Der Laser ist seit langem ein praktisches Hilfsmittel in Chemie, Biologie, Medizin, Technik, Wissenschaft und Militär.
Mit der Entwicklung der Lasertechnologie wuchs das Interesse an den technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften von Lasern. Die hohe Effizienz des Lasers hat im Zusammenhang mit der Forschung im Bereich der Kernfusion als Quelle billiger und umweltfreundlicher Energie grundlegende Bedeutung erlangt. Die thermonukleare Fusion findet in dichtem Plasma statt, das auf mehrere hundert Millionen Grad erhitzt wird. Eine der vielversprechenden Möglichkeiten der Plasmaheizung ist die Fokussierung eines Hochleistungslaserimpulses auf ein Plasmaziel. Es ist klar, dass die Energie der thermonuklearen Fusion die Energiekosten für die Erzeugung eines Plasmas, in dem thermonukleare Reaktionen auftreten werden, wesentlich übersteigen sollte. Andernfalls bringt ein solcher Prozess keinen wirtschaftlichen Nutzen. Die Suche nach einer konstruktiven Lösung, die für eine hohe Lasereffizienz und akzeptable Leistungseigenschaften sorgt, zeigte die nachstehend beschriebenen Besonderheiten.
Bei der Entwicklung der ersten Laser war es wichtig, die grundsätzliche Möglichkeit aufzuzeigen, den Lichtstrahl in einem Medium mit inverser Energiepopulation zu verstärken und die Möglichkeit zu schaffen, ein Medium mit inverser Population zu erzeugen. Der Begriff "inverse Besiedlung" bedeutet, dass ein Paar von Energieniveaus im Energiespektrum eines Atoms auftritt, bei dem die Anzahl der Elektronen in der oberen Ebene größer ist als in der unteren. In diesem Fall drückt die durchgelassene Strahlung Elektronen von der obersten Ebene nach unten und Elektronen geben ihre Energie in Form neuer Photonen ab. Die inverse Besiedlung wird auf verschiedene Weise erreicht: in chemischen Prozessen, in einer Gasentladung, durch starke Bestrahlung usw.
Die vorgeschlagene Vorrichtung unterscheidet sich von den bekannten Analoga durch zwei Merkmale.
Das erste Merkmal ist, dass sich die Pumpenlampe nicht außerhalb des Arbeitsfluids befindet, sondern im Inneren. (Bild 1)
Dadurch wurde es möglich, eine reflektierende Beschichtung direkt auf der Mantelfläche der Arbeitsflüssigkeit (Neodymiumglas) aufzubringen. Dieses Merkmal hat die Effizienz beim Sammeln von Licht von der Pumplampe um das Vierfache erhöht.
Zum Vergleich in Abb. 2 zeigt ein Pumpmuster mit vier Lampen.
Die Effizienz des Sammelns von Licht auf dem Arbeitskörper wird in einem solchen Schema reduziert, da die Strahlen in dem Sektor mit dem Winkel & agr; überhaupt nicht auf den Arbeitskörper fokussiert werden, außerdem fallen die Strahlen, die unter einem kleinen Winkel zur Lampenachse gehen, nicht auf den Arbeitskörper, außerdem. Das Bild der Lampe im Bereich des Arbeitskörpers übersteigt die Größe des Arbeitskörpers. Es sei daran erinnert, dass nur Strahlen von einer Punktquelle im entgegengesetzten Fokus des Ellipsoids gesammelt werden. Schließlich reduzieren Mehrfachreflexionen mit partieller Streuung von den Wänden der Lampe, vom Spiegel und von der Oberfläche des Arbeitsmediums auch die Effizienz der Lichtsammlung.
Bei dem vorgeschlagenen Schema sind fast alle Strahlen im Reflektor eingeschlossen. Durch die Verringerung der Anzahl der erforderlichen Pumplampen sanken das Volumen und das Gewicht der Kondensatorbank um das Vierfache. Darüber hinaus ist der Generator selbst einfacher und kompakter geworden.
Das zweite Merkmal betrifft den Vorrichtungsresonator. Ein herkömmlicher Resonator besteht aus zwei parallelen Spiegeln, von denen einer transluzent und der andere opak ist. Bei dieser Vorrichtung wird der undurchsichtige Spiegel durch einen Eckreflektor in Form eines Glasprismas mit einer geneigten Eintrittsfläche ersetzt. Die Neigung der Eintrittsfläche ermöglicht die Positionierung dieser Fläche im Brewster-Winkel (ist der Brechungsindex des Glases) zur Laserachse (Abb. 3).
In diesem Fall ist die Laserstrahlung polarisiert und wird nicht von der Eingangsfläche des Prismas reflektiert. Der Hauptvorteil der Verwendung dieses Prismas besteht darin, dass der reflektierte Strahl streng parallel zum einfallenden Strahl ist. Der Resonator bleibt immer dran. Gleichzeitig erfordert ein herkömmlicher Resonator mit parallelen Spiegeln eine zeitraubende Feinabstimmung (Ausrichtung). Die reflektierende Verspiegelung ist leicht zu beschädigen. Das Prisma hat keine reflektierende Beschichtung. Der Strahl erfährt eine totale innere Reflexion.
Interessant ist das Design des Verstellmechanismus. (Abb. 4)
Der Mechanismus besteht aus drei Feldern (farblich hervorgehoben), die durch flexible Elemente (schwarz) miteinander verbunden sind. Die erste und die zweite Platte sind an den unteren horizontalen Enden verbunden. Die zweite und dritte Platte sind an den linken vertikalen Enden verbunden. Dieses Design gibt zwei Freiheitsgrade für kleine Drehungen der ersten Platte relativ zu der dritten Platte um die vertikale und horizontale Achse. Für die Präzisionsdrehung ist jedes Plattenpaar durch eine Differenzialschraube verbunden. Die Hälfte der Schraube hat ein Gewinde, zum Beispiel M4, und die zweite Hälfte der Schraube hat ein Gewinde M5. Die Steigung dieser Gewinde unterscheidet sich um ~ 100 um. Ein Teil der Schraube dringt in ein Gewindeloch in einer Platte und der andere Teil in ein Gewindeloch in einer anderen Platte ein.
Wenn Sie den Schraubenkopf um eine volle Umdrehung drehen, wird der Abstand zwischen den Platten um nur 100 Mikrometer geändert. Darüber hinaus drücken die flexiblen Elemente die Paneele aneinander und beseitigen das Spiel vollständig. Eine der Extremblenden ist starr auf der optischen Bank befestigt, ein Spiegel oder Prisma ist auf der anderen Extremplatte befestigt. Die Einstellung erfolgt komfortabel und für immer.
Aufgrund dieser Merkmale ist der Laser in Feldbedingungen besonders praktisch.
