Рубиновый лазер Франкенштейна

Импульсный рубиновый лазер, с которого начиналась вся лазерная техника.
В распоряжении у меня был АЭ 8*120 от голографической установки, который накачивался лампой ИФПП7000. В нулевой версии я попытался засунуть этот кристалл в моноблочный отражатель от квант-16 и качать его лампой ИФП5000, сделав самодельный квантрон. Квантрон установил на основание из 100 мм швеллера, стойки под зеркала сделал из этого же швеллера, юстировки стандартные 4х винтовые на стандартных болтах М6. Зеркала были взяты неизвестные но "вроде как на 694 нм".

Питание: смешанная батарея из новеньких к75-28 и ржавых к41-и7, суммарной ёмкостью 1000 мкФ. Заряжается от китаймота на 1900В через один диод, таким макаром имеем энергию накачки до 3.5 кДж, в первичке мота стоит латр. Поджиг - стандартный последовательный на трансике 3 кВ, капе 0.047 мкф, разряднике р26 и самодельном ферритовом трансе (10 витков вторичка, 1 виток первичка). В цепи лампы последовательно стоит дроссель от ГОС1001, включенный на половину обмотки (100 мкГн).

Что и ожидалось, этот конструктив оказался мертворожденным, так как лампа вдвое больше кристалла по размерам. Кроме того на тот момент не были определены параметры зеркал резонатора.

Затем последовала версия 1.0. Квантрон был тщательно переработан. Вместо лмапы ИФП5000 было куплено 2 лампы ИФП2000, квантрон стал двухламповым. Лампы стоят в упор к кристаллу. Вокруг всего этого сначала был намотан алюминиевый лист от банки пепсиколы. Резонатор переопределён -- в качестве глухого зеркала призма полного отражения, в качестве выходного -- ноунейм и очень ушатанное зеркало, которое на спектрофотометре на длине волны 694 нм показало пропускание 45%. Всего было проверено около десятка зеркал, из них было выбрано вот это. В этой версии я получил первую генерацию, после десятка безуспешых вспышек, к этому моменту "отражатель" уже конкретно обгорел и нифига не отражал.

В версии 1.1 был изменён отражатель -- в его качестве были испытаны пластинки белоснежного кафеля, которые поработали диффузным отражателем. результат не заставил себя ждать -- яркие вспышки генерации, искры из металла при фокусировке. Не смотря на то, что это рабочий вполне вариант -- кафель постепенно теряет белизну -- выгорает и мощность генерации падает.

Посему я пришёл к версии 1.2, где был снова заменён отражатель -- нашлась пластина от фотоглянцевателя -- довольно толстый лист стали отполированный и толсто захромированный с одной стороны. С ним ещё улучшились выходные параметры лазера -- было проведено несколько операций лазерного сверления -- пластину трансформаторного железа 0.6 мм пробивает насквозь за 3 импульса, дырку в нержавеющей трубке с неизвестной толщиной стенки -- за 2 импульса. Таким образом выходная энергия лазера грубо оценивается в 2 Джоуля. А теперь -- большое количество фоток и видео работы.

Рубиновый стержень и ИФП5000


Электрика



Версия 0.

Версия 1.1 Двухлампвоый кафельный квантрон



Призма полного отражения

Выходное зеркало

Расстрел трансформаторного железа

Расстрел нержавеющей трубки

Расстрел лезвия канцелярского ножа

 

жаль кпд хреновый у рубина,туда бы стекло счас неодимовое, хорошо будет стрелять)

 

Кажется найден ответ почему хреновый КПД. Пыхнул пару раз на карболит — точно установил моду излучения. ТЕМ10 (расщеплённое пополам пятно), что не есть хорошо. А объясняется, похоже, просто — у призмы точка входа лучей и их выхода в разных местах, по центру — мертвая зона. таким образом лазер у меня строго одномодовый и выдает эту ничтожную энергию всего на одной моде. Если поставить плоское глухое зеркало, то он должен возбуждаться на всех модах сразу, и выходная энергия будет минимум вдвое выше.

 

При хорошем фокусе получается эллипс с бОльшей осью 0.2 мм. Все из-за неудачной моды излучения. Края сильно рваные и оплавленные, будто прожигали резаком без продувки кислорода.

 

Отличная проделанная работа, мне нравится
Есть вопросы.

А почему не использована трехточечная система юстировки? С ней ИМХО юстироваться более удобней.

И что можно применить в качестве глухого зеркала? Вопрос не праздный, мечта детства собрать именно рубиновый лазер. На текущий момент для сборки есть практически все.

 

Можно применить призму полного отражения как на фото в первом посте, можно применить очень хорошо отполированную медную пластину. 4-х точечная юстировка делает процесс более предсказуемым, так как зеркало имеет только 2 степени свободы.

 

Призма полного отражения у меня есть, только судя по сообщениям выше результат с ней не очень хороший.

В смысле имеется ввиду можно приобрести зеркало от СО2 лазера? Только медь или с другими зеркалами от СО2 тоже будет работать? Я бы конечно с удовольствием взял диэлектрическое, но где его взять под рубин.

 

Нужно плоское полированное зеркало.

Предположение относительно разного модового состава лазерного луча оказалось верным. Заменил призму глухим зеркалом под рубин. Результат не заставил себя ждать -- порог генерации опустился до 900 Дж, выходная энергия на максимальой накачке в 2-3 раза выше чем было до этого, эффекты впечатляют. Пучок практически круглый, интенсивность по его сечению равномерная -- лазер возбуждается на всех возможных модах. Фокусировка хуже, из-за чего дырки в 0.6 мм железе уже не 0.2 мм с выходящей стороны а минимум вдвое шире, 0.4-0.5 мм. При стрельбе в карболит или резину выбрасывает факел до 5 см длиной. Выходная энергия оценивается теперь как минимум в 5 Дж +-попугай.

 

Переделан блок питания лазера в окончательный свой вид. Фактически это копия блока "Накачка-3000" с несущественными отличиями -- емкость накопителя 600 мкф (получается 2.5 кДж запасаемой энергии) и отсутствием регулировки энергии -- здесь это и не надо, блок будет работать с одним излучателем. Чтобы работать было безопаснее -- предусмотрена блокировка крышки и автоматический слив накопителя после выключения из сети. Слив происходит в течении 15-20 секунд. Это реализовано с помощью нормально замкнутого вакуумного выключателя ВВ-5 и 100 Вт резюка на 10 кОм. Все остальные части схемы остались без изменений.

 

Корпус гуд! Но жаль, что мкА-метр для индикации и солидности не поставил!

 

Двигаемся дальше. Удалось получить модуляцию добротности в лазере при использовании в резонаторе фильтра из стекла КС-19. Пучок света огромной импульсной мощности отставляет характерные следы на фотопленке в виде изменения цвета баз прожигания дырок, что объясняется нелинейными эффектами.

 

Иногда встречается такой большой чемодан "набор образов цветных стекол" -- это оттуда. КС19 означает "красное стекло", "№19". Номер зависит от типа спектра поглощения, оптической плотности итп. На просвет оно очень тёмно-бордовое, прекрасно пропускает ближний ИК спектр. Применение этого стекла в качестве модулятора добротности в рубиновом лазере довольно хорошо известно из разных публикаций, проще всего найти в "квантовой электронике" (журнал).

 

как сделать портативный такой, что бы было легче эксперименты проводить

 

Никак

 

Ну чего-же, есть переносные дальномеры на рубине, только все равно там коробочка далеко от портатива...

 

Присобачил вентилятор рядом с квантроном. Он хорошо охлаждает отражатель, в результате чего лампы и кристалл быстро отдают ему тепло. Теперь стрелять можно не 1 раз в 5 минут а 1 раз в 30 секунд без ущерба для энергии луча. Таким образом за 7-8 выстрелов с хорошей фокусировкой был расстрелян навылет пятак из нержавейки, толщина которого не меньше 1 мм.
В процессе.




Расстрел окончен -- появились искры с тыльной стороны

Результат вблизи. Диаметр выходящего отверстия несколько десятых миллиметра.

 

Добрый день!
Имею 25 ламп ИНП 16/250A, стержни рубиновые 10 и 25 мм. Железо для накачки, с 2-мя, 4-мя , 8-ю лампами, столики оптические.
Виталий.

 

Скажите, а Вам удалось лазерную искру у рубина наблюдать? Обзавёлся КС-19, попробовал: разница есть - без стекла на поверхности бумаги ничего не возникает, а со стеклом - маленький взрывной эффект с разволокнением бумаги. Т.е. КС-19 вполне себе хороший пассивный затвор для рубина. Правда на поверхности стекла образовались небольшие дефектики. Такие и на Cr4+:YAG возникают. А вот про искру интересно стало.