Druhy laserů

V tomto článku bych rád ukázal několik typů laserů , někteří již uvažovali o domácí stavbě, tak bych nastínil i podmínky. Všechny taxty vyplývají ze spolupráce a rozhovorů s US a Kanadskými odborníky.

Pozor : Lasery které zde uvádím , jsou opravdu nebezpečné. Nikoho nenavádím ke stavbě ani ke jejich zneužívání. Autor nepřebírá odpovědnost.

Lasery jsou nebezpečné, ochraně je třeba věnovat velké úsilí, často i finance. Ochranné brýle , ochranné krytí , odrazový a pohltivý materiál je podmínkou pro bezpečný test. Vynechám třídy bezpečnosti laserů , neboť se jedná pouze už o lasery nebezbečné ? nejvyšší kategorie ? lasery s výkonem jednotek až kilowatt.

A teď už k druhům laserů :

Polovodičový laser

Aktivní prostředí se budí převodem elektronů z valenčního pásu. Nejčastěji se k tomu používá polovodičový PN přechod. Lasery mají velkou divergenci (rozbíhavost). Lasery mají uplatnění ve vědě, průmyslu a komerční elektronice. Dosahují malých výkonů (viz. CDROM, laserová ukazovátka). Jejich spektrum převážně tvoří červená + IR. Mají poměrně velkou účinnost. Konstrukce není nějak složitá, v domáchích podmínkách laser nejde sestavit. Lze koupit levně hotovou laser diodu, ke které přidáme čočku a vznike nám souvislý paprsek.

1

Dusíkový laser (nitrogen) (TEA) , popř. atmosférický laser

Princip vychází z iniciace atomů dusíku, elektrony z horní elektronové vrstvy klesnou a uvolní se foton. Foton má takovou energii, že je schopen iniciovat i další atom dusíku. Převážně se používá nízkého tlaku dusíku. Pro nižší výkony může být použita i klasická atmosféra, kde je 78% dusíku. Laser je iniciován hořením plasmy ? toho nejlépe dosáhneme v jiskřišti. Dusíkové lasery tvoří 2 velké části, velkoplošné jiskřiště, které pomáhá iniciovat atomy, a vysokonapěťové kondenzátory. Podmínkou pro iniciaci je velice rychlé předání energie, proto musíme minimalizovat veškeré indukční prvky v zapojení, i samotná konstrukce jiskřiště by měla mít co nejmenší indukčnost. Kondenzátory se nabíjejí vysokým napětím , jakmile dosáhne prahové hranice, vznikne jiskra (výboj). Začne hořet plasma, a výboj iniciuje atomy dusíku. Ty uvolní koherentní fotony ? no a už tu máme laser. Laser vyzařuje UV spektrum , jeho konstrukce je nejjednodušší a nejlevnější , bohužel nedosahuje takových výkonů.

Na fotce je hotový laser, jak vidíte je velkoplošný. Plechy okolo tvoří kondenzátory. Spodní vrstva je spojena se zemí. Prostřední kanál musí být přesně nastaven na vzdálenost, tam právě oří ona plasma (jiskřiště). Další obrázek je laser v provozu.

2 3 4 5

Fotka jiného laseru v akci. Obvykle jsou lasery buzeny napětím 6?30kV. Dle toho nastavujeme vzdálenost jiskřících elektrod. Na dalším obrázku je princip-schéma , spodní kovová deska je spojena se zemí. Hodní dvě desky mají mezi sebou jiskřící plošné elektrody a cívku (pro minimalizaci indukčnosti), vrchní desky a spodní deska navzájem tvoří 2 kondenzátory. Jako dielektrikum postačí tlustá folie.

Rubínový laser (Rubi laser, YAG laser)

Jedná se o první typ laseru který byl vůbec kdy vytvořen. Existuje mnoho typů (odrůd) rubínového laseru. Principy se liší použitým krystalem. Asi nejčastější krystal tvoří syntetický rubín Al2O3 , dotovaný Chromem 0,05%. Dostane li tato tyčka záblesk silného světla (blesk), tak se v ní excitují a polarizují fotony. Laser vyzáří koherentní záření, v oblasti převážně viditelého červeného světla. Vylepšený laser obsahuje odrazové zrcátko a polopropustné zrcátko, které akumulují energii a pak vyzáří mnohem vyšší energii paprsku. Jako výbojka se často používá xenonová výbojková trubice, aby z toho ?něco bylo? tak by měla mít tak 10× větší záblesk než klasický foto-blesk. Další pevnolátkové lasery se liší použitým krystalem, z jiné látky. Vyzařují jiné spektrum. Tento laser byl vynalezen v roce 1960. Pracuje pouze v impulzním režimu ? produkuje impulzy o přibližné délce 1ms.

6 7

Na prvním obrázku je schéma. Velice jednoduché. Uvnitř je tyčka krystalu, okolo ní je xenonová trubice. Trigger elektroda slouží pro zapálení stroboskopické trubice, přivedením napětí na trubici dosáhneme výboje (záblesku). Protože je trubice omotána kolem krystalu, hodně energie do sebe absorbuje krystal. Během chvilky dojde k excitaci a vyloučení koherentního záření. Na další fotce je sestavený laser. Málokomu se asi podaří sehnat takovouto výbojku, častěji se výkonná výbojka sežene pouze ve příčném tvaru.Ani to nevadí. Celý prostor tvoří uzavřený reflektor, stěny jsou z leštěného hliníku. Použitím plno odrazového a polopropustného zrcadla dosáhneme zvýšení výkonu laseru. YAG laser ? yttrium hlinitý granát. Dopovaný neodymem. Trošku se liší od rubínového laseru, produkuje IR záření v oblasti 1064nm ,ale vyskytují se i lasery které produkují zelené (532nm) záření. Tento laser má všestranné použití. Vrtání,sváření, řezání,gravírování? .

Laser výparů solí měďi (copper vapor laser)

Konstrukce tohoto laseru je problematická, existují 2 varianty, založené na 2 solích mědi. Soli mědi musí být zahřáty na tak vysokou teplotu, kdy se začnou vypařovat. V této chvíli je možno směs iniciovat vysokým napětím a dosáhnout výboje.Dochází k excitaci a ke vzniku koherentního záření. První typ laseru pracuje s čistou mědí. Aby se tato měď začala vypařovat, potřebujeme dostáhnout teploty přes 1600°C. Což je docela problém. Druhý typ obsahuje bromid měďnatý , který má výhodu , že nám stačí pouze 400°C aby se začal odpařovat. Budeme se tedy zabývat laserem bromidu měďnatého. Zařízení musí obsahovat kvalitní trubici, kde je zajištěn trvalý termostatický ohřev této soli. Vzniklé záření má často exotickou zeleno-žlutou barvu.

8 9

Na fotce je poměrně složité zařízení. Pro funkci však nezbytné. Vícekomorový systém ohřevu soli bromidu mědi, která se pak komíny odpařuje do vodorovné trubice. Ve vodorovné trubici je směs zapálena VN napětím a dochází k výboji. Druhá fotka ukazuje laser v akci. Vlevo je umístěno odrazové zrcátko?

Argon iontový laser

Nejrozšířenější laser, dosahuje velkého výkonu. Plynový laser, podmínkou je nutná vysoká koncentrace budících elektronů. Často tomu napomáhá doutnavý výboj. Laser je možné přelaďovat pomocí rezonátorů na jiné spektrum. Obvykle produkuje modré a UV záření. Požívá se převážně na laser show, i v průmyslu. Nevýhodou jsou poměrně vysoké budící proudy při vysokém napětí. Při běžném režimu to jsou stovky miliampér, při pracovním režimu i stovky ampér.

CO2 Laser (carbon dioxide laser)

Též velice jednoduchý a rozšířený laser. Dosahuje velkých výkonů. Je chlazen vodou. Systém tvoří 2 trubice, kde ve vnitřní trubici je obsažen CO2. Tento plyn je iniciován vysokým napětím a dochází k výboji. Je nutné používat zrcátka a polarizátor, to jsou poměrně drahé optické prvky. Laser produkuje IR záření 10,6um , právě proto je problém v optice. Běžné optické materiály (sklo) jsou pro toto záření nepropustné, proto musejí být užívány drahé optické součásti , např. z prvků ZnSe , polovodičů atd. Polarizátor a odrazové zrcadlo je podmínkou pro funkci laseru.

10 11 12

Na obrázku vidíme schéma. Trubici je velice snadné sestrojit. Vnitřní trubice obsahuje CO2 plyn, o tlaku asi 1,5kPa. Když laser uvádíme do činnosti, potřebujeme nejdříve vakuovou pumpu. Z vnitřní trubice vysajeme vzduch a z druhé strany začneme napouštět CO2. Vnější trubice (šedá) obsahuje chladící médium ? vodní průtokové chlazení. Na koncích je přivedeno vysoké napětí , které iniciuje CO2. Nevýhodou optiky je její vysoká cena, a snadné poškození ? nemá ráda vodu. Optiku často tvoří soli s napařovanou kovovou vrstvičkou.

Na fotce vidíte profesionální CO2 laser , s výkonem něco přes 1000W. S tím se dají krájet kolejnice jako máslo? Na druhé fotce je domácí laser v provozu, o výkonu přibližně 30W. CO2 laser dosahuje velice velkých výkonů, používá se k řezání a obrábění kovů. Pro profi použítí se vyrábí směs CO2 : N2 : He pri poměru tlaků 1:2:8 a celkovém tlaku asi 1,5kPa.

Helium Neon laser

velice rozšířený laser. Pracuje na podobném principu jako CO2 laser. Jeho konstrukce je jednoduchá Vyzařuje ovšem na více spektrálních pásmech, proto se používá optický rezonátor který některá pásma potlačí. Obvyklá vlnová délka záření je 632nm.

««« Předchozí text: Barevná spektra Následující text: Chanův laserový projektor »»»

H@Lu$k@ | 7. 2. 2008 Čt 19.58 | Lasery, Začátečník, Pokročilý | trvalý odkaz | tisk | 4741x

Komentáře k textu

- Formulář pro nový komentář
reaguj[1]
Alios 28. 1. 2009 St 19.38

Jaké nejnižší napětí lze použít? Postačí když to bude mít výkon alespon´5mW?

reaguj[2]
H@Lu$k@ mejl 14. 2. 2009 So 14.55

A na co 5mW ? To jsem trochu nepobral?

reaguj[3]
Alios 17. 2. 2009 Út 20.12

protoze modry laserovy paprsek se hodne blbe shani,kdyz uz tak bych si musel sahnout hodne hluboko do kapsy . :-)

reaguj[4]
H@Lu$k@ mejl web 2. 3. 2009 Po 17.53

No já spíš nepobírám k jakýmu laseru ? V tomhle článku je trochu víc druhů laserů, a ty pořebují různé napětí :)

reaguj[5]
Alios 3. 3. 2009 Út 18.32

k tomu dusikovymu , jaksi jsem to vynechal:-)

reaguj[6]
pipa mejl web 12. 9. 2009 So 11.55

Pod odstavcem u rubínovýho laseru máš 2 fotky. Ta první (schéma) je správná, ale ta druhá ? v odrazný dutině není rubínový krystal, ale trubička s laserovym barvivem Rhodamin 6G rozpuštěným ve vhodném rozpouštědlu. Princip je více méně stejný, až na to, že se barvivo excitováním rozpadá, takže se musí vyměňovat.

reaguj[7]
H@Lu$k@ 15. 10. 2009 Čt 19.22

[6] pipa: Je to pouze principiální schéma, takže si myslim, že to nevadí, ale děkuji za informaci :)

reaguj[8]
H@Lu$k@ 15. 10. 2009 Čt 19.26

[5] Alios: Abych pravdu řekl, tak nevím. Zabívám se polovodičovými a z části argonovými lasery. O tomhle toho fakt moc nevím :)

reaguj[9]
Tomas mejl 8. 10. 2010 Pá 14.19

No,už z řádku je vidět, že autor tématu nevěnuje příliš pozornosti. Už jenom třídy laserů jsou VELICE důležiré. Aspoň to napravte odkazem.

Pak řádek Dusíkový laser (nitrogen) (TEA) , popř. atmosférický laser TEA znamená Transverse Electrical Excitation at Atmospheric pressure, což je právě ten atmosférický, další nejsou. To že dosahuje poze malých výkonů je taky nepřesný. Vyrábí se lasery v pulsním režimu do 3MW, což zase tak málo přece není, že?

Dále u CO2 laseru není podmínkou aby byl přítomen polarizátor. Na posledním obrázku CO2 laseru také žádný není. Víš co to polarizátor vůbec je?

a tak bych mohl pokračovat? ;-)

reaguj[10]
H@Lu$k@ 1. 11. 2010 Po 21.01

[9] Tomas: Rikam, tohle jsem nikdy neresil, takze opravdu nevim. Clanek je jen pro lajckou verejnost :) ×vitam jakekoliv upresneni a upravu clanku.

reaguj[11] http://www.hreplicawatches.net/
fake girard perregaux mejl web 15. 9. 2012 So 05.54

Hey very nice blog!! Man. Beautiful. Amazing. I will bookmark your blog and take the feeds also.

reaguj[12] http://www.faydress.com/
bridal dress mejl web 17. 10. 2012 St 03.53

Would you be thinking about exchanging links?

reaguj[13] Ugg Boots
UGG Boots Sale mejl web 27. 11. 2012 Út 04.54

Wonder, UGG Boots on Sale is a popular trend these years, every fashion women will not refuse to own some new Bling Ugg Boot. As the Christmas day coming, every one will dream for a beautiful dress and Discount UGG Outlet to light their dress. http://www.blinguggboot.com
In order to carry out dream, most of people buy Fashion Ugg Boots, where they can get Ugg Boots Clearance, Womens Classic Short Exotic with high quality and free shipping, then exotic ugg boots can deliver to their home directly. http://www.exoticuggboots.com

reaguj[14] http://www.kreplicawatches.net/Watches-Box-Tag-Heuer-Box.html
Watches Box Tag Heuer Box mejl web 19. 1. 2013 So 15.02

Many thanks for the great posting. I am glad I have taken the time to see this.

reaguj[15] http://www.kreplicawatches.net/Rolex-Jubilee-Gents.html
Rolex Jubilee Gents mejl web 19. 1. 2013 So 15.02

Fascinating and it could be interesting seeing what people have to add.

reaguj[16] http://www.coachoutletstorenio.com/
Coach Outlet Online mejl web 7. 1. 2014 Út 04.23
reaguj[17]
Ori web 22. 9. 2014 Po 11.42

very good

reaguj[18]
eko mejl web 26. 3. 2015 Čt 11.54

Díky za info :-)

Přidej komentář!

  Gravatar povolen.



Kliknutím vložíš: Vlož smajla :-) Vlož smajla :-( Vlož smajla ;-) Vlož smajla :-D Vlož smajla 8-O Vlož smajla 8-) Vlož smajla :-? Vlož smajla :-x Vlož smajla :-P Vlož smajla :-|
Příspěvěk je formátován Texy! syntaxí. Není povoleno HTML, odkazy se převádějí automaticky.

 

webzdarma.cz
TOPlist