Dalam salah satu artikel yang ditujukan untuk laser uap tembaga saya, berdasarkan elemen aktif UL-102, pertanyaan diajukan dalam komentar - apa yang akan terjadi selanjutnya? Yang tersisa hanyalah menemukan cara untuk membuat elemen laser aktif sendiri. Dan metode ini ditemukan. Ini akan dibahas dalam posting hari ini.
Terus terang, saya memiliki pemikiran tentang membuat laser seperti itu jauh sebelum saya memiliki elemen aktif UL102, GL201 dan berhasil membangun sumber daya. Saya membaca tentang laser uap logam untuk waktu yang lama, dan saya tahu untuk waktu yang lama tentang sifat mereka - keuntungan besar, kekuatan tertinggi dan efisiensi untuk radiasi yang terlihat, tetapi untuk waktu yang lama mereka berada di luar jangkauan saya. Yang tersisa hanyalah mencari semakin banyak informasi tentang mereka. Dan di sini saya menemukan situs web Sam's Laser FAQ, sebuah pusat yang mengatur semua jenis informasi tentang cara menggunakan laser yang tersedia secara komersial dari hampir semua jenis, serta banyak manual perakitan sendiri untuk beberapa dari mereka, yang disertai dengan gambar dan deskripsi contoh desain rakitan. Dari sana saya belajar bahwa sama sekali tidak perlu menggunakan tembaga logam untuk menghasilkan generasi pada atom-atomnya. Garamnya, seperti monovalen klorida, bromida atau iodida, juga sangat cocok. Dan suhu leleh garam dua kali lebih rendah dari suhu leleh logam tembaga. Lebih dari itu, dalam kondisi vakum, bahkan pada suhu leleh, garam menguap cukup intensif untuk mengeluarkan atom tembaga dalam pelepasan gas berdenyut. Prinsip eksitasi media aktif tetap sama dengan uap tembaga logam, tetapi dengan satu perbedaan - awalnya tidak ada atom tembaga logam dalam pelepasan. Untuk mendapatkannya dan kemudian mengeluarkannya, Anda memerlukan dua pulsa elektrik berikutnya dengan durasi pendek dengan interval pendek dengan bagian depan yang curam - atom pertama memecah molekul tembaga halida menjadi atom tembaga dan atom halogen, pulsa kedua segera setelah atom tembaga pertama menggairahkan.
"Segera setelah yang pertama" berarti interval waktu yang sangat spesifik dari urutan 50-100 mikrodetik. Jika interval ini lebih lama, maka atom akan punya waktu untuk "memudar" kembali ke dalam molekul dan tidak akan ada radiasi laser. Frekuensi pengulangan paket dua pulsa ini bisa berubah-ubah. Di FAQ Laser Sam yang sama, gambar laser uap tembaga klorida berikut diusulkan.
Di sini diusulkan untuk memanaskan tabung laser ke suhu operasi dengan sumber panas pihak ketiga (spiral), dan untuk memasok muatan listrik dari sumber tegangan tinggi yang paling sederhana, yang terdiri dari transformator untuk iklan neon dan dua penyearah terpisah yang mengisi dua kapasitor terpisah - yang pertama untuk "memisahkan" pulsa, yang kedua untuk " generasi. " Dan beralih kapasitor ke tabung diusulkan oleh celah percikan berputar, seperti dalam gulungan Tesla. Lokasi kontak dan kecepatan rotasi menentukan nilai interval waktu antara pulsa dan tingkat pengulangan pulsa. Sebagai gas penyangga, helium diusulkan, dan resonator optik - pelat kaca aluminisasi datar sebagai cermin tuli dan kaca sejajar bidang tanpa output sebagai pelapis. Dalam perjalanan bacaan lebih lanjut, referensi ditemukan ke sumber - buku G.G. Petrash "Laser berdasarkan uap logam dan halida-nya." Secara umum, desain yang dijelaskan adalah sederhana dan dirancang untuk menggunakan komponen yang relatif tersedia. Tapi dia secara pribadi tidak cocok untukku. Pertama-tama, adanya celah percikan yang bising dan rakitan tabung yang murni mekanis dari masing-masing bagian. Kemudian saya memutuskan untuk mempelajari sumbernya.
Buku ini mudah tersedia berdasarkan permintaan dari Google dalam bahasa Rusia, di situs pengumpulan Lebedev Physical Institute. Ada juga terjemahan bahasa Inggris dari buku ini, yang sudah di bawah pengawasan cermat copywriter jahat memeras uang. Tapi kami tidak membutuhkannya selama 100 tahun :)
Dalam buku sumber, prinsip operasi laser dijelaskan dengan cara yang sama, tetapi secara lebih rinci, perbandingan rinci operasi dengan gas penyangga yang berbeda diberikan, contoh tabung laser diberikan, dan komentar yang sangat penting diberikan - jika laju pengulangan pulsa melebihi 8-10 kHz, maka paket tidak diperlukan pulsa ganda, mode operasi ini disebut mode "pulsa reguler", ketika radiasi dihasilkan pada setiap pulsa eksitasi, karena interval waktu tentu saja lebih pendek daripada waktu rekombinasi atom menjadi molekul. Efek sampingnya adalah pemanasan sendiri tabung (sumber panas eksternal tidak diperlukan). Neon diakui sebagai gas penyangga terbaik, tetapi operabilitas laser dengan helium, dan bahkan argon, diindikasikan. Untuk manusia rumahan "biasa", sumber yang diuraikan dalam artikel ini membutuhkan biaya yang tidak dapat diterima untuk thyratron hidrogen yang bekerja cepat, kapasitor induktansi rendah, transformator tegangan tinggi yang kuat, neon, dan komponen sejenisnya. Selain itu, di sana diusulkan untuk melaksanakan semua varian tabung dengan pengelasan dari kaca kuarsa dengan elektroda yang disolder, yang merupakan segmen dari tabung flash seri IFP. Tapi ini bukan halangan bagi saya, karena, tidak seperti di dekat / jauh di luar negeri, bagian seperti itu murah dan terjangkau, jika Anda melihatnya. Inilah mereka, perbedaan antara ekonomi yang direncanakan dan pasar ...
Maka itu sudah tahun yang jauh 2015, dan saya memesan peniup kaca untuk membuat tabung laser dari desain skematik seperti itu.
Tabung laser terdiri dari rumahan 1 dengan elektroda dari lampu flash 2. Di tengah rumahan, proses 3 dibuat untuk bahan kerja laser - klorida atau tembaga bromida. Proses tersebut diperlukan agar zat yang bekerja tidak tumpang tindih dengan lumen tabung. Windows 5 dilas ke ujung tabung laser untuk keluaran radiasi. Untuk mengikat halogen bebas, yang terbentuk selama pelepasan, rongga elektroda tersumbat dengan keping tembaga.
Secara paralel, saya membahas ide membangun laser ini dengan penulis situs laserkids.sourceforge.net Yun Sothory. Dia kemudian juga menjadi tertarik pada proyek ini dan memutuskan untuk mengimplementasikannya dengan caranya sendiri, menggunakan pendekatan yang paling primitif, mirip dengan yang dijelaskan pada Sam's Laser FAQ. Karyanya dapat ditemukan di
sini .
Sementara itu, tabung laser untuk laser tembaga klorida saya sudah siap, desainnya mengikuti yang ditunjukkan pada gambar dari buku. Diameter dalam tabung adalah 12 mm, panjang debit 40 cm, tabung berisi 3 proses dan elektroda dari lampu IFP800. Di atas setiap proses dan elektroda ada jalur landai untuk mengisi bahan kerja, serta untuk memompa dan mengalirkan gas.
Hanya dalam beberapa minggu, bagaimana tabung ini dibuat, elemen aktif pada uap tembaga UL-102 jatuh ke tangan saya. Dan kemudian pipa ini dimasukkan kembali ke dalam kotak yang sangat panjang. Dalam perjalanan bekerja dengan UL102, sumber daya untuk laser uap tembaga sudah akrab bagi Anda muncul.
Setelah saya mendapatkan sumber daya yang berfungsi dengan baik dengan parameter yang jelas cocok, diputuskan untuk kembali ke tabung laser darurat. Setelah diisi dengan zat kerja dan neon dengan tekanan 10 mm RT. Seni Handset mulai terlihat seperti ini. Tembaga klorida monovalen digunakan, pengotor memberikan warna kekuningan. Untuk berjaga-jaga, saya membungkus kawat nichrome pada rebung untuk pemanasan, kalau-kalau saya membutuhkannya.
Saya mengisi rongga-rongga di simpul-simpul elektroda dengan serutan tembaga.
Scion dengan closeup tembaga klorida.
Dari awal percobaan, ternyata kawat nikrom tidak diperlukan. Tidak hanya pemanasan tidak diperlukan, tetapi ada juga kebocoran kapasitif yang sangat kuat di atasnya. Untuk membuat tabung ini ditutup juga merupakan keputusan yang terburu-buru - pada suatu saat banyak klorin terbentuk, sehingga buangannya hampir tidak dinyalakan dan tidak stabil. Klor dilepaskan ke ruang internal, sementara di dinding tembaga diendapkan di dinding, keduanya diatomisasi dari elektroda dan terbentuk selama dekomposisi klorida. Dan kemudian pada suatu titik tabung pecah karena pukulan yang tidak disengaja. Dia harus mengulanginya, karena itu dia kehilangan salah satu proses dan panjangnya berkurang.
Akibatnya, tabung ini mulai diuji dalam mode aliran.
Dari satu poros, dipompa keluar oleh pompa 3, dari yang kedua, neon mengalir melalui jarum insulin. Tekanan diatur pada urutan 10-15 mm RT. Seni Dalam mode aliran, segalanya segera menjadi lebih baik - masuknya gas segar segera menggantikan kedua kotoran yang dipancarkan dari tembaga klorida dan produk peluruhannya. Debit tetap stabil. Saya menjaga laju pengulangan pulsa pada 15 kHz, dan daya rata-rata termasuk dalam debit pada level 1-1.2 kW. Untuk mengurangi daya yang dibutuhkan dan menyamakan bidang suhu, area kerja tabung diisolasi dengan wol keramik.
Handset saat pemanasan.
Saat memanas, warna buangan berubah dari neon-jingga menjadi keseluruhan warna, di mana Anda dapat melihat cahaya neon, dan warna biru dan kehijauan.
Tak lama kemudian, generasi superluminositas dimulai. Saya lupa menyebutkan bahwa dalam percobaan ini saya tidak menggunakan resonator optik.
Dengan pemanasan lebih lanjut, daya meningkat, dan sinar laser itu sendiri menjadi terlihat. Pada awalnya, balok keluar dari kedua ujung tabung, tetapi jendela di sisi steker evakuasi gas dengan cepat menjadi berdebu dengan tembaga klorida kental dan kotoran lainnya, yang menyebabkan opacity jendela sepenuhnya. Jendela di sisi saluran masuk gas tetap bersih.
Untuk kenyamanan, pemotretan memantulkan sinar dengan cermin ke samping.
Setelah pelepasan dimatikan, tabung kuarsa, bersama dengan isolasi termal, jelas merah panas. Ini menunjukkan bahwa suhu optimal setidaknya 700 derajat.
Sulit untuk mengevaluasi daya output, karena tidak konstan, tetapi tergantung pada pemilihan mode listrik. Dengan overheating, kekuatannya berkurang, dan generasi itu benar-benar menghilang. Tetapi maksimum saya akan menilai daya tidak kurang dari 100-200 mW menurut perasaan subjektif saya, meskipun pada kenyataannya tidak ada resonator optik. Sayangnya, tidak ada perangkat untuk mengukur daya. Sebagai perbandingan, daya radiasi yang dicapai oleh Yun'th Sothory adalah 2 kali lipat lebih kecil - 2 mW, meskipun energi nadi cukup baik. Dan masalahnya adalah frekuensi pengulangan. Namun, masih ada ruang untuk perbaikan dalam desain saya - Anda perlu beralih ke volume besar dari media aktif dan resonator optik, maka beberapa watt bukanlah batasnya. Tapi entah bagaimana nanti.
Sumber yang digunakan:
- G. G. Petrash Laser berdasarkan uap logam dan halida-nya. Prosiding Institut Fisika Lebedev, vol. 181, 1987
- www.repairfaq.org/sam/laserccb.htm#ccbtoc