid-state klasik, hanya sebagai ganti batang kristal laser atau kaca adalah tabung melalui mana larutan pewarna mengalir. Di luar, tabung ini dikelilingi oleh tabung lain, yang melaluinya larutan saringan mengalir, yang dirancang untuk memotong gelombang pendek UV dari lampu pompa, yang dengan cepat menghancurkan pewarna. Pemompaan dilakukan oleh dua lampu IFP-1200. Resonator dibentuk oleh cermin kusam yang tersembunyi di ujung kuantron dan tembus pada jarak darinya.
Antara kuantron dan cermin keluaran ada dudukan untuk kisi difraksi, yang posisinya dapat disesuaikan dengan sekrup mikrometer. Larutan pewarna dan saringan dipasok melalui selang. Radiator terhubung ke catu daya dengan kabel koaksial, yang memiliki parameter palsu rendah.
Sekarang mari kita lihat catu daya.
Di latar depan, arrester ignitron IRT-2 mencolok. Faktanya adalah bahwa bank kapasitor dibebankan ke tegangan yang jelas melebihi tegangan kerusakan sendiri lampu IFP-1200. Agar laser dapat bekerja dalam mode yang terkontrol dan memotret saat kita membutuhkannya, dan bukan saat diinginkan, maka kita menggunakan elemen kontrol dalam bentuk celah percikan ini. Keuntungannya adalah ia dapat menggerakkan banyak energi dalam satu pulsa, memiliki parameter parasit kecil, memiliki masa pakai yang sangat panjang dan tidak memerlukan perawatan apa pun, tidak seperti arester percikan tradisional, yang memerlukan penyesuaian berkala dari celah percikan dan pembersihan kontak. Di sebelah kanan di sudut adalah trafo tegangan tinggi dengan penyearah dan resistensi pemberat untuk pengisian kapasitor. Pada pelat besar di sebelah kiri transformator, alat bantu elektronik ditempatkan untuk mengontrol pelepasan ignitron dan proses pengisian kapasitor. Kapasitor terletak di bawahnya.
Ada 6 kapasitor untuk setiap lampu pompa, masing-masing dengan kapasitansi 2 μF, dan tegangan 5 kV. Kapasitor seri k75-30 induktif rendah. Secara total, 12 mikrofarad berukuran 5 kV untuk setiap lampu diperoleh. Seperti yang Anda lihat, kapasitansi yang digunakan dalam laser serial cukup dekat dengan yang ditunjukkan dalam artikel untuk pengulangan independen.
Di mana ada ruang kosong dalam catu daya, wadah dengan pewarna dan filter dan pompa untuk sirkulasi mereka ditempatkan. Saya mendapatkan catu daya tanpa mereka, jadi saya harus menggunakan unit sirkulasi eksternal. Ini terdiri dari pompa yang beroperasi pada tegangan konstan rendah (27V) dan tangki kuarsa dengan spiral disolder ke dalamnya. Air dilewatkan melalui spiral untuk mendinginkan pewarna, karena naik ketika suhu naik.
Karena saya masih sibuk dengan proyek-proyek lain, pemulihan kondisi kerja laser ini hanya dalam rencana sejauh ini, dan perangkat itu sendiri sejauh ini telah "dimasukkan ke dalam pembakar belakang". Perlu dicatat bahwa ada laser pewarna yang menggunakan pemompaan laser - dari laser berdenyut lain dalam rentang yang terlihat atau ultraviolet. Mereka saat ini adalah yang paling umum. Selain itu, ada prototipe laser di mana elemen aktif plastik yang diwarnai dengan senyawa organik yang sesuai digunakan sebagai pengganti larutan pewarna. Mereka menggunakan pemompaan oleh laser berdenyut, tetapi masa pakai AE sangat terbatas, oleh karena itu, laser tersebut tidak menyebar.
Untuk memompa LRK, laser nitrogen dengan panjang gelombang 337 nm (UV) atau excimer (panjang gelombang dan energi tergantung pada campuran gas yang dipilih) digunakan, atau berdenyut neodymium dengan penggandaan frekuensi (532 nm) atau tripling (355 nm) atau bahkan empat kali lipat (266 nm) frekuensi. Dalam beberapa kasus,
laser uap tembaga yang telah saya jelaskan digunakan. Dalam kasus ini, laser pewarna itu sendiri adalah perangkat "pasif" yang tidak memerlukan daya, kecuali untuk pompa sirkulasi pewarna. Tetapi jika Anda membutuhkan energi pembangkitan besar (hingga puluhan-joule), maka tidak ada alternatif untuk memompa vakum.
Setelah meninjau laser pewarna berdenyut klasik, orang mungkin bertanya-tanya apa yang harus dilakukan jika seseorang membutuhkan karakteristik radiasi dari laser pewarna, dengan kemampuan bawaannya untuk menyempurnakan panjang gelombang, tetapi dengan mode kontinu? Dan di sini juga, jalan keluar ditemukan. Pertimbangkanlah dengan contoh laser dari perusahaan Amerika Coherent.
Di dalam laser ini adalah sistem optik kompleks yang terdiri dari optik untuk "memberikan" sinar pompa dan resonator optik dengan pemilih panjang gelombang polarisasi.
Jika sinar laser pompa difokuskan di dalam jet laminar yang tipis dan mengalir cepat dari larutan pewarna, penguat dapat dicapai dalam mode kontinu. Kepadatan energi pompa sangat tinggi, dan agar pewarna tidak terlalu panas, Anda memerlukan jet yang mengalir cepat. Sumber pompa yang paling sering digunakan adalah laser argon yang kuat, yang sorotannya difokuskan oleh cermin cekung selektif ke dalam jet. Laser argon paling cocok untuk memompa pewarna dari kelompok rhodamin, sinar awalnya sangat tipis dan mudah fokus ke tempat paling tipis. Jet dibentuk oleh nosel dari tabung stainless rata.
Foto ini tidak sesuai dengan pemilih panjang gelombang polarisasi dan yang ketiga, cermin keluaran resonator.
Untuk mendapatkan aliran laminar, larutan pewarna dalam etilena glikol dari suhu dan viskositas tertentu diperlukan, dan pompa khusus digunakan untuk memompa. Dari sinar pompa, jet bersinar dengan radiasi spontan, dan radiasi yang muncul di antara cermin resonator yang disetel diperkuat dan diubah menjadi sinar laser. Di dalam resonator, selektor panjang gelombang polarisasi dipasang, terdiri dari setumpuk pelat kuarsa. Ini berfungsi seperti ini. Sinar laser pada resonator terpolarisasi, dan filter dipasang pada sudut tertentu, melewati sudut polarisasi tertentu. Radiasi laser dengan panjang gelombang yang berbeda memiliki sudut polarisasi yang berbeda, dan akibatnya, kerugian yang tidak merata pada filter. Dengan demikian, panjang gelombang di mana sudut polarisasi secara ideal meluncur melalui filter menerima keuntungan terbesar, dan sisanya ditekan. Sudut posisi filter berubah - panjang gelombang perubahan radiasi.
Efisiensi terbesar dicapai ketika menggunakan solusi rhodamin-6G. Daya radiasi keluaran mencapai 4 watt pada 12 watt pemompaan. Sayangnya, laser ini akan ada di rak saya, karena saya tidak memiliki sistem pemompaan solusi penuh-waktu, saya juga tidak memiliki laser argon yang kuat, meskipun saya telah mencarinya sejak lama.
Lalu saya memvisualisasikan jalur balok pompa menggunakan laser argon kecil, solusinya tidak dipasok ke nozzle.
Jadi di sini adalah ikhtisar kecil dari laser pewarna yang paling umum dan poin-poin penting yang perlu Anda ingat ketika mencoba membangun laser seperti itu sendiri. Jangan ulangi kesalahan yang dijelaskan dalam artikel dari majalah anak-anak.