Лазерын хүч яагаад буурдаг вэ?

Лазерын эрчим хүчний бууралт нь түгээмэл үзэгдэл бөгөөд энэ нь ихэвчлэн олон хүчин зүйлийн үр дүн юм. Эдгээр шалтгааныг хоёр өргөн ангилалд хувааж болно: зайлшгүй төрөлхийн сулрал болон удаашруулж эсвэл зайлсхийх боломжтой гадаад хүчин зүйлүүд. Лазерын эрчим хүчний бууралтын үндсэн шалтгаануудыг анхдагчаас хоёрдогч болгон ангилсан болно.

Лазерын гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хөгшрөлт ба гэмтэл (төрөлхийн сулрал)

Энэ нь ялангуяа өндөр хүчин чадалтай лазеруудын хувьд цахилгаан бууралтын үндсэн шалтгаан юм.

1. Шахуургын эх үүсвэрийн сулралт (хагас дамжуулагч лазер LD-г жишээ болгон авч үзвэл)

Ажиллах зарчим:LD нь ихэнх хатуу төлөвт лазер болон шилэн лазерын "хөдөлгүүр" юм.

Сулралын механизм:

Согогийн өсөлт: LD чип доторх торны согогууд нь урт хугацааны цахилгаан болон дулааны стрессийн дор үргэлжлүүлэн ургаж, үржсээр байх бөгөөд энэ нь цацраг идэвхт бус рекомбинацийг нэмэгдүүлж, электро-оптик хувиргалтын үр ашгийг бууруулдаг.

Хөндий гадаргуугийн оптик сүйрлийн гэмтэл:Маш өндөр чадлын нягтралтай үед гаралтын хөндийн гадаргуугийн бага зэргийн бохирдол эсвэл согог нь лазерын гэрлийг шингээж, орон нутгийн халаалт үүсгэж, хөндийн гадаргууг хайлуулах бөгөөд энэ нь эргэлт буцалтгүй нуранги үйл явц юм.

Электродын металлжуулалтын задрал:Электрод ба хагас дамжуулагч материалын хоорондох холбоо нь өндөр температурт металл хоорондын диффуз болон исэлдэлтэд орж, холбоо барих эсэргүүцэл нэмэгдэж, илүү ноцтой халаалт үүсгэдэг.

Гүйцэтгэл:Шахуургын эх үүсвэрийн босго гүйдэл аажмаар нэмэгдэж, налуугийн үр ашиг буурч, гаралтын чадал буурна.

2. Дунд зэргийн гүйцэтгэлийн доройтлыг олж авах

Хатуу/шилэн лазер (жишээ нь YAG, YV04 талстууд, Yb/Er хольцтой шилэн):

Өнгөний төвийн үүсэл:Насосны гэрлийн урт хугацааны цацрагийн дор (ялангуяа хэт ягаан туяаны)

равиолет бүрэлдэхүүн хэсгүүд), "өнгөний төвүүд" (шингээх төвүүд) нь болор эсвэл шилэн эсийн дотор үүснэ. Эдгээр өнгөт цөмүүд нь насосны гэрэл болон үүссэн лазерын гэрлийг шингээж, өдөөгдсөн цацрагт ашиглахын оронд дулааны энерги болгон хувиргадаг.

Дулааны линзний нөлөө ба дулааны стрессийн гэмтэл:Дулааны линзний нөлөө өөрөө эргэлт буцалтгүй боловч урт хугацааны, хүнд температурын мөчлөг болон дулааны стресс нь талст дахь бичил хагарал, хугарлын индексийн байнгын өөрчлөлт эсвэл шилэн эсийн бараанжилтыг үүсгэж болзошгүй.

Хийн лазер (жишээ нь co2 лазер):Хийн хольц нь аажмаар задарч, электродоор шингэж эсвэл хоолойн дотор талын хананы материалтай урвалд орж, ажлын хийн харьцааны тэнцвэргүй байдал, олшруулалт буурахад хүргэдэг.

3. Оптик элементийн гэмтэл

Резонансын хөндийн линз/цонх:Лазер доторх бүтэн толь, гаралтын толь болон цонх нь хүч хамгийн их төвлөрсөн газрууд юм.

Киноны гэмтэл:Өндөр энергийн лазер нь линзийг тусгал эсрэг хальс эсвэл өндөр эсрэг хальсан дээр хагарах, хагарах эсвэл унтраах болно.

Бохирдол:Хүрээлэн буй орчин дахь жижиг органик бодисууд (жишээлбэл, тосны уур) нь линзний гадаргуу дээр наалдаж, лазерын нөлөөгөөр нүүрстөрөгчжиж, байнгын шингээлтийн цэг үүсгэж, цаашдын гэмтэл учруулна.

Материалын шингээлт:Өндөр чанартай оптик материалууд ч гэсэн тодорхой долгионы уртад лазер гэрлийг бага хэмжээгээр шингээдэг. Урт хугацааны нөлөө нь материалын шинж чанарт удаан өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг.

Гадаад хэрэглээний нөхцөл ба зохисгүй ажиллагаа

Эдгээр хүчин зүйлс нь дээр дурдсан гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хөгшрөлтийн процессыг мэдэгдэхүйц хурдасгаж чадна.

1. Дулааны удирдлагын доголдол

Хөргөлтийн системийн үр ашиг буурдаг:Хөргөлтийн усны чанар муудаж, усны зам хагарч, бөглөрдөг; ус хөргөгч эвдэрснээс усны температур тогтворгүй эсвэл хэт өндөр болдог; сэнсний тоос хуримтлагдах нь дулаан тархалтыг муутгадаг.

Үр дагавар:Лазерын ажиллах температурын өсөлт нь бүх хагас дамжуулагч болон оптик эд ангиудын хөгшрөлтийн хурдыг ихээхэн хурдасгана. LD-ийн хувьд холболтын температур 10°C тутамд нэмэгдэхэд ашиглалтын хугацаа хоёр дахин буурч болно (Аррениусын загварын дагуу).

2. Ажлын орчин ба бохирдол

Тоос шороо болон бохирдуулагч бодисууд:Агаар дахь тоос, утаа, тос гэх мэт нь лазерт орж, оптик гадаргуу болон хэлхээг бохирдуулж, орон нутгийн дулаан шингээлт, богино холболт эсвэл нум үүсгэдэг.

Чичиргээ ба цочрол:Тогтворгүй суурилалт эсвэл гадаад чичиргээ нь оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн уялдаа холбоог оновчтой төлөвөөс хазайлгаж, гаралтын үр ашгийг бууруулж, хүнд тохиолдолд механик бүтцийг сулруулж болзошгүй.

Чийгшил:Хэт их чийгшил нь линзний гадаргуу дээр конденсац үүсгэж, улмаар лазерын цацрагийн дор хальс амархан хагарахад хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ чийгшил нь электрон эд ангиудыг зэврүүлж болзошгүй.

3. Үйл ажиллагааны буруу горим

Байнга хатуу шилжих:Лазерыг байнга бүрэн хүчээр асааж, унтраах нь насосны эх үүсвэр болон эрчим хүчний системд асар их цахилгаан болон дулааны нөлөө үзүүлж, ашиглалтын хугацааг богиносгодог.

Хязгаарлалтын параметрүүдийн дагуу урт хугацааны үйл ажиллагаа:Лазерыг нэрлэсэн хамгийн их чадлаас 90%-иас дээш хэмжээгээр ажиллуулах эсвэл хэт ачаалал өгөх нь түүний гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг өндөр стрессийн төлөвт оруулж, хөгшрөлтийг хурдасгана.

Тохиромжгүй ачаалал:Зарим төрлийн лазерын хувьд ачааллын ойлтын зөрүү нь энергийн зарим хэсгийг хөндий рүү буцааж ойлгуулж, тогтворгүй байдал эсвэл бүр гэмтэл учруулж болзошгүй.

Эрчим хүч болон хяналтын системийн доройтол

Хөтчийн цахилгаан хангамжийн гүйцэтгэл муудсан:Цахилгаан хангамжийн гаралтын гүйдэл/хүчдэлийн тогтвортой байдал муудаж, долгион нэмэгдэж, энэ нь насосны эх үүсвэрийн тогтвортой, цэвэр хөтлөлтийг хангаж чадахгүй бөгөөд энэ нь түүний гаралтын гүйцэтгэл болон ашиглалтын хугацаанд нөлөөлдөг.

Хяналтын хэлхээний хөгшрөлт:Конденсатор, резистор болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн параметрүүд цаг хугацаа, температурын хамт хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь хяналтын системийн нарийвчлалыг бууруулдаг.

Хураангуй ба урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ

Лазерын эрчим хүчний задрал нь бүрэн зайлсхийх боломжгүй боловч үр дүнтэй удирдаж, удаашруулж болох үйл явц юм.

Лазерын тогтвортой ажиллагааг хангах, цахилгааны уналтыг хамгийн их хэмжээгээр хойшлуулахын тулд дараахь зүйлийг хийхийг зөвлөж байна.

1. Маш сайн ажиллах орчинг бүрдүүлэх:цэвэрхэн байлга, тогтмол температур, бага чийгшил, чичиргээ байхгүй.

2. Дулааны үр ашигтай менежментийг хангах:Усны чанар болон урсгалыг хангахын тулд хөргөлтийн системийг тогтмол засвар үйлчилгээ хийх.

3. Стандарт үйл ажиллагааны процессыг дагана уу:хэт хүнд нөхцөлд байнга солих, удаан хугацаагаар ажиллуулахаас зайлсхий.

4. Урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээг тогтмол хийх:Оптик эд ангиудыг тогтмол шалгаж, оптик замыг цэвэрлэж, үйлдвэрлэгчийн шаардлагын дагуу хэрэглээний материалыг (хий болон шүүлтүүрийн элементүүд гэх мэт) солих.

5. Тогтвортой цахилгаан хангамж ашиглах:Цахилгаан тэжээлийн хүчдэл тогтвортой байгаа эсэхийг шалгаж, шаардлагатай бол хүчдэлийн тогтворжуулагч ашиглана уу.

Эдгээр сулруулах механизмыг ойлгож, зохих урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээ авснаар лазерын ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц уртасгаж, гаралтын гүйцэтгэлийг амьдралын мөчлөгийн туршид илүү тогтвортой байлгах боломжтой.