Излучатели.

В БПЛ, которые имеют накачку с помощью самостоятельного разряда, применяют две конструкции газоразрядной камеры. Первая – ТРК с поперечным (по отношению к направлению излучения и газового потока) разрядом и с секционированием электродов. Последовательно с каждой секцией включается индивидуальные балластные резисторы. Вторая – ГРК с продольным разрядом как с секционированием, так и без секционирования электродов. Первая конструкция ГРК применена в лазерах типа ТЛ-5, ЛОК-2, «Спектра-физикс», «Хебр». Вторая конструкция в лазере типа ЛАТУС. В лазерах с поперечным разрядом применяется различная степень секционирования электродов. При частом секционировании можно повысить однородность разряда, увеличить давление рабочей газовой смеси (например, до 30 мм. рт. ст. – ТЛ-5). Это позволяет увеличить удельный объемный энергосъем и мощность лазера. При малой степени секционирования необходимо снижать давление рабочей газовой смеси до 10-15 мм. рт. ст. и применять газовые смеси с высоким содержанием He для обеспечения однородности разряда и накачки. Это делается в лазерах ЛОК-5, «Хебр», «Спектра-физикс». Высокая концентрация He позволяет снизить необходимую для охлаждения скорость движения газовой смеси, т. к. не имеет высокую теплоемкость и теплопроводность.

В электроионизационных лазерах применяют в настоящее время ГРК двух типов: ГРК со сплошными электродами и с предионизацией ультрафиолетовым излучением от вспомогательных импульсных разрядов. (ИЛГИ, УЛ-2, ДД); ГРК - с продольным (по отношению к газовому потоку) разрядом и с предионизацией поперечным и импульсным разрядом.(ЛАНТАН).

получить излучение с λ=10.6 мкм. В лазерах с накачкой самостоятельным разрядом давление смеси не превышает 30 мм рт ст. В злектроионизационных лазерах за счет применения незавершенного или несамостоятельного разряда, давление может быть существенно повышено и достигает 760 мм рт ст. (начиная с 80 мм рт ст). Это позволяет повысить удельные энергетические характеристики ГРК(БПЛ). Газовая смесь при работе лазера с большой скоростью (до 120 м/с) по замкнутому контуру. Он включает в себя ГКР, компрессоры для прокачки газовой смеси, теплообменник , средства для вакуумирования полости контура и систему обеспечения и поддержания состава газовой смеси. Конткр должен иметь высокое качество вакуумных уплотнений, а для изготовления его элементов должны выделятся газы при пониженных давлениях и в вакууме.

Система для газообмена обеспечивает откачку полости газовоздушного контура, напуск свежей рабочей смеси, поддержания ее состава, давления и влажности. Как правило, все это выполняется автоматически.

Система охлаждения – является составной частью газовоздушного контура. Она обеспечивает охлаждение и термостабилизацию зеркал оптического резонатора, а также охлаждение теплообменника, электродов ГРК, балластных резисторов. Охлаждение – водяное.

Оптический резонатор . Площадь поперечного сечения ГРК БПЛ, как правило, значительно превышает поперечное сечение пучка. Поэтому для максимального использования объема ГРК при получении лазерного излучения оптические резонаторы выполняются многопроходными, путем применения поворотных зеркал – отражателей. В БПЛ применяются как устойчивые , так и неустойчивые резонаторы. Первые применяются в установках ЛАТУС, «Спектра-Физикс», «Хебр», ИЛГИ, ЛАНТАН, УЛ-2 и и содержит одно вогнутое зеркало полного отражения и одно полупрозрачное зеркало. Между ними установлены зеркала-отражатели. В БПЛ моделей ЛОК-2, ТЛ-5 применены неустойчивые резонаторы, составленные из двух зеркал полного отражения: одного выгнутого и одного выпуклого. Между ними располагаются зеркала – отражатели.

Источники питания : В качестве источников питания лазеров непрерывного излучения используются источники высокого постоянного напряжения. Они содержат регулятор напряжения (обычно трансформаторный) повышающий в/в трехфазный трансформатор ; на вход которого подается регулируемое напряжение (от регулятора). На выходе в/в трансформатора включен 3-х фазный полупроводниковый выпрямитель. С выхода выпрямителя напряжение через балластные резисторы прикладывается к электродам ГРК. Перспективное направление – применение тиристорных преобразователей частоты в сочетании с блоком в/в трансформаторов повышенной частоты. Это позволяет уменьшить размеры ИП, отказаться от балластных резисторов и повысить КПД.

В качестве источников питания электроионизационных лазеров используются импульсные источники высокого напряжения на базе емкостных накопителей энергии, либо импульсные источники совместно с источниками постоянного напряжения(ЛАНТАН)

Источники питания снабжаются системой формирования вспомогательного импульса напряжения для зажигания заряда.

Технологический пост

Применяются в основном 3 схемы технологического поста:

1. Подвижная оптика (зеркала) луч и неподвижное объекта обработки на столе спутнике.

2. Подвижная оптика вдоль одной координаты и подвижный координатный стол вдоль другой координаты.

3. Неподвижная оптика (луч) и подвижный координатный стол. В конструкции технологического поста применяется высокочастотный эл. привод с ЧПУ, а также робототехника.

Система автоматического управления

Микропроцессорной системой управления снабжаются лазерные установки типа «Спектра-физикс», ТЛ-5, УЛ-2. Эта система контролирует и поддерживает на заданном уровне параметры установки, а также управляет работой ЛТУ.

КПД излучателя газовых лазеров может быть выражен такой же формулой, как и в случае твердотельных лазеров

(2.31)

Однако следует принять

- эффективность передачи,

- изл. эффективности,

- эффективность поглощения (части энергии в а.е. , которая переводит в возбужденное состояние ~90% - несамостоятельных разрядов. 40-70% самостоятельных)

=i_св . выход накачки – (не все возбужденные молекулы оказываются на метастабильном уровне) ~40-70%

- коэффициент использования о.е.

С учетом приведенного выше , реальное значение для СО₂ лазеров.

=0.1-0.3