Lāzers jau sen ir ērts līdzeklis ķīmijā, bioloģijā, medicīnā, inženierzinātnēs, zinātnē un militārajās lietās.
Izstrādājot lāzeru tehnoloģiju, pieauga interese par lāzeru tehniskajām un ekonomiskajām īpašībām. Lāzera augstā efektivitāte ir ieguvusi būtisku nozīmi saistībā ar pētījumiem termālās kodolsintēzes jomā kā lētu un tīru enerģijas avotu. Termomuculārā kodolsintēze notiek blīvā plazmā, ko silda līdz simtiem miljonu grādu. Viens no daudzsološākajiem plazmas sildīšanas veidiem ir lieljaudas lāzera impulsa fokusēšana uz plazmas mērķi. Ir skaidrs, ka termālās kodolsintēzes enerģijai vajadzētu ievērojami pārsniegt enerģijas izmaksas, veidojot plazmu, kurā notiks termoreaktīvās reakcijas. Pretējā gadījumā šāds process neradīs nekādu ekonomisku labumu. Konstruktīva risinājuma meklējumi, kas nodrošinās augstu lāzera efektivitāti un pieņemamus veiktspējas rādītājus, atklāja turpmāk aprakstītās atšķirīgās iezīmes.
Veidojot pirmos lāzerus, bija svarīgi parādīt fundamentālo iespēju pastiprināt gaismas kūli vidē ar apgrieztu enerģijas līmeņu populāciju un iespēju izveidot vidi ar apgrieztu populāciju. Termins "apgrieztā populācija" nozīmē, ka enerģijas līmeņu pāris rodas atoma enerģijas spektrā, kurā elektronu skaits augšējā līmenī ir lielāks nekā apakšējā. Šajā gadījumā pārraidītā radiācija nospiež elektronus no augšējā līmeņa uz zemāko, un elektroni atbrīvo savu enerģiju jaunu fotonu formā. Apgrieztā populācija tiek sasniegta dažādos veidos: ķīmiskajos procesos, gāzes izplūdē, jaudīga apstarošana utt.
Ierosinātā ierīce atšķiras no zināmiem analogiem ar divām iezīmēm.
Pirmā iezīme ir tāda, ka sūkņa lukturis atrodas ārpus darba šķidruma, bet tā iekšpusē. (1. attēls)
Tas ļāva piemērot atstarojošu pārklājumu tieši uz darba šķidruma sānu virsmas (neodīma stikla). Šī funkcija ir palielinājusi gaismas savākšanas efektivitāti no sūkņa luktura apmēram 4 reizes.
Salīdzinājumam. 2 attēlots sūknēšanas modelis ar četrām lampām.
Gaismas uztveršanas efektivitāte darba korpusā šādā shēmā tiek samazināta sakarā ar to, ka sektora stari ar leņķi α nav fokusēti uz darba korpusu, turklāt rāmji, kas virzās nelielā leņķī pret lampas asi, neietilpst darba korpusā, turklāt lampas attēls darba virsmas laukumā pārsniedz darba korpusa lielumu. Atgādiniet, ka elipsoīda pretējā fokusā tiek savākti tikai punkti no avota avota. Visbeidzot, daudzas atstarošanas ar daļēju izkliedēšanu no lampas sienām, no spoguļa un no darba vides virsmas arī samazina gaismas savākšanas efektivitāti.
Ierosinātajā shēmā gandrīz visi stari ir bloķēti atstarotāja iekšpusē. Samazinot nepieciešamo sūkņu spuldžu skaitu, kondensatora bankas tilpums un svars samazinājās par 4 reizēm. Turklāt pats ģenerators ir kļuvis vieglāks un kompaktāks.
Otrā iezīme attiecas uz ierīces rezonatoru. Parastais rezonators sastāv no diviem paralēliem spoguļiem, no kuriem viens ir caurspīdīgs un otrs necaurspīdīgs. Šajā ierīcē necaurspīdīgais spogulis tiek aizstāts ar stūra prizmas stūra reflektoru ar slīpu ieejas virsmu. Ieejas virsmas slīpums ļauj šo seju novietot pie Brewster leņķa (vai stikla lūzuma indekss) lāzera ass virzienā (3. attēls).
Šajā gadījumā lāzera starojums ir polarizēts un neatspoguļojas no prizmas ieejas virsmas. Šīs prizmas izmantošanas galvenā priekšrocība ir tā, ka atstarotā gaisma ir stingri paralēla ieplūstošajai gaismai. Rezonators vienmēr ir noregulēts. Tajā pašā laikā parastajam rezonatoram ar paralēliem spoguļiem ir nepieciešams laikietilpīgs smalks iestatījums (izlīdzināšana). Atstarojošs spoguļa pārklājums ir viegli bojāts. Prismam nav atstarojoša pārklājuma. Spīdumam piemīt pilnīga iekšēja pārdomas.
Interesanti atzīmēt korekcijas mehānisma dizainu. (4. attēls)
Mehānismu veido trīs paneļi (izcelti ar krāsu), savienoti ar elastīgiem elementiem (melni). Pirmais un otrais panelis ir savienots apakšējos horizontālajos galos. Otrais un trešais panelis ir savienots kreisajā vertikālajā galā. Šī konstrukcija nodrošina divus brīvības līmeņus mazā pagrieziena pirmajā panelī attiecībā pret trešo paneli ap vertikālajām un horizontālajām asīm. Precīzai rotācijai katrs paneļu pāris ir savienots ar diferenciālo skrūvi. Pusei skrūves ir vītne, piemēram, M4, un otrās puses skrūvei ir M5 vītne. Šo pavedienu piķis atšķiras par ~ 100 µm. Viena skrūves daļa ievada vītņotu caurumu vienā panelī, bet otrā - vītņotā caurumā citā panelī.
Pagriežot skrūvju galvu, pilnais pagrieziens mainīs attālumu starp paneļiem tikai par 100 mikroniem. Turklāt elastīgie elementi nospiež paneļus viens pret otru un pilnībā novērš atpalicību. Viens no galējiem paneļiem ir stingri piestiprināts pie optiskā stenda, otrā galējā panelī ir fiksēts spogulis vai prizma. Korekcija tiek veikta ērti un uz visiem laikiem.
Šīs īpašības padara lāzeri īpaši izdevīgu lauka apstākļos.
