Laser telah lama menjadi alat yang mudah digunakan dalam bidang kimia, biologi, kedokteran, teknik, sains, dan urusan militer.
Seiring perkembangan teknologi laser, minat terhadap karakteristik teknis dan ekonomi laser tumbuh. Efisiensi tinggi dari laser telah memperoleh kepentingan mendasar sehubungan dengan penelitian di bidang fusi termonuklir sebagai sumber energi murah dan ramah lingkungan. Fusi termonuklir terjadi dalam plasma padat, dipanaskan hingga ratusan juta derajat. Salah satu cara pemanasan plasma yang menjanjikan adalah pemfokusan pulsa laser daya tinggi pada target plasma. Jelas bahwa energi fusi termonuklir harus secara substansial melebihi biaya energi pembuatan plasma di mana reaksi termonuklir akan terjadi. Kalau tidak, proses seperti itu tidak akan memberikan manfaat ekonomi apa pun. Pencarian untuk solusi konstruktif yang akan memberikan efisiensi laser tinggi dan karakteristik kinerja yang dapat diterima mengungkapkan fitur khas yang dijelaskan di bawah ini.
Saat membuat laser pertama, penting untuk menunjukkan kemungkinan mendasar memperkuat sinar di media dengan populasi tingkat energi terbalik dan kemungkinan membuat media dengan populasi terbalik. Istilah "populasi terbalik" berarti bahwa sepasang tingkat energi terjadi dalam spektrum energi atom di mana jumlah elektron di tingkat atas lebih besar daripada yang lebih rendah. Dalam hal ini, radiasi yang ditransmisikan mendorong elektron dari tingkat atas ke bawah dan elektron melepaskan energi mereka dalam bentuk foton baru. Populasi terbalik dicapai dengan berbagai cara: dalam proses kimia, dalam pembuangan gas, karena iradiasi yang kuat, dll.
Perangkat yang diusulkan berbeda dari analog yang diketahui oleh dua fitur.
Fitur pertama adalah lampu pompa tidak terletak di luar fluida kerja, tetapi di dalamnya. (Foto 1)
Ini memungkinkan untuk menerapkan lapisan reflektif langsung pada permukaan lateral fluida kerja (kaca neodymium). Fitur ini telah meningkatkan efisiensi mengumpulkan cahaya dari lampu pompa sekitar 4 kali.
Untuk perbandingan pada Gambar. 2 menunjukkan pola pemompaan dengan empat lampu.
Efisiensi mengumpulkan cahaya pada benda kerja berkurang dalam skema seperti itu karena fakta bahwa sinar di sektor dengan sudut α sama sekali tidak fokus pada benda kerja, apalagi, sinar yang bergerak pada sudut kecil agar sumbu lampu tidak jatuh pada benda kerja, apalagi, gambar lampu di area benda kerja melebihi ukuran benda kerja. Ingatlah bahwa hanya sinar dari sumber titik yang dikumpulkan pada fokus berlawanan dari ellipsoid. Akhirnya, beberapa refleksi dengan hamburan sebagian dari dinding lampu, dari cermin dan dari permukaan media kerja juga mengurangi efisiensi mengumpulkan cahaya.
Dalam skema yang diusulkan, hampir semua sinar terkunci di dalam reflektor. Sebagai akibat dari pengurangan jumlah lampu pemompaan yang dibutuhkan, volume dan berat kapasitor bank berkurang sebanyak 4 kali. Selain itu, generator itu sendiri menjadi lebih mudah dan lebih kompak.
Fitur kedua berhubungan dengan resonator perangkat. Sebuah resonator konvensional terdiri dari dua cermin paralel, salah satunya adalah tembus cahaya dan yang lainnya buram. Pada perangkat ini, cermin buram diganti dengan reflektor sudut dalam bentuk prisma kaca dengan wajah masuk yang condong. Kemiringan muka input memungkinkan wajah ini diposisikan pada sudut Brewster (; adalah indeks bias kaca) ke sumbu laser (Gbr. 3).
Dalam hal ini, radiasi laser terpolarisasi dan tidak tercermin dari input wajah prisma. Keuntungan utama menggunakan prisma ini adalah bahwa sinar yang dipantulkan benar-benar sejajar dengan sinar yang datang. Resonator selalu tetap disetel. Pada saat yang sama, resonator konvensional dengan cermin paralel memerlukan fine tuning (penyelarasan) yang memakan waktu. Lapisan cermin reflektif mudah rusak. Prisma tidak memiliki lapisan reflektif. Sinar mengalami refleksi internal total.
Sangat menarik untuk mencatat desain mekanisme penyesuaian. (gambar 4)
Mekanisme ini terdiri dari tiga panel (disorot dalam warna), dihubungkan oleh elemen fleksibel (hitam). Panel pertama dan kedua terhubung di ujung horisontal bawah. Panel kedua dan ketiga terhubung di ujung vertikal kiri. Desain ini memberikan dua derajat kebebasan untuk belokan kecil pada panel pertama relatif terhadap panel ketiga di sekitar sumbu vertikal dan horizontal. Untuk rotasi presisi, setiap pasang panel dihubungkan oleh sekrup diferensial. Setengah sekrup memiliki ulir, misalnya, M4, dan paruh kedua sekrup memiliki ulir M5. Nada dari ulir ini berbeda hingga ~ 100 μm. Satu bagian sekrup memasuki lubang berulir di satu panel, dan yang lain ke lubang berulir di panel lain.
Memutar kepala sekrup satu putaran penuh akan mengubah jarak antara panel hanya dengan 100 mikron. Selain itu, elemen fleksibel mendorong panel satu sama lain dan sepenuhnya menghilangkan reaksi. Salah satu panel ekstrem dipasang secara kaku di bangku optik, cermin atau prisma dipasang pada panel ekstrem lainnya. Penyesuaian dilakukan dengan nyaman dan selamanya.
Fitur-fitur ini membuat laser sangat nyaman dalam kondisi lapangan.
