191000. lajstromszámú szabadalom • Sík- vagy gömblézer
1 191000 2 dióda is működtetni képes, de az átlagos gerjesztőenergia-értékek az lOOOJ/msec nagyságrendjében vannak. A 2. ábrán látható tárcsaalakú 15 .lézeranyag középpontját a D átmérő és d vastagság egyenesek felezőpontja szabja meg. Ezen a ponton keresztül az oldallappal párhuzamosan egy sikot képzelhetünk el, melyet az egymásra merőleges X és Y tengelyek feszítenek ki. Kellő intenzitású gerjesztési energia esetén, és amennyiben a lézeranyag az előbb említett minimálátmérőre tett megkötést kielégíti az X, Y síkban, a síkra merőlegesen, Gauss eloszlást követve 10_,-nél kisebb divergenciával, míg az X, Y síkban teljes körben, azaz 2 n divergenciával beindul az erősített spontán sugárzás vagy iézerműködés, azaz síklézert kapunk. A 2. ábra a találmány szerinti lézer egy további példakénti kiviteli alakját is szemlélteti gáz vagy gőz 15 lézeranyagok esetén. A megfelelő pl. 15 lézeranyaggal megegyező alakú tartóedény (atmoszférán működőktől eltekintve) az előbbiekhez hasonlóan célszerűen tárcsa hengerszelet kiképzésű, és teljesülnek a már leírt méretfeltételek. A tartóedény falaival szemben támasztott feltételek azonban lényegesen bonyolultabbak. El kell viselniük az adott nyomásviszonyokat, mégpedig deformációmentesen; esetenként korrózió vagy hőállósági feltételek is jelentkezhetnek. A 16 palást anyagának feltétlenül át kell eresztenie, mégpedig torzításmentesen, a keletkezett lézerfényt. Ez legtöbbször a látható fényhez közeli tartomány, és akkor üveg vagy kvarc felel meg, de lehet távoli infravörös, amikor germánium, kősó vagy GaAs felelhet csak meg, vagy a lágy rtg-tartományban a bérillium, esetleg alumínium. A tartóedény fedőlapjainak, vagy oldalgerjesztés esetén a palástnak is, át kell engednie az esetleges gerjesztést, ami fényen kívül töltött részecskesugárzás (pl. elektronok, ionok, esetleg neutronok is) hő-, rtg- vagy akusztikus sugárzás is lehet. Természetesen a gázlézereknél leggyakrabban az elektromos árammal történő gerjesztés jöhet létre, mely elektródák elhelyezését és árambevezetők kialakítását teszi szükségessé. Lézeranyagként tetszőleges gázlézeranyagok (pl. He-Ne, Ar+ + +, C02, N2 stb. vagy szerves festékgőzök) jöhetnek számításba. Félvezető lézernél általában nem optikai gerjesztést alkalmazunk, hanem a félvezető elemek gerjesztéséhez hasonlóan, elektromos árammal vagy elektronsugárral hozzuk létre a populáció inverziót. A 3. ábra a síklézer három dimenzióra történő általánosítását, vagyis a gömblézer elvi vázlatát mutatja. Ami a 2. ábrán kétdimenziós (sík, illetve tárcsa, hengerpalást) volt, az itt háromdimenzióssá (tér, gömb, gömbfelület) válik. A 25 lézeranyag gömb, vagy háromdimenziós térforma alakú, illetve nem szilárd lézeranyag esetén a 26,tartóedény veszi fel ezt a formát. A gombalakú 25 lézeranyagot vagy annak tetszőleges térformát képező részét a gömb belsejéből, vagy kívülről, populáció inverzió állapotába hozzuk, így kialakul az aktív 27 térrész. A 25 lézeranyagot a tükröző felülettel ellátott háromdimenziós lézer rezonátor - példánkban féligáteresztő 29 gömbtükör - veszi körül, mely a keletkezett 28 lézerfényt részben átereszti. Külső gerjesztés esetén a 29 gömbtükömek a gerjesztés bejutását is biztosítania kéll (bevezetések, esetenként adott hullámhosszú fényre átlátszó). Megfelelő erősségű gerjesztés esetén olyan gömblézerfényt nyerünk, mely a tér minden irányában fellép. A 4. ábra a találmány szerinti lézer egy másik példakénti kiviteli alakját szemlélteti folyadéklézer esetén. Ennél a kiviteli alaknál a festékfolyadék 20 lézeranyag sík fenéklappal rendelkező, felülről kör keresztmetszetű üveg vagy kvarc 21 henger van elhelyezve. A 21 henger belső átmérője a 2. ábrához hasonlóan D és teljesítenie kell az ott leírt feltételeket. Ad vastagságot azonban a festékanyag fényabszorpciós hossza (a gerjesztő fényre) határozza meg és általában a festékkoncentráció változtatásával befolyásolható. A gerjesztés a 2. ábrához hasonlóan alulról vagy felülről, esetleg egyidejűleg mindkét irányból történhet. Tételezzük fel, hogy a gerjesztés felülről történik, akkor a keletkezett lézerfény síkja követni fogja a folyadékfelszín vízszintes irányát, így a természetes vízszintes sík, minden egyéb segédeszköz nélkül, nagy pontossággal kijelölhető. A 21 hengerben elhelyezett 20 lézeranyag tetszőleges folyadéklézer anyag lehet, mely az adott esetben optikailag gerjeszthető. Leggyakrabban szerves festékek oldatai (pl. rhodamin 60, rhodamin B, DDI stb.) jöhetnek számításba. A 4. ábrán a feltüntetett gerjesztő 18 fénysugár iránya alulról van lerajzolva. Ez esetben a kialakuló lézerfény síkját a küvetta sík fenéklapjának iránya szabja meg. A 4. ábra egyúttal az egyik elvégzett kísérlet vázlatát is szemlélteti, történetesen a küvettában lévő rhodamin 6G oldatot impulzus Nd-üveg lézer kétszeres frekvenciájú fényével (ezt a felharmonikuskeltő kristály állítja elő) gerjesztettük, és nyertük a síklézer-sugárzást. Amint a 4. ábrán jól látható, a 21 hengerben festékfolyadék 20 lézeranyag van, melyet 18 fénysugár gerjeszt egy bevezető 30 prizmán és a 21 henger 22 talpán keresztül. A festékfolyadék 20 lézeranyagot egy 24 tükör, úgynevezett rezonátor veszi körül. A gerjesztő 18 fénysugár hatására a festékfolyadék 20 lézeranyagban alul egy aktív 23 réteg jön létre, melynek d vastagsága függ a gerjesztő 18 fénysugár hullámhosszától és a festékfolyadék 20 lézeranyag festékkoncentrációjától. Ezen aktív 23 rétegben alakul ki a 19 lézerfény a 24 tükör vagy rezonátor segítségével, az X, Y sík minden irányában. A keletkezett 19 lézerfény a rendszerből a részben áteresztő 24 tükrön keresztül kivezethető és tetszőleges célra felhasználható. Vízszintező lézer esetében az energiabevitel a folyadékfelszínre hozzávetőlegesen merőleges irányból történik. A felszín síkjában kialakuló lézerfény biztosítja automatikusan a vízszintes irány kijelölését. Az 5. ábra szilárd anyagú síklézer egy példakénti kiviteli alakját szemlélteti, melynél a lézersugarat kibocsátó 33 lézeranyag felett és/vagy alatt gerjesztő forrása, a gerjesztő forrás és a 33 lézeranyag között pedig esetleg gyűjtő- és hűtőszerve van. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
