El principal componente de trabajo de cualquier dispositivo láser es el llamado medio activo. No solo actúa como una fuente de flujo dirigido, sino que en algunos casos puede mejorarlo significativamente. Es precisamente esta característica la que tienen las mezclas de gases que actúan como sustancia activa en las instalaciones láser. Al mismo tiempo, existen diferentes modelos de dichos dispositivos, que difieren tanto en el diseño como en las características del entorno de trabajo. De una forma u otra, el láser de gas tiene muchas ventajas que le han permitido ocupar un lugar destacado en el arsenal de muchas empresas industriales.
Características de la acción del medio gaseoso
Tradicionalmente, los láseres se asocian a medios sólidos y líquidos que contribuyen a la formación de un haz de luz con el rendimiento requerido. En este caso, el gas tiene las ventajas de uniformidad y baja densidad. estas cualidadespermitir que el rayo láser no se distorsione, no pierda energía y no se disperse. Además, el láser de gas se caracteriza por una mayor directividad de la radiación, cuyo límite está determinado solo por la difracción de la luz. En comparación con los sólidos, la interacción de las partículas de gas se produce exclusivamente durante las colisiones en condiciones de desplazamiento térmico. Como resultado, el espectro de energía del relleno corresponde al nivel de energía de cada partícula por separado.
Dispositivo láser de gas
El dispositivo clásico de este tipo está formado por un tubo sellado con un medio funcional gaseoso, así como un resonador óptico. El tubo de descarga suele estar hecho de cerámica de corindón. Se coloca entre un prisma reflector y un espejo sobre un cilindro de berilio. La descarga se realiza en dos tramos con un cátodo común en corriente continua. Los cátodos fríos de óxido de tantalio a menudo se dividen en dos partes por medio de un espaciador dieléctrico, lo que garantiza una distribución uniforme de las corrientes. Además, el dispositivo láser de gas prevé la presencia de ánodos; su función la realiza el acero inoxidable, presentado en forma de fuelles de vacío. Estos elementos proporcionan una conexión flexible entre tubos, prismas y soportes de espejos.
Principio de funcionamiento
Para llenar de energía el cuerpo activo en gas, se utilizan descargas eléctricas, que son generadas por electrodos en la cavidad del tubo del dispositivo. Durante la colisión de electrones con partículas de gas.están excitados. Esto crea la base para la emisión de fotones. La emisión estimulada de ondas de luz en el tubo aumenta a medida que pasan a través del plasma gaseoso. Los espejos expuestos en los extremos del cilindro forman la base para la dirección preferencial del flujo de luz. Un espejo translúcido, que se alimenta con un láser de gas, selecciona una fracción de fotones del haz direccional, y el resto se refleja en el interior del tubo, manteniendo la función de radiación.
Características
El diámetro interior del tubo de descarga suele ser de 1,5 mm. El diámetro del cátodo de óxido de tantalio puede alcanzar los 48 mm con una longitud de elemento de 51 mm. En este caso, el diseño funciona bajo la acción de una corriente continua con un voltaje de 1000 V. En los láseres de helio-neón, la potencia de radiación es pequeña y, por regla general, se calcula en décimas de W.
Los modelos de dióxido de carbono utilizan tubos con un diámetro de 2 a 10 cm. Cabe destacar que un láser de gas que funciona en modo continuo tiene una potencia muy alta. Desde el punto de vista de la eficiencia operativa, este factor a veces es una ventaja, sin embargo, para mantener una función estable de dichos dispositivos, se requieren espejos duraderos y confiables con propiedades ópticas mejoradas. Por regla general, los tecnólogos utilizan elementos de metal y zafiro con tratamiento dorado.
Variedades de láseres
La clasificación principal implica la división de dichos láseres según el tipo de mezcla de gases. Ya hemos mencionado las características de los modelos basados en un cuerpo activo de dióxido de carbono, pero tambiénLos medios iónicos, helio-neón y químicos son comunes. Para fabricar el diseño del dispositivo, los láseres de gas iónico requieren el uso de materiales con alta conductividad térmica. En particular, se utilizan elementos y piezas de cerámica y metal a base de cerámica de berilio. Los medios de helio-neón pueden operar a diferentes longitudes de onda en la radiación infrarroja y en el espectro de luz visible. Los espejos resonadores de tales dispositivos se distinguen por la presencia de revestimientos dieléctricos multicapa.
Los láseres químicos representan una categoría separada de tubos de gas. También implican el uso de mezclas de gases como medio de trabajo, pero el proceso de formación de radiación de luz es proporcionado por una reacción química. Es decir, el gas se utiliza para la excitación química. Los dispositivos de este tipo tienen la ventaja de que pueden convertir directamente la energía química en radiación electromagnética.
Uso de láseres de gas
Prácticamente todos los láseres de este tipo son muy fiables, duraderos y asequibles. Estos factores han llevado a su uso generalizado en diversas industrias. Por ejemplo, los dispositivos de helio-neón han encontrado aplicación en operaciones de nivelación y ajuste que se realizan en operaciones mineras, en la construcción naval, así como en la construcción de diversas estructuras. Además, las características de los láseres de helio-neón son adecuadas para su uso en la organización de comunicaciones ópticas, en el desarrollo de materiales holográficos y giroscopios cuánticos. no fue una excepción en términos de beneficios prácticos yláser de gas argón, cuya aplicación muestra eficiencia en el campo del procesamiento de materiales. En particular, estos dispositivos sirven para cortar rocas duras y metales.
Revisiones de láser de gas
Si consideramos los láseres desde el punto de vista de las propiedades operativas ventajosas, muchos usuarios notan la alta directividad y la calidad general del haz de luz. Tales características pueden explicarse por una pequeña proporción de distorsiones ópticas, independientemente de las condiciones de temperatura ambiente. En cuanto a las desventajas, se necesita un gran voltaje para desbloquear el potencial de los medios gaseosos. Además, un láser de gas helio-neón y dispositivos basados en mezclas de dióxido de carbono requieren una cantidad considerable de energía eléctrica para conectarse. Pero, como muestra la práctica, el resultado se justifica por sí mismo. Se utilizan tanto dispositivos de baja potencia como dispositivos con alto potencial de potencia.
Conclusión
Las posibilidades de las mezclas de descarga de gases en términos de su uso en sistemas láser aún no se dominan lo suficiente. Sin embargo, la demanda de dicho equipo ha estado creciendo con éxito durante mucho tiempo, formando un nicho correspondiente en el mercado. El láser de gas ha recibido la mayor distribución en la industria. Se utiliza como herramienta para el corte puntual y preciso de materiales sólidos. Pero también hay factores que dificultan la difusión de tales equipos. En primer lugar, se trata de un desgaste rápido de la base del elemento, lo que reduce la durabilidad de los dispositivos. En segundo lugar, existen altos requisitos para proporcionar una descarga eléctrica,necesarios para formar la viga.
