CS244174B1 - Způsob přípravy laserových tyčí - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy laserových tyčů se sníženým zesílením stimulovaná emise z aktivních materiálů 3 velkým průřezem laserového přechodu, vhodných pro aplikace, kde velké zesílení stimulované emise je na závadu tím, že válcový povrch tyče se v konečné fázi přípravy opracuje brusivém, tvořeným diamantem, karbidem křemíku, karbidem boru nebo nitridem boru o zrnitosti 1 až 20 um a poté brusivém, složeným z uvedených materiálů o průměrné zrnitosti odpovídající 125 až 300 % zrnitosti brusivá, použitého v předchozí operaci.

Description

Způsob přípravy laserových tyčů se sníženým zesílením stimulovaná emise z aktivních materiálů 3 velkým průřezem laserového přechodu, vhodných pro aplikace, kde velké zesílení stimulované emise je na závadu tím, že válcový povrch tyče se v konečné fázi přípravy opracuje brusivém, tvořeným diamantem, karbidem křemíku, karbidem boru nebo nitridem boru o zrnitosti 1 až 20 um a poté brusivém, složeným z uvedených materiálů o průměrné zrnitosti odpovídající 125 až 300 % zrnitosti brusivá, použitého v předchozí operaci.

244 174

244 174

Vynález se týká způsobu přípravy laserových tyčí s omezeným zesílením stimulovaná emise, umožňující konstruk ci laserů se zvýšenou stalilitou výstupních parametrů.

Pevnolátkové lasery s$ využívají v řadě aplikací.

Vedle energetická účinnosti, kvality emitovaného svazku a podobně, je důležitým kriteriem pro hodnocení laserů stabilita funkčních parametrů. Jestliže je laserová tyč použitá v pevnolátkovéra laseru zhotovena z aktivního materiálu s velkým průřezem laserového přechodu a tím i velkým zesílením stimulované emise, potom je účinnost laseru zpravidla vysoká, avšak stabilita výstupního výkonu, respektive energie emitovaného světla je relativně nízká, protože jejich úroveň závisí jak na úrovni čerpání, tak i na úrovni ztrát v rezonátoru. V některých případech, například při klíčování laserujdochází i při změně malého rozsahu v čerpání nebo ztrát k zásadní změně parametrů výstupního světelného svazku, například k deformaci nebo zdvojení * pulzů, což ztěžuje využití laserů s aktivními materiály o velkém průřezu laserového přechodu pro řadu aplikací. Úpravy složení laserových tyčí zpravidla nepřinášejí dostatečné zvýšení stability funkčních parametrů laseru. Obvykle je válcový povrch laserové tyče vyleštěn a tehdy se světlo, vznikající čerpáním v laserové tyči odráží zpět do tyče a dále se v ní zesiluje jako tzv. superluminiscence na úkor požadované, tj. s osou rovnoběžné laserové emise. Je tedy při použití tyče s dokonale lesklým válcovým povrchem zesílení velmi nízké. Naopak zcela drsný, matový povrch válcové části světlo rozptyluje, které na něj z tyče dopadá, takže superluminiscence je v tomto případě maximálně potlačena.

244 174

Optimální řešení pokytuje použití laserových tyčí, zhotovených způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že válcový povrch tyče se v konečná fázi přípravy opracuje brusivém, tvořeným diamantem, karbidem křemíku, karbidem boru nebo nitridem boru o zrnitosti 1 až 20 /um a poté brusivém složeným z uvedených materiálů o průměrné zrnitosti, odpovídající 125 až 300 % zrnitosti brusivá, použitého v předchozí operaci.

Tehdy zesílení a tím účinnost laseru stejně jako stabilita jeho parametrů mají vyhovující úroveň, respektive klesají se vzrůstajícím čerpáním, což je pro stabilitu parametrů laseru zvláště výhodné, takže způsobem podle vynálezu lze připravit laserové tyče z aktivních materiálů s velkým průřezem laserového přechodu i pro ta použití, kde velké zesílení stimulované emise je na závadu.

Příklad 1

K vrtání přesných otvorů do destiček z korundové keramiky o síle 0,5 mm byl použit pulzní laser s laserovou tyčí z yttritohlinitého granátu, aktivovaného neodymem o průměru 5 mm a délce 70 mm. Pro dosažení optimálního účinku laserového záření na zpracovávaný materiál byl do rezonátoru laseru a výstupním zrcadlem o reflektivitě 40 % vložen saturovaný abrorbér s 10 %ní základní absorpcí při 1,06 /um. Tím bylo dosaženo určité modulace, tzv. spikového charakteru, jinak zcela hladkého pulzu o délce 200 /US což umožnilo třemi pulzy provrtat otvor o průměru 0,3 mm. Čerpací energie pro jeden pulz činila 45 J. Vlivem nedefinovatelných kolísání parametrů zdroje, výbojky i mechaI nichých nestablit

244 174 rezonátoru však průměr otvorů v toleranci + 0,05 mm a válcový tvar otvoru nebylo možno dodržet. Proto byl původně matový povrch válcové čáti tyče opracovaný za použití brusivá karbidu křemíku o zrnitosti 50 až 80 /um vyleštěn diamantovým práškem o zrnitosti T až 5 /um a poté zdrsněn opracováním diamantovým práškem p zrnitosti 3 až 8 /um.

Laser vybavený takto upravenou tyčí umožňoval vrtání válcových otvorů třemi pulzy při dodržení požadované tolerance a kruhovitosti otvorů, přičemž čerpací energie činila 48 J pro jeden pulz.

Příklad 2

Laserová tyč z yttritohlinitého granátu aktivovaného neodymem o průměru 6 mm a délce 50 mm, jejíž válcový povrch byl leštěn karbidem boru o zrnitosti 1 až 2 /um, byla zkoušena v la seru s modulací jakosti rezonátoru pomocí skleněného hranolu o průřezu pravoúhlého rovnoramenného trojúhelníku, rotujícího rychlostí 500 s¹. Délka rezonátoru činila 300 mm, reflektivita výstupního zrcadla byla 40 %. Zesílení stimulované emise bylo v tomto případě tak nízké, že k laserové generaci nedošlo. Naopak tyč s drsným válcovým povrchem, opracovaným korundem o zrnitosti 50 až 80 yum vykazovala zesílení tak vysoké, že při daných parametrech laseru, určených především předstihem zapálení xenonové výbojky a délkou jejího pulzu byly těsně nad požadovou čerpací energií 14,8 J generovány dva a víoe pulzů na jeden pulz výbojky. Naproti tomu, při použití tyče s váloovým povrchem opracovaným v konečné fázi karbidem boru o zrnitosti 8 až 12 /um a poté diamantem o zrnitosti 15 až 20 /um bylo možno při čerpání 15,1 až 18,2 J generovat požadované jednoduché pulzy.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   244 174

   Způsob přípravy laserových tyčí se sníženým zesílením stimulované emise z yttritohlinitého granátu, vyznačený tím, že válcový povrch tyče se v konečné fázi přípra vy opracuje brusivém tvořeným diamantem, karbidem křemíku karbidem boru nebo nitridem boru o zrnitosti 1 až 20 /um a poté brusivém složeným z uvedených materiálů o průměrné zrnitosti odpovídající 125 až 300 % zrnitosti brusivá, po užitého v předchozí operaci.