Szilárd állapotú lézerek
A szolidállapotú lézerek elvben csak a szivattyú jellegéből fakadnak. Az optikai szivattyúzás koherens sugárzás létrehozására szolgál.
A szivattyúzást általában hűtőfolyadékkal működő folyadékon keresztül végzik, és gázkisüléses lámpák, LED-ek, lézerek stb. A legszélesebb körben használt lámpa szivattyúzás.
Általában az építőiparban egy szilárdtest lézer (ábra. 3.19) alkalmazunk egy aktív (lézer) 1 rúd és a gerjesztő fény, 2 azonos ( „ceruza”) szerkezet. Tükrök 3 és 4 elválasztva egy optikai üreg optikai ellenőrző kapu 5. hatékony használata az optikai pumpáló energia 1 rúd és a 2 lámpa vannak elhelyezve zárt reflektor 6 ellipszis alakú. Az 1 elemek és 2 kerülnek a gócok az elliptikus keresztmetszet a reflektor, amely lehetővé teszi, hogy koncentrálni az energiát az optikai pumpálási az aktív közeg térfogata. A 6 reflektor hűtőfolyadékkal van feltöltve, amelyet rendszeresen pumpálnak a lézerbe.
Aktív táptalajként kristályos vagy amorf dielektrikumot használunk, amely lumineszcencia központokkal rendelkezik.
Ábra. 3.19 - Folyamatos akciójú szilárdtest lézer (tervezési változat)
csoport ionos kristályok szennyeződések a legjellemzőbb között lézeres anyagok. Kristályok szervetlen vegyületek fluoridok (CaF2. LaF3. LiYF4), oxidok (Al2 O3) és komplex vegyületek (CaWO4. Y3 Al15 O12. Ca5 (PO4) 3 F) tartalmaz a kristályrácsban az aktív szennyező ionok, ritkaföldfém (szamárium Sm 2+. Dysprosium dy 2+. túlium Tw 2+. 3+ Tw. prazeodímium Pr3. neodímium Nd 3+. erbiummal Er 3+. holmium HO 3+), az átmeneti (Cr krómot 3+. Ni 2+ nikkel. kobaltot Co 2+ vanádium V 2+) elemek vagy U 3+ uránionok. A hatóanyag koncentrációja szennyező anyag a kristályokban 0.05 és több százalékkal (tömeg). Generation által gerjesztett optikai pumpálás, az energia főként elnyeli a szennyező ionok. A megfontolt lézeres anyagok jellemzője a magas koncentrációjú aktív anyag (október 19 --10 21 cm -3), egy nagyon kis vonalvastagság generációs (0,001--0,1 nm), és egy kis szögletes divergencia az előállított sugárzásnak.
A hátrányok ilyen anyagok tartalmaznia kell az alacsony (1-5%), relatív átalakulási villamos energia fényenergia a „szivattyú-kristály fény” lézer rudak komplexitás és nagy mérete miatt a szükséges optikai homogenitást.
Lézer kristályok szennyeződések termesztik dózis általában irányul olvadék kristályosodási egy speciális (kristályosító) eszközök, amelyek nagy stabilitás az olvadék hőmérsékletét, és a kristály növekedési sebessége. A termesztett kristályokat hengeres rudak vágják a hossza 250 mm, átmérője 2-20 mm. A rudak végeit őröljük, majd csiszoljuk. A legtöbb esetben a rudakat gyártanak lapos végű, párhuzamosak egymással pontossággal 3-5, „és szigorúan merőleges geometriai tengelye a rúd. Lehet, hogy a használata gömb alakú végek, vagy más (nem alapértelmezett) konfiguráció.
A rubint az első ipari lézer aktív elemeként használták fel.
Rubin (lat ruberus - .. Piros pozdnelat rubinus) egy változata a ásványi korund (Al 2O 3), de tartalmaz szennyeződéseket ionok króm Cr 3+ (a századmásodpercekben 2%, jellemzően 0,05%), amely helyettesítheti ionok alumínium Al 3+ és (ellentétben a színtelen korundgal) meghatározza a rubin vörös színét. A rubin lézersugárzásának hullámhossza λ = 694,3 nm.
Jelenleg a szilárdtest lézerek elsősorban ittrium-alumínium gránátkristályokon alapulnak neodímiumionok hozzáadásával (Nd: YAG). Az aktív közegükben az Y3Al5O12 kristály, amelyben az Y3 + ionok egy részét Niodima Nd3 + ionértékű vegyülettel helyettesítjük.
Nd: A YAG-lézerek mind folyamatos, mind pulzáló üzemmódban működhetnek. Pulzus üzemmódban történő működtetés során xenon lámpákat használnak szivattyúzásra (pumpáló teljesítmény mellett)
10 W), a folyamatos kriptonban (szivattyúteljesítmény mellett)
100 watt). A rudak mérete megegyezik a rubin lézerével.
Kimeneti teljesítményparaméterek:
folyamatos multimódus üzemmódban - akár 500 W-ig;
pulzált üzemmódban, nagy impulzusok ismétlési sebességével (50 Hz) - legfeljebb 200 W;
az RMD módban - legfeljebb 50 MW.
A CtP eszközök lámpákat használnak 1 W-tól több kW-ig. A hatásfok 3-tól (ha a lámpák szivattyúzására használják) 10% -ra (amikor diódák szivattyúzására használják). A mélységélesség eléri a 60 μm-t. A 1064 nm-es hullámhosszú lézerek, valamint egy próbafrekvencia (532 nm) használatosak.
A szivattyú sugárzási energiájának hatékony használatához zárt tükröt használnak, amelyet hűtőfolyadékkal töltöttek át. A reflektor egyik leghatékonyabb formája elliptikus. A fényvisszaverő rész ilyen formájával a szivattyú lámpája és az aktív elem egy elliptikus részen helyezkedik el, amely biztosítja a fényszivattyú energia maximális koncentrációját az aktív elem vastagságában.
Mivel az optikai rezonátor tükrök a szilárdtest lézer lehet használni optikailag megmunkált végek az aktív elem, adott esetben mellékelt fényvisszaverő bevonattal, hogy a kívánt értékeket a reflexiós és transzmissziós együtthatókat. Ha eléréséhez szükséges speciális tulajdonsága a lézersugárzás (karakter polarizációs módus összetételét, és hasonlók), tükör az optikai rezonátor lehetnek külső alkalmazások, amelyek szintén az oka, hogy az optikai feldolgozási technológia és a bevonat.
A szilárdtest lézer aktív eleme és szivattyúlámpája általában olyan folyadékhűtést igényel, amikor a lézersugárzás ereje nem elég kicsi (milliwattos szinten). Ez komplikációhoz vezet a tervezés során, mivel a szivattyú energia áthalad a hűtőfolyadékon, amelyet ennek a folyadéknak nem szabad érzékelnie.
Általában a szilárdtest-lézerek az áramforráson kívül speciális hűtőrendszerrel vannak ellátva, szivattyúval és hőcserélővel együtt, ami az általános hatékonyság csökkenéséhez vezet, és további megelőző karbantartási munkákat igényel.
Az ND: YAG lézer lámpakivitelének változata az 1. ábrán látható. 3.20. Szilárd állapotú ND: A lámpa szivattyúval ellátott YAG lézerek voltak az első lézerforrások, amelyek a flexográfiai CtP rendszereknél használatosak. Ma már számos rendszerben vannak telepítve, mert bizonyítottan megbízható megoldás. Az ilyen lézerek összetevőit évtizedek óta fejlesztik, és ma már több száz cég vesz részt termelésében az egész világon.
3.20. Ábra. ND verzió: YAG lézer lámpa szivattyúzással: 1 - hátsó tükör; 2 - szivattyú lámpa; 3 - Nd: YAG kristály; 4 - fényvisszaverő; 5 - csappantyú; 6 - a kimeneti tükör; 7 - könnyű modulátor; 8 - optikai rendszer fókuszálása
Számos hátránya volt ezeknek a lézereknek, egyes esetekben arra kényszerítették őket, hogy helyettesítsenek. A lézertechnológia fejlesztése és javítása a kilencvenes években. vezetett a szilárdtest lézerek szaporításához, ahol a cső fényforrását félvezető lézerek (diódák) helyettesítették. Az ilyen lézerek optikai rendszerének egyik változatát az 1. ábrán mutatjuk be. 3.21.
3.21 ábra: Nd: YAG lézer kivitel félvezető szivattyúzással: 1 - hátsó tükör; 2 - optikai szivattyú lézerdiódái; 3 - Nd: YAG kristály; 4 - ház; 5 - csappantyú; 6 - kimeneti tükör, 7 - könnyű modulátor; 8 - optikai rendszer fókuszálása
A félvezető lézerek (dióda) lámpák helyett használt szivattyús nagy teljesítményű lézer diódák fényt kibocsátó, amely hullámhossz (808 nm), amely szükséges a lézeranyagot kristály Nd: YAG-lézer. A fő különbség a lézerek a lézerek villanólámpával pumpált szignifikánsan magasabb (sorrendben) az átalakítás hatásfoka a sugárzás nagy teljesítményű lézer diódák, amely elkerüli a magas energiafogyasztás és megszünteti az intenzív külső vízhűtés (belső hurok vízhűtés az aktív lézeres test még mindig szükség van). Mindez megkönnyíti a képrögzítő rendszerek ilyen lézerek használatát.
A félvezető szivattyúval rendelkező lézerek teljesítménye lehetővé teszi, hogy a lézersugár sugárát külön-külön külön vezérelt gerendákra bontsák, anélkül, hogy romlana a sugárzás minősége. Emiatt az ilyen lézerek elengedhetetlenek a teljesítmény javítására használt többutas optikai rögzítési rendszerek kialakításához, mivel több gerenda párhuzamosan teszi ki az anyagot.
A készülékek felosztása a lézersugár (ellentétben a rendszerekben, ahol a két különböző lézer alkalmazható), az idő múlásával a raszteres kép nem jelenik sávozás. Ismeretes, hogy a lézerek egy idő után, kis eltérés a lézersugár előfordulhat, amely expresszálódik egy kis (néhány mikron) ofszet foltok a rögzítőanyag egy tetszőleges irányba. De ha két gerendát nyerünk egyetlen fénysugár oszcilláztatásával, akkor mindkét rögzítési foltnál ez az eltolás szinkronban történik, és nem okoz problémákat. Ha két lézert használunk, akkor lehetséges a foltok eltérése, ami a sávok megjelenítéséhez vezet. Ezt a hatást csak kalibrálással lehet kiküszöbölni, amelyet csak szakképzett személyzet végezhet.
A szilárdtest lézerek a következő előnyökkel rendelkeznek:
egy kis hullámhossz lehetővé teszi 10 μm-nél kisebb átmérőjű folt készítését és jelentősen növeli a felvételi felbontást;
Az optikai szálakon átmenő minimális veszteség és a könnyű moduláció egyszerűsíti a lézerberendezések kialakítását;
Jelentős számú ismert anyag (különösen fém) nagy abszorpciós együtthatóval rendelkezik a kibocsátott hullámhosszúságok tartományában, ami megkönnyíti a lemezlemezek fejlődését és növeli a lézerfelvétel hatékonyságát.
A CO2-lézerekhez képest sokkal rövidebb hullámhosszon működnek, ami lehetővé teszi, hogy a szilárdtest lézerek sugárzását kisebb helyre fókuszálják. Az argonlézerekhez képest 2-3-szor nagyobb hatékonyságot biztosítanak. Előnyeik közé tartozik a tömörség, a mobilitás stb.
A gázgranátokhoz képest a gránátlézerek drágábbak és nagyobb figyelmet igényelnek a megelőző karbantartás során - a szivattyú lámpák rendszeres cseréje szükséges, a hűtőfolyadék tisztaságának fenntartása, amelyen keresztül a szivattyúzást végrehajtják. Ráadásul a gránát lézerén bizonyos nehézségek vannak a sugárzási stabilitás biztosításában.
A szilárdtest lézerekkel ellátott CtP készülékeknél a vállalatok fotopolimerizált és ezüsttartalmú lemezlemezeket, valamint hibrid és hőérzékeny rétegekkel ellátott lemezeket kínálnak. A 1064 nm hullámhosszú lézer hatása alatt a hőérzékeny rétegek hőpusztulást, ablációt vagy termikus strukturálódást hajthatnak végre.
A szilárd állapotú YAG-lézerek CtP-készülékekkel rendelkeznek, a Polaris (Agfa), a LaserStar LS (Krause), a DigiPlater (PPI) és még sok más. Azonban a közelmúltban lézerdiódákat használnak a szilárdtest lézerek helyett.
A PHA-ban a szilárd állapotú lézereket gyakorlatilag nem használják.