Электрические методы обработки материалов - Могорян Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
91, в режиме непрерывного излучения, превышает 200 Вт, максимальная
угловая расходимость излучения не превышает 1°. Суммарный рабочий ток
разряда составляет 0,8 А, напряжение на электродах разрядных секций - 4
кВ, скорость прокачки газовой смеси - не менее 5 л/с, давление смеси в
разрядных трубках - около 7 мм рт. ст. при соотношении компонентов С02-
N2- Не 1:1: (8-10), расход воды для охлаждения - около 20 л/мин,
потребляемая установкой мощность-15 кВт {10]. Мощность, потребляемая
лазером, выполненным по такой же схеме, но с выходной мощностью излучения
около 500 Вт, равняется 25 кВт.
III. 5. Жидкостные лазеры
Жидкостные лазеры по своим характеристикам ближе к твердотельным
импульсным лазерам, но превосходят их по энергии в импульсе, а жидкостные
лазерные материалы в определенной мере сочетают преимущества
твердотельных и газообразных и имеют ряд специфических достоинств и
недостатков [11, 12].
В них может быть достигнута концентрация активных ионов того же порядка,
что и в лазерных стеклах. Величина концентрации активатора в известных
лазерных жидкостях ограничена конечной растворимостью его в растворителях
и тем, что с увеличением концентрации существенно возрастает вязкость
активной среды.
В жидкостях отсутствуют постоянные напряжения, структурные неоднородности
и включения с отличающейся оптической плотностью. Их оптические
характеристики изотропны и постоянны по объему, что обеспечивает высокую
когерентность излучения жидкостного ОКГ. Это, однако, справедливо лишь
при отсутствии в жидкости градиентов температуры. Температурные
коэффициенты показателя преломления жидких лазерных материалов
существенно выше, чем твердотельных, поэтому при накачке в них возникают
значительные оптические неоднородности, ухудшающие генерационные
характеристики жидкостных лазеров и приводящие
10*
147
к увеличению расходимости лазерного луча. Это основной недостаток, общий
для всех жидких лазерных материалов.
Однако затруднения, связанные с этим недостатком, частично могут быть
устранены благодаря тому, что жидкие лазерные материалы обладают важным
преимуществом - они позволяют применять циркуляцию активной жидкости
через лазерную кювету. При этом также решается проблема отвода тепла,
выделяющегося в активном элементе лазера, что позволяет увеличивать его
выходную мощность.
Различают три группы лазерных материалов, используемых в жидкостных ОКГ:
металлоорганические и неорганические среды, органические красители.
Активные среды металлоорганических жидкостных лазеров представляют собой
растворы органических комплексов редкоземельных металлов (РЗМ) Eu, Tb,
Nd. Характерной особенностью этих растворов является то, что в них
возбуждение активного иона (РЗМ-иона) происходит в результате
внутримолекулярной передачи энергии от органической части комплекса к
РЗМ++-иону. К достоинствам металлоорганических жидкостных лазеров
относится возможность получения лазерного эффекта для РЗМ-ионов с узкими
полосами собственного излучения, а также то, что для определенного РЗМ-
иона можно получить генерацию на отличающихся в небольших пределах длинах
волн, выбирая различные лиганды (К~е) - молекулы или ионы, связанные с
центральным ионом в комплексном соединении,- и катионы (К+).
Главный недостаток лазеров этого класса-весьма большой коэффициент
поглощения света накачки лигандами, что приводит к снижению эффективности
накачки на больших глубинах жидкости. В результате приходится применять
лазерные кюветы с малым сечением и работать с высокими уровнями энергии
накачки. Другой недостаток металлоорганических жидкостей- невысокая
фотохимическая стойкость большинства из них.
В качестве растворителей металлоорганических лазерных комплексов
используются метиловый, этиловый и пропиловый спирты, ацетонитрил
(CH3CN), акрило-
148
нитрил (CH2CHCN), четыреххлористый углерод (ССЦ), гексафторбензол (CeF6)
и др.
Источником возбуждения активной среды металлоорганических жидкостных
лазеров являются ксеноио-вые импульсные лампы различной мощности и
конструкции.
Активные среды неорганических жидкостных лазеров представляют собой
растворы соединений РЗМ-ионов в неорганических растворителях сложного
состава. Неорганические лазерные материалы, активированные катионами
Nd3+, позволили реализовать ряд преимуществ жидких активных сред, в
частности они могут работать с циркуляцией рабочего вещества, дают
высокие значения выходной энергии и мощности. Для них характерен узкий
спектр генерации.
Основа неорганических жидких лазерных материалов - двухкомпонентные смеси
оксихлоридов селена и фосфора (SeOCl2 или РОС13) с галогенидами элементов
III, IV и V групп. Для уменьшения вязкости иногда добавляется третий
компонент, например хлористый тионил (SOCl2). Накачка активной среды
также осуществляется с помощью специальных ламп.
Органическими красителями принято называть сложные органические
соединения с разветвленной системой сопряженных связей, обладающие
