Лазер на алюмо-иттриевом гранате (АИГ) с непрерывной накачкой

Рис. 10. Оптическая схема излучателя лазеров ЛТИ-701, ЛТИ-702: 1—излучатель; 2 — глухое зеркало на 1,06 мкм; 3 — акустооптический затвор; 4 — квантрон; 5 — селектирующая диафрагма; 6 — преобразователь во вторую гармонику; 7— фильтр; 8 — нелинейный элемент; «9 — выходное зеркало

Зависимость средней мощности излучения второй гармоники Р2ω от частоты повторения имлульсов /имеет максимум в области 6—8 кГц, что соответствует расчетным данным (рис. 11).

Максимальная средняя мощность на длине волны 0,53 мкм для лазера ЛТИ-701 составляет не менее 4 Вт. Коэффициент преобразования с учетом дополнительных потерь, вносимых в резонатор, близок к 100%. Резкое уменьшение Р2ω в области малых частот f связано с падением средней мощности основного излучения при f→0. Оправа от максимума снижение Р2ω) сначала достаточно резкое, затем идет более плавно, что соответствует зависимости пиковой мощности основного излучения от частоты повторения импульсов.

Рис. 11. Зависимости средней мощности 1),длительности импульса 2) и пиковой мощности 3) излучения второй гармоники от частоты повторения импульсов для лазера ЛТИ-701

Мощные лазеры непрерывного режима. Серия лазеров ЛТН-100 обладает мощностью излучения 63—250 Вт на длине волны 1,06 мкм при расходимости излучения по уровню 0,5 мощности до 10—12 мрад.

При выборе схемы резонатора для многомодовых лазеров определяющим является возможность достижения максимальной выходной мощности при сохранении относительно небольшой расходимости излучения. Этому условию удовлетворяет резонатор, образованный плоскими зеркалами, расположенными на расстоянии 360 мм один от другого. Такой резонатор обеспечивает прямолинейную зависимость мощности излучения во всем рабочем диапазоне мощности накачки.

В составе излучателей лазеров ЛТН-100 используются квантроны с активным элементом размерами 6,3x100 мм и лампой накачки ДНП-6/90. Корпус излучателя лазеров ЛТН-101 и ЛТН-102 короче (длина 550 мм), чем у других лазеров. Лазер ЛТН-102 имеет две модификации: ЛТН-102А и ЛТН-102Б с мощностью излучения не менее 125 и 30 Вт на длине волны 1,06 и 1,32 мкм соответственно (при мощности накачки не более 4,5 кВт).

Увеличение мощности излучения в два раза в лазере ЛТН-103 достигнуто за счет установки второго квантрона и удвоения длины резонатора. Корпус излучателя ЛТН-103 такой же, как у ЛТИ- 500/700, а необходимое расстояние между зеркалами 720 мм обеспечено изменением конструкции узлов крепления зеркал. Мощность излучения не менее 250 Вт достигается при мощности накачки 9 кВт. В состав лазера ЛТН-103 входит источник питания повышенной мощности и 'более эффективная система охлаждения УО2.

Некоторые применения лазеров с непрерывной накачкой.

Излучение одномодовых лазеров импульсного режима работы ЛТИ-500 может 'быть сфокусировано в 'пятно размером несколько десятков микрон, поэтому такие лазеры применяют для выполнения тонких технологических операций. С использованием этих лазеров созданы автоматизированные установки скрайбирования полупроводниковых пластин, которые обеспечивают глубину надреза 150—200 мкм при ширине 30—50 мкм.

Лазеры с непрерывной накачкой применяют для подгонки номиналов резисторов, а также функциональной подгонки гибридных интегральных схем (установки серии «Гибрид»). Созданы полуавтоматы-нарезки резисторов МЛТ-0,125, выполняющие эту операцию одновременно с измерением номинала сопротивления. В производстве прецизионных фольговых резисторов (эталоны сопротивлений) лазеры используют как при изготовлении фотошаблонов, так и при окончательной подгонке с погрешностью 10~3% . Невозможно числить разнообразные применения этих лазеров, диапазон которых включает в себя маркировку малогабаритных деталей, распиловку алмазного сырья, скрайбирование поликоровых ситалловых подложек и др.

Лазеры с преобразованием частоты во вторую и четвертую гармонику обеспечивают излучение видимого (красное, зеленое), а также ультрафиолетового диапазонов. Лазер ЛТИ-701 (с длиной волны 0,53 мкм) используется для накачки лазера на органических красителях, излучение которого плавно перестраивается в диапазоне длин волн от 550 до 660 нм. На его основе созданы установки лазерного отжига (в этом случае лазер одновременно излучает на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм). Лазер с длиной волны около 0,53 мкм используется в медицинской практике для визуального контроля кварцевых стекол, в голографии и ряде других.

Ряд технологических установок создан на основе мощных лазеров непрерывного режима работы ЛТН-100 (длина волны 1,06 мкм). К их числу относятся установки направленного термораскалывания стекла («Квант-20»), базовая установка автоматизированной пайки, сварки и резки материалов («Квант-50»). Применение установки «Квант-50» при операции пайки микросхем на печатные платы позволяет автоматизировать процесс и повысить производительность труда в 10 раз по сравнению с ручной пайкой. Наиболее массовым применением этой группы лазеров является резка листовых материалов. На основе лазера ЛТН-103 (мощность излучения 250 Вт) создана установка автоматизированного изготовления шаблонов для контроля износа штампов.

Мощные лазеры на гранате находят все новые области применения благодаря своей компактности, высокой эксплуатационной надежности, хорошему качеству лазерного излучения (высокая стабильность и малый диаметр луча при относительно небольшой расходимости) по сравнению с лазерами на молекулах СОг. При дальнейшем повышении уровня мощности до 500—1000 Вт лазеры серии ЛТН-100 смогут широко применяться для сварки и термоупрочнения деталей и инструмента.

список литературы

1) Г. М. Зверев, Ю. Д. Голяев, Е. А. Шалаев, А. А. Шокин. Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом — М.: Радио и связь, 1985. — 144с, ил

2) Звелто О. Принципы лазеров: Пер. с англ.— 3-е перераб. и доп. изд. — М.: Мир, 1990.— 560с, ил.

1	2	3	4

Copyright © Radioland. Все права защищены.
Дата публикации: 2008-04-07 (0 Прочтено)