لیزر Nd:YAG صنعتی

عنوان: لیزر Nd:YAG صنعتی

یکی از پرکاربردترین لیزر های حالت جامد در صنعت، پزشکی، نظامی و علمی لیزر Nd:YAG میباشد. این لیزر بدلیل توان بالا، ظرفیت گرمایی بالا، تولید طول موج های هارمونیک و بازدهی بالا بسیار مورد توجه است که در ادامه به خاصیت های آن و چگونگی کارکرد آن میپردازیم.

قطعات مورد استفاده: بلور استوانه ای Nd:YAG، دو فلش لامپ پرتوان، نگه دارنده بلور و فلش لامپ ها، قطعه آکوستواپتیکی، آینه با بازتاب ۱۰۰% ، آینه با بازتاب ۹۵%، لیزر دیود جهت الاینمنت قطعات کاواک

انجام آزمایش:

1. ابتدا باید چینش و الاینمنت ادوات اپتیکی که تشکیل کاواک لیزر را میدهند با کمک یک لیزر دایود که در محور کاواک مونت شده را تنظیم کنیم.
2. با قرار دادن روزنه جلوی لیزر دایود از هم محور بودن آن یقین پیدا میکنیم.
3. سپس قطعات اپتیکی را به گونه ای قرار میدهیم که تشکیل یک کاواک بدهند. بدین منظور پایه نگه دارنده به شکل بیضی دوگانه که از جنس سرامیک (برای پخش کردن نور) است را در وسط قرار داده و با کمک شرط پایداری کاواک، فرکانس های مجاز و هدف استفاده ما از لیزر آینه های ۱۰۰% و ۹۵% را در موقعیت های محاسبه شده قرار میدهیم. همچنین چون یک لیزر سوئیچ کیو است، باید قطعه آکوستواپتیکی را درون کاواک قرار داد.
4. در نهایت سیستم الکتریکی مربوط به لیزر دایود را از پنل روشن میکنیم. سپس پمپ آب را از ردیف پایینی فعال میکنیم چون گرمای بشدت زیادی تولید میشود.
5. دو ردیف پایینی پنل مربوط به پمپ لیزر (فلش لامپ ها) و کیو سوئیچینگ لیزر است.

چالش ها:

بدلیل حجم بالای بلور که در طول آن خود را نشان میدهد نیازمند فلش لامپ های بسیار پرتوانی است و این بلور گرمای بشدت زیادی تولید میکند. به همین دلیل از سیستم کولینگ که در دمای زیر صفر فعالیت میکند استفاده میکنیم تا آب گرم شده در اثر تابش گرمایی را سریعا خنک کرده و به مدار برگرداند. الاینمنت این لیزر بشدت نیازمند دقت میباشد زیرا خطا در حد چند دهم میلیمتر محاسبات مربوط به لیزر را کاملا خراب میکند. توان متوسط لیزر صنعتی بسیار بالاست به همین دلیل توان بالایی از مدار میکشد و طبعا نیازمند برق ۳ فاز است. همچنین بزرگ بودن خود لیزر، سیستم خنک کنندگی و پنل کنترل آن یکی از معایب آن است ولی برای توان متوسط خروجی به این میزان نیاز است.

خلاصه:

لیزر Nd:YAG صنعتی یکی از لیزر های بسیار محبوب است که کاربرد های فراوانی از جوش کاری و برش کاری گرفته تا صنایع دفاعی و پزشکی دارد. محبوبیت زیاد آن را میتوان در توان و متوسط توان بسیار بالای آن، پالسی کردن آن پیدا کرد. در این لیزر صنعتی از سیستم روزنه سخت (Hard Aperture) جهت بهبود کیفیت پرتو حذف مرتبه های بالاتر استفاده شده است. قطعه آکوستواپتیکی درون کاواکی جهت پالسی سازی این لیزر استفاده شده که با کمک امواج صوتی و تاثیر آن روی بلور، پالس میسازد. انرژی هر پالس چیزی در حدود ۲۰۰ ژول خواهد بود و توانایی شلیک ۱۰ پالس در ثانیه را دارد. طول زمانی هر پالس در حدود نانو ثانیه میباشد. همچنین بدلیل بالا بودن حجم موثر محیط بهره باید از سیستم خنک کنندگی بر پایه آب استفاده کنیم. در این سیستم آب گرم بازگشتی از بلور را توسط گاز هلیم تا دمای پایینتر از صفر خنک میکنیم و سپس به سمت بلور میفرستیم. این سیستم خنک کنندگی از یک فن بزرگ بهره میبرد تا بتواند خروجی لیزر را افزایش دهد. تمام قطعات و سیستم ها که شامل سیستم خنک کنندگی، فلش لامپ ها، لیزر دایود و آکوستواپتیک به پنل کنترل متصل میشوند و همه چیز را از آنجا کنترل میشود.