Glavna delovna komponenta katere koli laserske naprave je tako imenovani aktivni medij. Ne deluje le kot vir usmerjenega toka, ampak ga lahko v nekaterih primerih znatno izboljša. Ravno to lastnost imajo plinske zmesi, ki delujejo kot aktivna snov v laserskih inštalacijah. Hkrati obstajajo različni modeli tovrstnih naprav, ki se razlikujejo tako po zasnovi kot po značilnostih delovnega okolja. Tako ali drugače ima plinski laser številne prednosti, ki so mu omogočile, da je zavzel močno mesto v arzenalu številnih industrijskih podjetij.
Lastnosti delovanja plinskega medija
Tradicionalno so laserji povezani s trdnimi in tekočimi mediji, ki prispevajo k tvorbi svetlobnega žarka z zahtevano zmogljivostjo. V tem primeru ima plin prednosti enakomernosti in nizke gostote. Te lastnostidovolite, da se laserski žarek ne popači, da ne izgubi energije in da se ne razprši. Tudi za plinski laser je značilna povečana usmerjenost sevanja, katere meja je določena le z uklonom svetlobe. V primerjavi s trdnimi snovmi se interakcija plinskih delcev pojavlja izključno med trki v pogojih toplotnega premika. Posledično energijski spekter polnila ustreza energijski ravni vsakega delca posebej.
Plinska laserska naprava
Klasično napravo tovrstnih naprav tvorita zaprta cev s plinastim funkcionalnim medijem, pa tudi optični resonator. Izpustna cev je običajno izdelana iz korundne keramike. Postavljen je med odsevno prizmo in ogledalo na berilijevem cilindru. Razelektritev se izvaja v dveh odsekih s skupno katodo pri enosmernem toku. Hladne katode iz tantalovega oksida so najpogosteje razdeljene na dva dela s pomočjo dielektričnega distančnika, ki zagotavlja enakomerno porazdelitev tokov. Tudi plinska laserska naprava predvideva prisotnost anod - njihovo funkcijo opravlja nerjavno jeklo, predstavljeno v obliki vakuumskega meha. Ti elementi zagotavljajo fleksibilno povezavo med cevmi, prizmo in držali za ogledala.
Načelo dela
Za polnjenje aktivnega telesa v plinu z energijo se uporabljajo električne razelektritve, ki jih generirajo elektrode v votlini cevi naprave. Med trkom elektronov s plinskimi delciso vznemirjeni. To ustvarja osnovo za oddajanje fotonov. Stimulirana emisija svetlobnih valov v cevi se poveča, ko prehajajo skozi plinsko plazmo. Izpostavljena ogledala na koncih cilindra tvorijo osnovo za prednostno smer svetlobnega toka. Prosojno ogledalo, ki je opremljeno s plinskim laserjem, izbere delček fotonov iz usmerjenega žarka, ostali pa se odbijejo v notranjost cevi, pri čemer se ohrani funkcija sevanja.
Funkcije
Notranji premer odvodne cevi je običajno 1,5 mm. Premer katode iz tantalovega oksida lahko doseže 48 mm z dolžino elementa 51 mm. V tem primeru zasnova deluje pod vplivom enosmernega toka z napetostjo 1000 V. Pri helij-neonskih laserjih je moč sevanja majhna in se praviloma izračuna v desetinkah W..
Modeli z ogljikovim dioksidom uporabljajo cevi s premerom od 2 do 10 cm Omeniti velja, da ima plinski laser, ki deluje v neprekinjenem načinu, zelo veliko moč. Z vidika učinkovitosti delovanja je ta dejavnik včasih plus, vendar so za ohranjanje stabilne funkcije takšnih naprav potrebna trpežna in zanesljiva ogledala z izboljšanimi optičnimi lastnostmi. Tehnologi praviloma uporabljajo kovinske in safirne elemente z obdelavo zlata.
Različice laserjev
Glavna razvrstitev pomeni razdelitev takšnih laserjev glede na vrsto plinske mešanice. Omenili smo že značilnosti modelov, ki temeljijo na telesu z aktivnim ogljikovim dioksidom, pa tudipogosti so ionski, helij-neonski in kemični mediji. Za izdelavo zasnove naprave ionski plinski laserji zahtevajo uporabo materialov z visoko toplotno prevodnostjo. Uporabljajo se zlasti keramično-kovinski elementi in deli na osnovi berilijeve keramike. Helij-neonski mediji lahko delujejo na različnih valovnih dolžinah v infrardečem sevanju in v spektru vidne svetlobe. Resonatorska zrcala takšnih naprav odlikujejo večplastne dielektrične prevleke.
Kemični laserji predstavljajo ločeno kategorijo plinskih cevi. Vključujejo tudi uporabo plinskih mešanic kot delovnega medija, vendar je proces tvorbe svetlobnega sevanja zagotovljen s kemično reakcijo. To pomeni, da se plin uporablja za kemično vzbujanje. Naprave te vrste imajo prednost, ker lahko neposredno pretvarjajo kemično energijo v elektromagnetno sevanje.
Uporaba plinskih laserjev
Praktično vsi laserji te vrste so zelo zanesljivi, vzdržljivi in cenovno dostopni. Ti dejavniki so privedli do njihove široke uporabe v različnih panogah. Na primer, helij-neonske naprave so našle uporabo pri izravnalnih in prilagoditvenih operacijah, ki se izvajajo v rudarskih delih, v ladjedelništvu, pa tudi pri gradnji različnih konstrukcij. Poleg tega so lastnosti helij-neonskih laserjev primerne za uporabo pri organizaciji optičnih komunikacij, pri razvoju holografskih materialov in kvantnih žiroskopov. Ni bila izjema v smislu praktičnih koristi inargonski plinski laser, katerega uporaba kaže učinkovitost na področju obdelave materialov. Zlasti takšne naprave služijo kot rezalnik trdih kamnin in kovin.
mnenja o plinskem laserju
Če laserje obravnavamo z vidika ugodnih operativnih lastnosti, mnogi uporabniki opazijo visoko usmerjenost in splošno kakovost svetlobnega žarka. Takšne značilnosti je mogoče razložiti z majhnim deležem optičnih popačenj, ne glede na temperaturne pogoje okolice. Kar zadeva slabosti, je za sprostitev potenciala plinastih medijev potrebna velika napetost. Poleg tega je za priključitev plinskega helij-neonskega laserja in naprav, ki temeljijo na mešanicah ogljikovega dioksida, potrebna precejšnja količina električne energije. Toda, kot kaže praksa, se rezultat opravičuje. Uporabljajo se tako naprave z nizko porabo kot naprave z velikim potencialom moči.
Sklep
Možnosti mešanic z razelektritvijo plina v smislu njihove uporabe v laserskih sistemih so še vedno premalo obvladane. Kljub temu povpraševanje po takšni opremi že dolgo uspešno raste in tvori ustrezno nišo na trgu. Plinski laser je prejel največjo razširjenost v industriji. Uporablja se kot orodje za točkovno in natančno rezanje trdnih materialov. Vendar pa obstajajo tudi dejavniki, ki ovirajo širjenje takšne opreme. Prvič, to je hitra obraba elementov, kar zmanjša vzdržljivost naprav. Drugič, obstajajo visoke zahteve za zagotavljanje električnega razelektritve,potrebno za oblikovanje žarka.
