لطالما كان الليزر أداة ملائمة تستخدم في الكيمياء والبيولوجيا والطب والهندسة والعلوم والشؤون العسكرية.
مع تطور تقنية الليزر ، ازداد الاهتمام بالخصائص التقنية والاقتصادية للليزر. اكتسبت الكفاءة العالية للليزر أهمية أساسية فيما يتعلق بالبحث في مجال الاندماج الحراري النووي كمصدر للطاقة الرخيصة والصديقة للبيئة. يحدث الاندماج الحراري في البلازما الكثيفة ، ويتم تسخينها إلى مئات الملايين من الدرجات. واحدة من الطرق الواعدة لتسخين البلازما هي التركيز على نبضة ليزر عالية الطاقة على هدف البلازما. من الواضح أن طاقة الانصهار الحراري النووي يجب أن تتجاوز إلى حد كبير تكاليف الطاقة لإنشاء بلازما تحدث فيها تفاعلات نووية حرارية. خلاف ذلك ، فإن هذه العملية لن تعطي أي فوائد اقتصادية. إن البحث عن حل بناء يوفر كفاءة عالية في الليزر وخصائص أداء مقبولة قد كشف عن السمات المميزة الموضحة أدناه.
عند إنشاء أشعة الليزر الأولى ، كان من المهم إظهار الاحتمال الأساسي لتضخيم حزمة الضوء في وسط ذي تداخل معكوس لمستويات الطاقة وإمكانية إنشاء وسيط ذي تعداد معكوس. يعني مصطلح "التعداد العكسي" أن زوجًا من مستويات الطاقة يحدث في طيف الطاقة للذرة التي يكون فيها عدد الإلكترونات في المستوى الأعلى أكبر منه في الجزء السفلي. في هذه الحالة ، يدفع الإشعاع المرسل الإلكترونات من المستوى الأعلى إلى الأسفل ، وتتخلى الإلكترونات عن طاقتها في صورة فوتونات جديدة. يتم تحقيق التباين السكاني بطرق مختلفة: في العمليات الكيميائية ، في تفريغ الغاز ، بسبب التشعيع القوي ، إلخ.
يختلف الجهاز المقترح عن نظائره المعروفة بواسطة ميزتين.
الميزة الأولى هي أن مصباح المضخة لا يقع خارج مائع التشغيل ، بل داخله. (صورة 1)
هذا جعل من الممكن تطبيق طلاء عاكس مباشرة على السطح الجانبي لسائل العمل (زجاج النيوديميوم). هذه الميزة زادت من كفاءة جمع الضوء من مصباح المضخة حوالي 4 مرات.
للمقارنة في الشكل. 2 يظهر نمط الضخ مع أربعة مصابيح.
يتم تقليل كفاءة تجميع الضوء على جسم العمل في مثل هذا المخطط بسبب حقيقة أن الأشعة في القطاع مع الزاوية α لا تركز على جسم العمل على الإطلاق ، وعلاوة على ذلك ، لا تسقط الأشعة عند زاوية صغيرة إلى محور المصباح على جسم العمل ، علاوة على ذلك ، تتجاوز صورة المصباح في مساحة جسم العمل حجم جسم العمل. أذكر أن يتم جمع الأشعة فقط من مصدر نقطة في التركيز المقابل من الإهليلجي. وأخيرًا ، فإن الانعكاسات المتعددة مع التشتت الجزئي من جدران المصباح ، من المرآة ومن سطح وسط العمل تقلل أيضًا من كفاءة جمع الضوء.
في المخطط المقترح ، يتم تأمين جميع الأشعة تقريبًا داخل العاكس. نتيجة لخفض عدد مصابيح الضخ المطلوبة ، انخفض حجم ووزن مصرف المكثف 4 مرات. بالإضافة إلى ذلك ، أصبح المولد نفسه أسهل وأكثر إحكاما.
تتعلق الميزة الثانية بمرنان الجهاز. يتكون المرنان التقليدي من مرآتين متوازيتين ، أحدهما نصف شفاف والآخر معتم. في هذا الجهاز ، يتم استبدال المرآة غير الشفافة بعكس ركني في شكل موشور زجاجي مع وجه مدخل مائل. إن منحدر وجه الإدخال يسمح بوضع هذا الوجه في زاوية Brewster (؛ وهو مؤشر الانكسار للزجاج) إلى محور الليزر (الشكل 3).
في هذه الحالة ، يتم استقطاب إشعاع الليزر ولا ينعكس من وجه الإدخال للمنشور. الميزة الرئيسية لاستخدام هذا المنشور هي أن الحزمة المنعكسة هي موازية بشكل صارم لحزمة العارضة. الرنان لا يزال دائما ضبطها. وفي الوقت نفسه ، يتطلب المرنان التقليدي مع المرايا المتوازية ضبطًا دقيقًا (ضبطًا) يستغرق وقتًا طويلاً. طلاء المرآة العاكسة سهل التلف. المنشور ليس لديه طلاء عاكس. يمر الشعاع بانعكاس داخلي كلي.
من المثير للاهتمام أن نلاحظ تصميم آلية التعديل. (صورة 4)
تتكون الآلية من ثلاث لوحات (مظللة بالألوان) ، متصلة بعناصر مرنة (سوداء). تتصل الألواح الأولى والثانية في النهاية الأفقية السفلى. يتم توصيل اللوحات الثانية والثالثة على الأطراف الرأسية اليسرى. يعطي هذا التصميم درجتين من الحرية للانعطافات الصغيرة من اللوحة الأولى بالنسبة للوحة الثالثة حول المحاور الرأسية والأفقية. للدوران الدقيق ، يتم توصيل كل زوج من الألواح بواسطة برغي تفاضلي. نصف المسمار لديه خيط ، على سبيل المثال ، M4 ، والنصف الثاني من المسمار له خيط M5. يختلف الملعب من هذه المواضيع بواسطة ~ 100 ميكرومتر. يدخل جزء واحد من المسمار في ثقب ملولب في لوحة واحدة ، والآخر في حفرة مترابطة في لوحة أخرى.
يؤدي تدوير رأس المسمار إلى تغيير كامل المسافة بين الألواح بمقدار 100 ميكرون فقط. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العناصر المرنة تدفع الألواح لبعضها البعض وتزيل ردة الفعل تمامًا. يتم تثبيت واحدة من لوحات المتطرفة بشكل صارم على مقاعد البدلاء البصرية ، يتم إصلاح مرآة أو المنشور على اللوحة المتطرفة الأخرى. يتم التعديل بشكل مريح وإلى الأبد.
هذه الميزات تجعل الليزر مناسبًا بشكل خاص في الظروف الميدانية.
