Lazer uzun zamandan beri kimyada, biyolojide, tıpta, mühendislikte, bilimde ve askeri işlerde kullanılan uygun bir araç olmuştur.
Lazer teknolojisi geliştikçe, lazerlerin teknik ve ekonomik özelliklerine ilgi artmıştır. Lazerin yüksek verimliliği, ucuz ve çevre dostu bir enerji kaynağı olarak termonükleer füzyon alanındaki araştırmalarla ilgili olarak büyük önem kazanmıştır. Termmonükleer füzyon, yüzlerce milyon dereceye kadar ısıtılan, yoğun bir plazma içinde meydana gelir. Plazma ısıtmanın umut verici yollarından biri, yüksek güçlü bir lazer darbesinin bir plazma hedefine odaklanmasıdır. Termonükleer füzyonun enerjisinin, içinde termonükleer reaksiyonların meydana geleceği bir plazma yaratmanın enerji maliyetlerini büyük ölçüde aşması gerektiği açıktır. Aksi takdirde, böyle bir işlem hiçbir ekonomik fayda sağlamayacaktır. Yüksek bir lazer verimi ve kabul edilebilir performans özellikleri sağlayacak yapıcı bir çözüm arayışı, aşağıda açıklanan ayırt edici özellikleri ortaya çıkarmıştır.
İlk lazerleri yaratırken, ışık ışını temel enerji seviyesine sahip bir ortamda ışıklandırma kabiliyetini ve ters popülasyonlu bir ortam yaratma olasılığını göstermek önemlidir. "Ters popülasyon" terimi, bir atomun enerji spektrumunda, üst seviyedeki elektron sayısının, alt seviyeden daha büyük olduğu bir çift enerji seviyesinin meydana geldiği anlamına gelir. Bu durumda, iletilen radyasyon elektronları en üst seviyeden aşağı doğru iter ve elektronlar enerjilerini yeni fotonlar şeklinde verir. Ters popülasyon farklı yollarla elde edilir: kimyasal işlemlerde, gaz boşalmasında, güçlü ışınlama vb.
Önerilen cihaz bilinen analoglardan iki özellikten farklıdır.
İlk özellik, pompa lambasının çalışma sıvısının dışına değil onun içine yerleştirilmiş olmasıdır. (Pic 1)
Bu, doğrudan çalışma akışkanının (neodim camı) yanal yüzeyine yansıtıcı bir kaplama uygulanmasını mümkün kılmıştır. Bu özellik, pompa lambasından ışık toplama verimliliğini yaklaşık 4 kat arttırmıştır.
Şekil 2'deki karşılaştırma için. Şekil 2, dört lambalı bir pompalama modelini göstermektedir.
Çalışma gövdesi üzerinde ışık toplama etkinliği, a açısı olan sektördeki ışınların çalışma gövdesine hiç odaklanmadığından, ayrıca lamba eksenine küçük bir açıyla giden ışınların çalışma gövdesine düşmemesi nedeniyle azalır; Lambanın çalışma gövdesi alanındaki görüntüsü, çalışma gövdesinin boyutunu aşıyor. Sadece bir nokta kaynağından gelen ışınların elipsoidin karşıt odağında toplandığını hatırlayın. Son olarak, lambanın duvarlarından, aynadan ve çalışma ortamının yüzeyinden kısmi saçılan çoklu yansımalar, aynı zamanda, toplanan ışığın verimini de azaltır.
Önerilen programda, neredeyse tüm ışınlar reflektör içinde kilitlenmiştir. Gerekli pompalama lambalarının sayısının azaltılmasının bir sonucu olarak, kondansatör sırasının hacmi ve ağırlığı 4 kat azalmıştır. Ek olarak, jeneratörün kendisi daha kolay ve daha kompakt hale geldi.
İkinci özellik cihaz rezonatörüyle ilgilidir. Geleneksel bir rezonatör, biri yarı saydam diğeri opak olan iki paralel aynadan oluşur. Bu cihazda, opak ayna, eğimli bir giriş yüzüne sahip bir cam prizma formundaki bir köşe reflektör ile değiştirilir. Giriş yüzünün eğimi, bu yüzün Brewster açısında (; camın kırılma endeksi) lazer eksenine (Şekil 3) yerleştirilmesine izin verir.
Bu durumda, lazer radyasyonu polarizedir ve prizmanın giriş tarafından yansıtılmaz. Bu prizmanın kullanılmasındaki ana avantaj, yansıyan ışının olay ışınına kesinlikle paralel olmasıdır. Rezonatör daima ayarlanmış olarak kalır. Aynı zamanda, paralel aynalara sahip geleneksel bir rezonatör zaman alıcı ince ayar (hizalama) gerektirir. Yansıtıcı ayna kaplamanın zarar görmesi kolaydır. Prizmanın yansıtıcı kaplamaları yoktur. Işın toplam iç yansıma yaşar.
Ayar mekanizmasının tasarımını not etmek ilginçtir. (resim 4)
Mekanizma, esnek elemanlarla (siyah) birbirine bağlanmış üç renkli panelden (renkle vurgulanmış) oluşur. Birinci ve ikinci paneller alt yatay uçlarda birleştirilir. İkinci ve üçüncü paneller sol dikey uçlara bağlanır. Bu tasarım, dikey ve yatay eksenlerin etrafındaki üçüncü panele göre birinci panelin küçük dönüşleri için iki serbestlik derecesi verir. Hassas rotasyon için, her bir çift panel farklı bir vida ile birleştirilir. Vidanın yarısı bir dişe sahiptir, örneğin M4 ve vidanın ikinci yarısı bir M5 dişe sahiptir Bu dişlerin eğimi ~ 100 um arasında değişir. Vidanın bir kısmı bir panelde dişli bir deliğe, diğeri ise başka bir panelde dişli bir deliğe girer.
Vida kafasını tam bir tur döndürmek paneller arasındaki mesafeyi sadece 100 mikron değiştirir. Ek olarak, esnek elemanlar panelleri birbirine iter ve boşlukları tamamen ortadan kaldırır. Ekstrem panellerden biri optik tezgah üzerine sert bir şekilde sabitlenmiştir, bir ayna veya prizma diğer ekstrem panel üzerine sabitlenmiştir. Ayarlama rahat ve sonsuza dek yapılır.
Bu özellikler lazeri tarla koşullarında özellikle elverişli kılar.
