Laserul a fost mult timp un instrument convenabil folosit în chimie, biologie, medicină, inginerie, știință și afacerile militare.
Odată cu dezvoltarea tehnologiei laser, interesul pentru caracteristicile tehnice și economice ale laserului a crescut. Eficiența ridicată a laserului a dobândit o importanță fundamentală în legătură cu cercetarea în domeniul fuziunii termonucleare ca sursă de energie ieftină și ecologică. Termonuclearea fuziunii are loc în plasmă densă, încălzită la sute de milioane de grade. Una dintre căile promițătoare de încălzire cu plasmă este focalizarea unui puls laser de mare putere pe o țintă cu plasmă. Este clar că energia fuziunii termonucleare ar trebui să depășească substanțial costurile de energie pentru crearea unei plasme în care vor avea loc reacții termonucleare. În caz contrar, un astfel de proces nu va aduce beneficii economice. Căutarea unei soluții constructive care să ofere o eficiență ridicată a laserului și caracteristici de performanță acceptabile a relevat caracteristicile distinctive descrise mai jos.
La crearea primelor lasere, a fost important să se demonstreze posibilitatea fundamentală de amplificare a fasciculului luminos într-un mediu cu populație inversă de niveluri de energie și posibilitatea creării unui mediu cu populație inversă. Termenul "populație inversă" înseamnă că o pereche de niveluri de energie apare în spectrul energetic al unui atom în care numărul de electroni din nivelul superior este mai mare decât în cel inferior. În acest caz, radiația transmisă împinge electronii de la nivelul superior spre fund și electronii renunță la energia lor sub formă de noi fotoni. Populația inversă se realizează în moduri diferite: în procese chimice, în evacuări de gaze, datorită iradierii puternice etc.
Dispozitivul propus diferă de analogii cunoscuți prin două caracteristici.
Prima caracteristică este faptul că lampa de pompare nu este amplasată în afara fluidului de lucru, ci în interiorul acestuia. (Pic 1)
Acest lucru a făcut posibilă aplicarea unui strat reflectorizant direct pe suprafața laterală a fluidului de lucru (sticlă de neodim). Această caracteristică a sporit eficiența colectării luminii de la lampa de pompare de aproximativ 4 ori.
Pentru comparație în Fig. 2 prezintă un model de pompare cu patru lămpi.
Eficiența colectării luminii asupra corpului de lucru este redusă într-o astfel de schemă datorită faptului că razele din sectorul cu unghi α nu se concentrează deloc asupra corpului de lucru, în plus, razele care merg sub un unghi mic față de axa lămpii nu cad pe corpul de lucru, imaginea lămpii în zona corpului de lucru depășește dimensiunea corpului de lucru. Amintiți-vă că numai razele dintr-o sursă punctuală sunt colectate la focalizarea opusă a elipsoidului. În cele din urmă, multiplele reflexii cu dispersare parțială din pereții lampii, din oglindă și din suprafața mediului de lucru reduc de asemenea eficiența colectării luminii.
În schema propusă, aproape toate razele sunt blocate în interiorul reflectorului. Ca urmare a reducerii numărului de lămpi de pompare necesare, volumul și greutatea băncii de condensatoare au scăzut de 4 ori. În plus, generatorul în sine a devenit mai ușor și mai compact.
A doua caracteristică se referă la rezonatorul dispozitivului. Un rezonator convențional este alcătuit din două oglinzi paralele, dintre care unul este translucid și celălalt opac. În acest dispozitiv, oglinda opacă este înlocuită cu un reflector colț sub forma unei prisme de sticlă cu o față de intrare înclinată. Panta frontului de intrare permite ca această față să fie poziționată la unghiul Brewster (indicele de refracție al sticlei) pe axa laserului (figura 3).
În acest caz, radiația laser este polarizată și nu este reflectată de fața de intrare a prismei. Principalul avantaj al utilizării acestei prisme este faptul că fasciculul reflectat este strict paralel cu fasciculul incident. Rezonatorul rămâne mereu reglat. În același timp, un rezonator convențional cu oglinzi paralele necesită o reglare fină (aliniere) consumatoare de timp. Suprafața reflectorizantă a oglinzilor este ușor de deteriorat. Prisma nu are acoperire reflectorizantă. Raza are o reflecție internă totală.
Este interesant de notat proiectarea mecanismului de ajustare. (fig.4)
Mecanismul este format din trei panouri (evidențiate în culori), conectate prin elemente flexibile (negre). Primul și al doilea panou sunt conectate la capetele orizontale inferioare. Al doilea și al treilea panou sunt conectate pe capetele verticale stângi. Acest design oferă două grade de libertate pentru micile rotiri ale primului panou față de al treilea panou în jurul axelor verticale și orizontale. Pentru rotirea precisă, fiecare pereche de panouri este conectată printr-un șurub diferențial. Jumătatea șurubului are un fir, de exemplu, M4, iar a doua jumătate a șurubului are un fir M5. Stratul acestor filete diferă cu ~ 100 μm. O parte a șurubului intră într-un orificiu filetat într-un singur panou, iar celălalt într-un orificiu filetat într-un alt panou.
Prin rotirea capului șurubului, o mișcare completă va schimba distanța dintre panouri cu doar 100 de microni. În plus, elementele flexibile împing panourile unul la altul și elimină complet răsturnarea. Unul dintre panourile extreme este fixat rigid pe bancul optic, o oglindă sau prisma este fixată pe celălalt panou extrem. Reglarea se face confortabil și pentru totdeauna.
Aceste caracteristici fac ca laserul să fie deosebit de convenabil în condiții de teren.
