Lasern har länge varit ett bekvämt verktyg som används inom kemi, biologi, medicin, teknik, vetenskap och militära angelägenheter.
När lasertekniken utvecklades ökade intresset för lasers tekniska och ekonomiska egenskaper. Laserens höga effektivitet har förvärvat grundläggande betydelse i samband med forskning inom termonukleär fusion som en källa till billig och miljövänlig energi. Termonukleär fusion sker i tät plasma, uppvärmd till hundratals miljoner grader. Ett av de lovande sätten att värma upp plasma är fokuseringen på en laserpuls med hög effekt på ett plasmamål. Det är uppenbart att energin av termonukleär fusion bör väsentligt överstiga energikostnaderna för att skapa en plasma i vilken termonukleära reaktioner kommer att inträffa. Annars kommer en sådan process inte ge några ekonomiska fördelar. Sökandet efter en konstruktiv lösning som ger en hög laser effektivitet och acceptabla prestanda egenskaper avslöjade de särdrag som beskrivs nedan.
När man skapade de första lasrarna var det viktigt att visa den grundläggande möjligheten att förstärka ljusstrålen i ett medium med invers befolkning av energinivåer och möjligheten att skapa ett medium med invers befolkning. Uttrycket "invers befolkning" betyder att ett par energinivåer uppträder i en atoms energispektrum, där antalet elektroner i den övre nivån är större än i den nedre delen. I detta fall pressar den överförda strålningen elektronerna från den övre nivån till den nedre och elektronerna släpper ut sin energi i form av nya fotoner. Omvänd befolkning uppnås på olika sätt: i kemiska processer, vid gasutsläpp, på grund av kraftig bestrålning etc.
Den föreslagna anordningen skiljer sig från de kända analogerna med två särdrag.
Det första är att pumplampan inte är placerad utanför arbetsvätskan, men inuti den. (Bild 1)
Detta gjorde det möjligt att applicera en reflekterande beläggning direkt på arbetsytans laterala yta (neodymglas). Denna funktion har ökat effektiviteten att samla ljus från pumplampan ca 4 gånger.
För jämförelse i fig. 2 visar ett pumpmönster med fyra lampor.
Effektiviteten att samla ljus på arbetsorganet reduceras i ett sådant system på grund av att strålarna i sektorn med vinkel a inte fokuserar på arbetsdelen alls, dessutom faller strålarna i en liten vinkel mot lampans axel inte på arbetsdelen, Lampans bild i arbetsytaområdet överstiger arbetsstyckets storlek. Minns att endast strålar från en punktkälla samlas in mot ellipsoidens motsatta fokus. Slutligen minskar flera reflektioner med partiell spridning från lampans väggar, från spegeln och från arbetsmediets yta också effektiviteten hos uppsamling av ljus.
I det föreslagna systemet låses nästan alla strålar inuti reflektorn. Som ett resultat av att antalet pumpbelysningar minskades minskade volymen och vikten av kondensatorns bank med 4 gånger. Dessutom har generatorn själv blivit enklare och kompaktare.
Den andra egenskapen avser anordningens resonator. En konventionell resonator består av två parallella speglar, varav en är genomskinlig och den andra ogenomskinliga. I denna enhet är den ogenomskinliga spegeln ersatt med en hörnreflektor i form av ett glasprisma med ett lutande ingångsytan. Ingångsytans lutning tillåter detta ansikte att placeras vid Brewster-vinkeln (, är glasets brytningsindex) till laseraxeln (fig 3).
I detta fall polariseras laserstrålningen och reflekteras inte från prismans inmatningsyta. Den största fördelen med att använda detta prisma är att den reflekterade strålen är strikt parallell med den infallande strålen. Resonatorn förblir alltid inställd. Samtidigt kräver en konventionell resonator med parallella speglar tidskrävande finjustering (justering). Reflekterande spegelbeläggning är lätt att skada. Prisma har ingen reflekterande beläggning. Strålen upplever en total inre reflektion.
Det är intressant att notera utformningen av justeringsmekanismen. (bild 4)
Mekanismen består av tre paneler (markerade i färg), kopplade med flexibla element (svart). De första och andra panelerna är anslutna i de nedre horisontella ändarna. Den andra och den tredje panelen är anslutna till vänster vertikala ändar. Denna design ger två frihetsgrader för små varv på den första panelen i förhållande till den tredje panelen runt de vertikala och horisontella axlarna. För precisionsrotation är varje par paneler anslutet med en differentialskruv. Hälften av skruven har en tråd, till exempel M4, och den andra halvan av skruven har en tråd M5. Tonhöjden på dessa trådar skiljer sig med ~ 100 μm. En del av skruven går in i ett gängat hål i en panel och det andra i ett gängat hål i en annan panel.
Om skruvhuvudet vrids fullständigt, ändras avståndet mellan panelerna med bara 100 mikron. Dessutom trycker de flexibla elementen på panelerna mot varandra och eliminerar fullständigt backlash. En av de extrema panelerna är fast fastsatt på den optiska bänken, en spegel eller prisma är fixerad på den andra ytterpanelen. Justeringen utförs bekvämt och för alltid.
Dessa egenskaper gör lasern särskilt lämplig vid fältsförhållanden.
