自制氮分子激光器

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:09

为获得高功率输出，放电管一端放置全反射镜，另一端放置石英窗。

由于粒子数反转时间极短，可不用反射镜构成谐振腔。

反射镜用石英玻璃镀金属。如用抛光的金属，容易氧化。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:16

这种放电电路称为Blumlein电路。
行波激励是指在放电管中依次放电，各处的延时时间等于最初产生的自发辐射光传播到该处所需的时间。

由于粒子数反转时间极短，如在长放电管整个长度上同时激励，会导致放电管中的激光还未射出，就被返回基态的氮分子吸收。影响输出。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:21

简单而有效的行波激励有采用三角形或抛物线形传输线。

你给出的图中的铜箔形状对行波激励效果差。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:23

Blumlein电路中，火花间隙是产生极陡脉冲的开关。火花间隙到放电管的导线的分布电容、电感对脉冲的影响极大。采用短而宽的铜箔比较合适。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:27

氮分子激光器激励方法有两种。

快速放电是一种；另一种是电子束激励，我们更没法DIY。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:31

放电管中气压越高，所需电压也越高，脉冲功率、能量也随之提高。:lol

掺入少量六氟化硫 SF6 气体，能提高输出功率，增加脉冲宽度。:lol

只是这东西不好搞。:lol

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:41

理想的行波激励：
脉冲从放电管全反射的一端向输出端行进。因此铜箔呈不对称形状。

你给出的图中的铜箔形状导致脉冲从放电管中间向两端行进，输出不高。

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:47

大部分短波长激光器都具有氮分子激光器的特点：工作能级寿命极短，属于自终止，只能脉冲运行。学习氮分子激光器好入手。

铜蒸汽激光器、氢分子激光器都是这样。

氢分子激光器输出仅一百多纳米的短波长紫外线。:lol :lol

Prophet · 发表于 2007-12-11 19:56

放电管为获得大体积均匀放电，采用Rogowski电极并预电离。

Rogowski电极广泛用在气体激光器中。

自制放电管电极，平行放置两根铜导体就可以了。

[ 本帖最后由 Prophet 于 2007-12-11 20:02 编辑 ]

wys111 · 发表于 2007-12-13 12:09

prophet：太感谢您了！！有了这些资料就可以动手做了，不过现在我手里没钱，攒攒攒，弄个玩玩：）

有几个名词不明白，到网上查了一下，共享一下：
Rogowski电极按电容型绝缘中电位为两极板间电压一半的等位面形状制成的电极。罗戈夫斯基电极就是采用＝0.5的那个等位面的形状制成的，只是这一等位面是伸向无穷远处的，电极不可能完全按照这一形状来设计，而需作适当变动。http://www.jlet.cn/baike/dg/20070515/4575.html

我想如果直接用空气做介质是否可以去掉上盖板，这样更换电极更方便。电极的形状应该象那种人造闪电的弧形电极吧，类似带弧度的倒八字？石英玻璃还是没有着落我到网上搜搜看看。

[ 本帖最后由 wys111 于 2007-12-13 14:03 编辑 ]

Prophet · 发表于 2007-12-13 22:55

放电管中气压越高，所需电压也越高，脉冲功率、能量也随之提高。

去掉上盖板,则采用直接使用空气。气压太高了，相应的电压也需要升高，电源要求高了，并且更不安全。:lol

电极采用两根平行导体即可，采用内侧劈尖形状就可以了。

Rogowski电极形状不仅要靠等势面形状决定，也要考虑加工工艺的可行性。:lol

wys111 · 发表于 2007-12-14 09:15

我这的霓虹灯变压器电压可以到很高，有空先试试看看大气压下的模拟放电吧：）先买块印板，单面的那种，双面的这里买不到，另一面用铝箔胶带贴满，火花隙、电感线圈按图纸的做，电极用两个平行的干电池炭棒间距1cm，炭棒用金属丝固定，炭棒表面磨出一个角度很小的斜面，这个就是内侧劈尖形状吗？放电的方向一般是从距离近的地方开始，这样的话电极在实际安装时两个相对的斜面的开口应该对着出光端是吗？

关于功率的说法，不少文献都说是气压低反而功率大，我有点晕了！不过放电功率大是一定的。

[ 本帖最后由 wys111 于 2007-12-14 09:17 编辑 ]

Prophet · 发表于 2007-12-14 10:12

霓虹灯变压器电压可以到很高，当心击穿PCB板。

按电力设备运行而言，1kV电压用1.2cm 空气间隙绝缘。PCB板由于厚度有限，当心沿边缘放电。

高气压下，气体击穿电压升高，而且分子碰撞加剧，影响输出功率。

放电电极用两根平行的粗铜丝就可以了。

只怕你在空气中放电得不到激光。:lol

wys111 · 发表于 2007-12-14 15:28

这样啊，好像有这么个说法，比如说co2激光器的气体成分，并不是单一的co2，还有少量的氩、氦、氢、甚至水蒸汽。

[ 本帖最后由 wys111 于 2007-12-15 10:59 编辑 ]

Prophet · 发表于 2007-12-14 17:09

我们讲氮分子激光器，你怎么扯到二氧化碳了:Q

掺入少量六氟化硫 SF6 气体，能提高输出功率，增加脉冲宽度。

wys111 · 发表于 2007-12-14 18:13

气压的影响也有，不过没有发上来，跟你说的是一样的原因。上面的图我删了好了:L

wys111 · 发表于 2007-12-14 18:20

看网上说功率够大的氮分子激光器聚焦后可以在金属表面产生火花，这是什么原因？是强紫外线的电离吗？如果我们这个也能这样就好了！另外聚焦紫外激光也必须用石英玻璃的透镜吗？好像很多光学玻璃就是石英玻璃吧？

Prophet · 发表于 2007-12-14 19:39

兆瓦级的脉冲激光能在金属表面打出坑来。:lol 伴随着火花。

聚焦要用石英玻璃。普通光学玻璃不行，会吸收紫外线。:)

wys111 · 发表于 2007-12-15 09:25

这样啊！那买不到的话不要自己磨了？

外壳用玻璃太难加工了，我想用有机玻璃或者耐酸塑料板来做，这样应该不影响吧？电极在腔体中的什么位置比较合适，按上面说的是紧贴在一端的石英窗前，这样不妥吧，放电会给石英窗镀膜了！

Prophet · 发表于 2007-12-15 09:49

放电管中沿轴线方向平行放电极。有机玻璃或者耐酸塑料板是否吸收紫外线不详，如吸收则不能用。

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