LASER ND:YAG 80W ze znakowarki, uruchomienie źródła

Witam,

Stałem się szczęśliwym posiadaczem źródła lasera ND:YAG i przymierzam się do jego uruchomienia. Laser pochodzi ze znakowarki, wycięty z maszyny, której stan i sprawność była niewiadoma.

Po ogarnięciu i otwarciu źródła lasera wygląda na nietknięty, jest kompletny. Oczywiście brakuje sterowania i zasilania, posiadam źródło z obciętymi kablami, tor optyczny do głowicy z galvo, oraz głowicę i soczewkę główną znakowarki.

O ile uruchamiałem tuby CO2, to z laserem ND:YAG mam pierwszy raz do czynienia i mam prośbę o pomoc w kilku strategicznych kwestiach.

1. Zasilanie palnika ksenonowego

Czy palnik ten pracuje impulsowo jak stroboskop, czy świeci w sposób ciągły jak żarówki w reflektorach ksenonowych?

Jest to laser z przełącznikiem Q-Switch w torze wnęki optycznej, toru optycznego, rezonatora, zwał jak zwał...



Komora z palnikiem i prętem ND:YAG pracuje w wodzie, to musi być, rozumiem, woda dejonizowana w tym przypadku?

2. W torze optycznym znajdują się też 4 elektromagnetycznie wstawiane przesłony (zwykłe otwory w aluminium) o średnicach 1,1; 1,4; 1,8; 2,2 mm. Do czego są i co powodują? Nie mogę nic o tym znaleźć...

3. Q-Switch

Jest, jak mówiłem, przełącznik Q-Switch, czy ktoś budował kiedyś driver do takiego wynalazku? Ten konkretny pracuje na 27,12 MHz i potrzebuje na całkowite wstawienie przesłony 50 W. Najtaniej znalazłem za 800 zł ze Stanów, stąd moje pytanie, czy da się i ktoś budował taki generator z modulacją CW dla Q-Switch.



Z dokumentacji wychodzi, że bez sygnału Q-Switch jest otwarty dla drogi optycznej.

Czy jeżeli pobłyskam np. 10 Hz palnikiem ksenonowym, to uzyskam jakąś testową wiązkę?

Z góry dzięki za wszelką pomoc

Tak, ta lampa musi być zasilana impulsowo, napięcie kilka kV. Sterowanie modulatorem AOM musi być synchronizowane z wyładowaniami w lampie.
Aby była wiązka rezonator musi być odpwiednio ustawione (lustra w rezonatorze), nie wiedzę czy w tym laserze lustra są na stałe ustawione czy można je regulować.
Zgaduję, że mechaniczne przesłony są do wybierania modu poprzecznego rezonatora.

>>21578153 >>21578153

Lustra mają możliwość regulacji, ale zakładam, że wszystkie śruby regulacyjne zabezpieczone czerwonym lakierem w kilkunastu miejscach lasera są nietknięte, to że nikt w nim nie majsterkował i całość jest poprawnie wyjustowana. Tak wygląda lustro w tym laserze:






A to cała lewa strona toru optycznego od pręta ND:YAG:




A to prawa strona toru:




Laser w całości ma około 1 metra długości, waży 20–25 kg, jest kawałek optyki :)




Główny mój problem i zagwozdka na ten moment to zasilanie palnika ksenonowego. Zakładam, że zgodnie z dokumentacją Q-Switch'a ma otwartą drogę optyczną przy braku sygnału sterującego, to jeżeli pobłyskam mocno palnikiem jak stroboskopem, to jeżeli wszystko jest ok, to uzyskam jakąś wiązkę będącą w stanie zostawić ślad na kartce. Mam też możliwość pomiaru mocy wiązki od 3 mW, czyli nawet światło wskaźnika laserowego do rzutników jestem w stanie wykryć.

Tylko znane mi układy stroboskopowe używały trzeciej elektrody do wyzwolenia błysku (drucika wokół i wzdłuż palnika), a tu jest rurka bez elektrody zapłonowej, wyzwalającej. Nie chcę, aby mi wybuchła przy próbach, gdybym przesadził.

Czy ktoś dysponuje może jakimiś przykładami schematów lub przykładem fabrycznego zasilacza, aby jakieś parametry z grubsza określić?

Kable zasilające palnik są spore, średnica 4 mm. A sam palnik to rureczka fi 5 mm, długa na około 170 mm, taka pierdoła przy przekroju kabla, nie wiem, co o tym sądzić.

Witaj

Tak się składa że jestem na etapie gromadzenia i budowy lasera Nd-Yag. Niestety komorę lasera wykonam we własnym zakresie. Prętów Yag mam sporo, o różnych średnicach i długości 180mm. Masz całkiem ładny laser, moim zdaniem lampa jest mocno zużyta i mało prawdopodobne aby jeszcze popracowała, co nie zmienia faktu że sprawdzić można. Nowe lampy są dostępne na Aliexpress w przystępnych cenach.
Yag ma spore wymagania co do czasu impulsu błysku, błysk musi być intensywny i bardzo krótki w okolicach 250us. Aby zbudować zasilanie do Twojej lampy, niezbędny jest zasilacz napięcia stałego. Sądzę że napiecie robocze lampy tej wielkości to około 700V. Do tego potrzebny jest tzw PFN Pulse Forming Network, zestaw kondensatorów o dużym prądzie rozładowania i niskim ESR i oczywiscie Trigger do wyzwalania błysku lampy. Jest kilka rodzajów Triggerow. W przypadku Twojego lasera, obwód Triggera był podłączony w szeregu lampy. Możesz jednak owinąć lampę cienkim drutem i wyprowadzić elektrodę wyzwalania na zewnątrz obudowy lasera.

Polecam literaturę - W.Koechner. Solid-State Laser Engineering. Książka w pdf jest dostępna w sieci. Podano przykładowe schematy zasilania lamp blyskowych.

W poniższym linku jest ładnie opisany projekt zasilania lamp blyskowych lasera Nd-Yag.

https://www.sci-projects.org/blog/high-power-pulsed-ndyag-laser

Pozdrawiam

Technik_221 napisał:

>>21578153 >>21578153

Lustra mają możliwość regulacji, ale zakładam, że wszystkie śruby regulacyjne zabezpieczone czerwonym lakierem w kilkunastu miejscach lasera są nietknięte, to że nikt w nim nie majsterkował i całość jest poprawnie wyjustowana. Tak wygląda lustro w tym laserze:

Na uchwytach kinematycznych nie ma lakieru. Taki laser potrafi się pokrzywić od zmian temperatury, nie zakładałbym że wszystko jest ustawione na maksimum mocy.

Technik_221 napisał:

Główny mój problem i zagwozdka na ten moment to zasilanie palnika ksenonowego. Zakładam, że zgodnie z dokumentacją Q-Switch'a ma otwartą drogę optyczną przy braku sygnału sterującego, to jeżeli pobłyskam mocno palnikiem jak stroboskopem, to jeżeli wszystko jest ok, to uzyskam jakąś wiązkę będącą w stanie zostawić ślad na kartce. Mam też możliwość pomiaru mocy wiązki od 3 mW, czyli nawet światło wskaźnika laserowego do rzutników jestem w stanie wykryć.

Jeśli lustra rezonatora są poprawnie ustawione i jeśli pompowanie jest poprawne to taki impuls laserowy będzie trwał poniżej 1 ms, do pomiaru byłaby lepsza szybka fotodioda oraz oscyloskop.

Zmajstrowałem na szybko prosty układ stroboskopu według prostego schematu, na popularnej lampie "podkówce".







I zmierzyłem czas błysku palnika przez prosty układ z fotorezystorem podciągniętym przez 10 kΩ do zasilania oscyloskopu.




Czas błysku to aż 7 ms. Oczywiście pokusiłem się o włożenie lampy do komory pręta ND:YAG, częstotliwość powtarzania około 10 Hz, ale nie zaobserwowałem żadnego efektu (ani na szarym papierku, ani na termo-papierze, ani fotorezystorem na wyjściu lasera).

Wyjąłem dla pewności Q-Switch'a (bo widać było, że był wymieniany i nie jestem go pewien) i powtórzyłem próbę i też nic.

Czy jest możliwość, że sam pręt ND:YAG jest już stary, wysłużony i nie będzie już laserował? Czy one mają jakiś czas życia?

Czy po prostu przy tak prymitywnym zasilaniu lampy nie ma szans na wywołanie akcji laserowej?

Nie bardzo wiem, w co iść teraz dalej – tzn. czy poświęcić siły i środki na zasilanie lampy, bo coś już jednak powinno się w laserze dziać, czy skupić się na szukaniu usterki w pręcie lub ustawieniu toru rezonatora?

Fotorezystory sa bardzo wolne, taki pomiar nic nie daje. Wez jakas fotodiode krzemowa, np. BPYP44 produkcji CEMI albo cos z porownywalnym obszarem aktywnym do dodaj op amp aby zrobic wzmacniacz transimpedancyjny. Najlepiej z przełączanym wzmocnieniem aby zobaczyć słabe światło.
Na ogladanie czegokolwiek na papierku jest za wczesniej, najpierw powinienes widziec ASE (Amplified spontaneous emission) czyli emisję spontaniczną (swiatlo niekoherentne) wzmocnioną przez pret. Jesli widzisz jakiś mały sygnał po błysku to sa jakies szanse na postep. Najpierw trzeba się zastanowić czy błysk lampy jest wystarczający aby wywołać inwersję obsadzeń. Jaką energię masz w błysku? Oszacuj to z prądu i napięcia wyładowania. I poszukaj w literaturze ile musi być, bo może być tak, ze Twój błysk jest 1000 razy za słaby. Generalnie lampą którą masz to nie napompujesz ośrodka - za mało światła wpada do pręta. Aby transfer energii z błysku do lampy był wydajny to lampa musi być bardzo blisko pręta (jak w Twoim laserze) albo potrzebny jest odpowiedni układ luster i odbłyśników, który skieruje światło z lampy do pręta; samo przyłożenie podkuwki lampy do pręta praktycznie nic nie da. Z takiego wyładowania tylko bardzo mały ułamek energii trafia ośrodka laserowego, dlatego błysk musi być silny oraz geometria pompowania musi być dobra.

Z tym światełkiem z "podkówki" to takie pierwsze koty za płoty :)

Teraz spróbuję uruchomić ten oryginalny palnik lasera. Owinięcie go drucikiem w roli elektrody zapłonowej i próba błysku z w/w układu nie przyniosła rezultatu, napięcie z kondensatorów było 580 V (2x220 µF), ale ten transformatorek zapłonowy daje tylko 2-3 kV, spróbuję z tym samym zestawem kondensatorów, ale podam impuls zapłonu 15-20 kV. Zamówiłem też 4 kondensatory foliowe 200 µF / 750 VDC i zrobię układ z zasilaniem z trafo od mikrofali (akurat posiadam) z regulacją po stronie pierwotnej (taki regulator też akurat posiadam), pakiet będzie miał 1400 V 400 µF, zapłon >15 kV :)

Zobaczymy, co wyjdzie i czy palnik działa Jaką to da energię na razie nie wiem, czytam, jak to policzyć :)

Zdaję sobie sprawę, że trzeba przekroczyć pewien próg, aby powstała akcja laserowa, a konkretniej inwersja obsadzeń w ośrodku i błysk może być za słaby Pracuję nad tym :)

Ale jak to jest z tym czasem błysku, bo nie mogę znaleźć jednoznacznej odpowiedzi dla ND:YAG :(

Jeżeli będzie odpowiednio mocny, ale za długi - powiedzmy te 7 ms - to akcja laserowa zajdzie czy też nie?

Wiadomo, że za długi impuls to tylko niepotrzebne ciepło i stracona energia - ale czy znaczne przekroczenie czasu błysku powyżej 250 µs powoduje brak akcji laserowej po błysku?

Przepraszam z góry, jeśli pytania dla fachowców są tendencyjne, znam się na laserach gazowych, miałem też do czynienia z barwnikowym, ale na ciele stałym to mój "debiut"..

Przyjrzałem się dokładniej zdjęciom Twojego lasera, bo wciąż miałem wątpliwości co do źródła światła. Wygląda na to że jest to laser CW (Continuous Wave), praca ciągła. Lampa jest kryptonowa tzw ARC Lamp. Zauważyłem naklejkę ostrzegawcza (tekst jest rozmyty) na jednym ze zdjęć, ale da się odczytać, że jest to laser o pracy ciągłej CW. Zastanowiła mnie także przekładka szklana pomiędzy palnikiem, a prętem Yag. Przekładka stanowi filtr chroniacy medium lasera przed promieniami UV. Zakres widmowy palników kryptonowych ma dość szerokie spektrum, a fala widma UV uszkadza strukturę kryształu Yag.
Reasumując: ten palnik nie nadaje się do pracy impulsowej. Wymieniając palnik na ksenonowy, jak najbardziej jest możliwe uzyskanie akcji laserowej.
Fajnie ze działasz i się nie poddajesz, wiedza i praktyka zawsze się przydaje, nie wspominając o satysfakcji.

Zadanie masz bardzo ułatwione, jest gotowa zjustowana ława optyczna, w komplecie z medium lasera . Budowa zasilania nie jest skomplikowana, ale będą potrzebne obliczenia.

Dlatego dobrze by było odszukac parametry Twojego lasera, Np. producent, typ, numer seryjny. A jeszcze lepiej parametry Yag, wymiary i % domieszkowania atomami neodymu.

Wspominałeś o kondensatorach 200uF/750V, rozumiem że będą pracować w bloku. Przy napięciu 1400V nie jest możliwe uzyskać pojemności 400uF.
W polaczeniu szeregowym otrzymasz połowę, czyli 100uF. Łącząc dwa takie bloki równolegle, całkowita pojemność wyniesie 200uF. Energia zgromadzona w kondensatorach wyniesie 196J. Prąd rozładowania w palniku (nie znając jego impedancji) w czasie 250us będzie w okolicy ponad 1kA. Domyślam się że są to kondensatory Epcos😀.

Pamiętaj proszę o okularach ochronnych podczas testów. MOT i kondensatory to prowokacja do tragedii. Domowy defibrylator

Dyski1 napisał:

Przyjrzałem się dokładniej zdjęciom Twojego lasera, bo wciąż miałem wątpliwości co do źródła światła. Wygląda na to że jest to laser CW (Continuous Wave), praca ciągła.

Ja bym się tymi naklejkami tak nie sugerował, bo wyglądają mi na standardowe naklejki, jest tam ND:YAG CW/10ps 400W max.




Jak by to tłumaczyć - Praca ciągła / 10 powtórzeń na sekundę (10ps rozumiem jako per second) ?

Google podaje : "Ilość domieszki neodymowej w materiale zmienia się w zależności od jego zastosowania. W przypadku wyjścia fali ciągłej domieszkowanie jest znacznie niższe niż w przypadku laserów impulsowych. Lekko domieszkowane pręty CW można odróżnić optycznie po tym, że są mniej kolorowe, prawie białe, podczas gdy pręty o wyższym domieszkowaniu są różowo-fioletowe. "

Mój wygląda tak:




Wydaje mi się, że jest raczej z tych różowo - fioletowych. Nie mam porównania, gdybyś mógł porównać kolor do swoich prętów byłbym wdzięczny

No i czy w laserze ND:YAG pracującego w CW (Continuous Wave) byłby obecny Q-Switch czekający na maksimum nasycenia / inwersji obsadzeń ? Straszny mętlik w głowie mi się teraz zrobił

Identyfikacji pręta po numerach czy typie źródła mi się nie udała, bo mam tylko zdjęcie tabliczki całej znakowarki, a tabliczka na samym źródle jest niestety uszkodzona Nie wiele z niej się da wywnioskować







Jak mówiłem posiadam cały tor optyczny tej znakowarki (stan maszyny był nieznany) od źródła po głowicę galvo i soczewkę końcową. Zastanawiam się czy dobrze zrobiłem demontując do testów z wyjścia źródła kolimator (tak przypuszczam kolimator) połączony z lustrem 90st dla lasera pomocniczego, markera gdzie padnie wiązka faktyczna. Tak to wygląda i jest montowane bezpośrednio do wyjścia źródła:










Na "lunecie" jest oznaczenie: LINOS 4401-181-000-20 , i można ją znaleźć na portalach aukcyjnych opisaną jako Beam-Expander 4401-181-000-20, 2-8X, 1064nm, 4mm to 31mm.

Wiki: "Ekspandery wiązki to urządzenia optyczne , które przyjmują skolimowaną wiązkę światła i rozszerzają jej szerokość (lub odwrotnie, zmniejszają jej szerokość)."

Zakładam iż ma wiązkę kolimować a nie odwrotnie

Zamówione kondensatory to B32361B2207J050 firmy Epcos (obecnie TDK)










Przyznaje, że kupiłem je trochę w ciemno nie patrząc na parametry prądu itd. Chyba miałem tu trochę farta, bo z grubsza widzę iż się nadadzą ??

Z naklejek nie mogłem odczytać co jest napisane po CW/, teraz już wiem. PS oznacza piko sekundy. Jest to laser neodymowy, który emituje światło w sposób ciągły i ma zdolność do generowania bardzo krótkich pikosekundowych impulsów. Q-Switch robi całą robotę.

Mam 3 rodzaje prętów Nd-Yag o długości 180mm. Te o najmniejszej średnicy (5mm) można porównać barwą do Twojego pręta. Zdjęcia niestety nie odzwierciedlają rzeczywistych barw.


Co do optyki, nie ruszałbym niczego we wnęce rezonatora. Mnie czeka mega wyzwanie bo wnękę buduję samodzielnie.

Kondensatory będą OK.

W moim projekcie zastosuję blok 9 kondensatorów przy napięciu pracy 2kV. 2 palniki w szeregu.

Palniki kupione:




Pierwsze testy palnika na stole. Kondensatory elektrolityczne do testów, napięcie 984V, Trigger wyzwalany ręcznie, sukces. Zasilanie starą przetwornicą ZVS która latami przeczekała w "przydasiach".




Kolejny etap, zasilacz ładowania bloku kondensatorów 2kV. Przetwornica ZVS, Testy udane.




Czas na Trigger + PFN



Gotowa płytka + elementy.




Progres u mnie jest niski ale sukcesywny.

Dyski1 napisał:

Zadanie masz bardzo ułatwione, jest gotowa zjustowana ława optyczna, w komplecie z medium lasera.

Dyski1 napisał:

Co do optyki, nie ruszałbym niczego we wnęce rezonatora. Mnie czeka mega wyzwanie, bo wnękę buduję samodzielnie.

Ułatwione lub nie, zależy jak na to patrzeć. Budując swój laser od podstaw wiesz, co robisz i znasz parametry części, pręta, luster, lamp itd. Dobierasz je. Tu niby jest gotowiec – ale nie wiem, jaki pręt, nie wiadomo, jaka lampa, nie wiadomo, czy ktoś czegoś nie wymieniał, czymś nie kręcił, czy laser chodził do końca, czy był np. powodem wyrzucenia znakowarki – zagadka jedna wielka :(

Powolnym progresem bym się nie przejmował, też mam mało czasu na hobby, ale jak widać, się da :)

Widzę, chłodzenie palników i pręta będzie w 3 osobnych rurkach u Ciebie? Czy to tylko osłony? To będzie woda czy powietrze?

Mnie trochę przeraża ta moja konstrukcja, tzn. praca i impuls wyzwalający w nieizolowanych zaciskach w komorze z wodą.

Udało mi się trochę posunąć do przodu i doprowadzić do pierwszych strzałów :)



Trochę na patencie te test :)



Ale pręt laseruje, lustra raczej ustawione poprawnie, co cieszy No i udało mi się to za pomocą zwykłej "podkówki" od stroboskopu i prostego układu, jak pokazałem. Kondensatory są 4 po 2 szeregowo 220 µF / 400 V, całość wychodzi 220 µF i ładuje się do 650 V DC, zmieniłem rezystory na 2 x 33 Ω / 15 W i diody na 6 A / 1000 V.

No i jakiś tam efekt jest :)

Impuls światła za długi grubo, bo z układu j/w, a i tak laseruje, to tak dla potomności, gdyby ktoś uruchamiał lub budował laser YAG i się zastanawiał, czy za długi impuls światła uniemożliwi akcję laserową – sprawdzone eksperymentalnie, do testów nie przeszkadza, laser powinien strzelić :)

Zanim przykleiłem tę wielką soczewkę, która jest dla długości fali 1064 nm, spróbowałem z 20 mm soczewką od lasera CO2, które pracują też w podczerwieni, ale na 10,6 µm i efekt był podobny – też dla potomności piszę, można na testy użyć od lasera CO2 :)

Nurtuje mnie teraz tryb CW i czy ten mój laser faktycznie tak pracował...

Czyli lampa kryptonowa świeci cały czas chłodzona wodą, a "pulsuje" Q-Switch zmieniając dobroć rezonatora, tzn. krótko mówiąc przymykając drogę optyczną?

@Technik_221 Przepraszam że się wtrącę z drobiazgiem. O ile z laserami miałem do czynienia wiele, wiele lat temu na Uczelni, królowały wtedy rubinowe impulsowe o identycznej zasadzie działania jak YAG, i HeNe malutkiej mocy lasery gazowe. Ale do rzeczy. Palnik ksenonowy wygląda mi na lampę do pracy ciągłej o mocy 1 kW. Podobne lampy były do niedawna używane w kopioramach, których tu sporo naprawiłem, zanim ta technologia zakończyła życie nawet tutaj w Surinamie. O pracy ciągłej tego lasera/lampy ksenonowej, świadczy chodźmy przekrój przewodów ja zasilających. Sugeruje próbę z użyciem zasilacza od ksenonowego palnika lampy samochodowej i sprawdzenie, czy zainicjuje to pompowanie kryształu aż do akcji laserowej. Palnik dostaje impuls kilka kilowoltów na elektrody, a jak odpali napięcie spada do ok. 100V a prąd odpowiednio rośnie. Coś na podobieństwo lamp np. sodowych.
A na marginesie woda destylowana jest zupełnie dobrym izolatorem.

Krzysztof Kamienski napisał:

Przepraszam, że się wtrącę z drobiazgiem.

Nie ma tu za co przepraszać, jestem wdzięczny za każdą pomoc :)

A czy dysponujesz może jakimiś schematami? Albo np. oznaczeniami typów lamp lub zasilaczy?

Po testach na "podkówce" od stroboskopu przysiadłem trochę nad sprawdzeniem stanu palnika, który wymontowałem z lasera.



Zasilanie 650 V DC - zapłon 15 kV brak efektu, zasilanie 1200 V DC - zapłon 15 kV brak efektu. Zasilanie 2 kV 100 mA DC, zapłon 15 kV brak efektu. Potraktowałem ją napięciem zapłonowym AC i DC tak, że niebiesko się na szkle robiło, a i tak ani nie błysła, ani nie było oznak początku wyładowania wewnątrz. Wygląda na trupa i po efektach wewnątrz w porównaniu do innych chyba nawet bez gazu w środku.

No i teraz mam problem, bo:

- nie jestem pewien, jakiego typu lampy szukać (do pracy ciągłej czy impulsowej),
- o długości 170 mm nawet zwykłych xenonek do pracy impulsowej na chińskich portalach brak.

Muszę jakiś zamiennik wymyślić Znalazłem 1 lampę o długości 170 mm do obecnie produkowanych laserów do usuwania tatuaży, ale jest to wersja z kablami, nie jestem pewien, czy uda mi się te kable usunąć i jak to jest zrobione :(

Myślałem, że w najgorszym przypadku wymienię lampę i pręt, dorobię zasilacz, a tu mnożą się problemy :(

Ciężki temat się zrobił z tym uruchomieniem

@Technik_221 Przy takich napięciach palnik nie odpalił ? Na 100% jest uszkodzony i możliwe że to spowodowało zezłomowanie maszyny. Szukaj palnika do pracy ciągłej, bo taki tam jest. Zapytaj Kolegi @Dyski1 gdzie kupił te swoje lampy.

Jestem pod wrażeniem że udało się Tobie uzyskać akcję laserową, super!.
Tak jak przypuszczałem, źródło światła jest wyeksploatowane.

Jakie masz plany co do lasera, do czego masz zamiar go zastosować?.
Lampy kryptonowe lub ksenonowe do pracy ciągłej są ogromnym wyzwaniem, jeśli chciałbyś budować zasilanie od podstaw. Praca impulsowa jest zdecydowanie prostszym rozwiązaniem, kondensatory już masz.

Palniki:
Dostępne są na Aliexpress w różnych wymiarach, kryptonowe i ksenonowe. Z pewnością coś znajdziesz. Palniki które kupiłem to ksenonowe lampy błyskowe z filtrem UV o wymiarach: 8mm średnicy, 140mm przestrzeń pomiędzy elektrodami i 280mm długości całkowitej. Maksymalna energia impulsu 160J w czasie 1ms. Przed zakupem warto dopytać sprzedawcę o parametry.

Schematy:

Praca impulsowa to proste rozwiązanie. Wiele ciekawych przykładów jest omówionych na tej stronie https://www.repairfaq.org/sam/lasersps.htm
Polecam i sam z tej wiedzy korzystam.

Buduję laser Nd-Yag z czystej ciekawości jak to działa. Mam małą grawerkę laserową o polu roboczym 300x300mm, 10W/450nm i moim celem jest wykorzystanie Nd-Yag do znakowania metali lub graweru z użyciem światłowodu i optyki.

Dyski1 napisał:

Dostępne są na Aliexpress w różnych wymiarach, kryptonowe i ksenonowe. Z pewnością coś znajdziesz.

Jest tych palników na Aliexpress sporo, tylko jak wiadomo tu jest gotowa komora i muszę się dostosować z wymiarem, a tam wszystko jest za długie >200 mm albo bardzo krótkie np. 130 mm. Po 3 dniach "eksploracji" azjatyckich giełd znalazłem jedynie to:

Ksenon Flash IPL 7*100*170 mm
/OPT/SHR/E-Light Wysoka jakość / Fabryczny Dirtect



Cechy:

1. Lampa ksenonowa wypełniona jest lampą łukową ksenonową, może przenikać przez trzy sto metrów mgły lub więcej.
2. Ze względu na widmo emisji światła i pasmo absorpcji kryształu YAG: Nd 3, stosunek wykorzystania względnej energii świetlnej jest wysoki i jest to najważniejsze źródło światła ciągłego, stałego lasera YAG do pompowania światła w Chinach.
3. Ogólny czas użytkowania lamp błyskowych laserowych wynosi 300 godzin, w zależności od standardowego przetwarzania lasera, gdy aktualny zestaw rozmiarów i decyduje o żywotności.
4. Chłodzenie obiegowe wody
5. Długa żywotność: najczęściej średnio 200 000 strzałów. Jeśli dobrze na to dbasz, możliwe jest więcej spodenek.
6. Doskonała niezawodność błysku i błysku
7. Stałe wyjście widmowe

Nie ma oczywiście podanego konkretnego typu, napięcia roboczego, dopuszczalnej energii itd. :(

W punkcie 2 piszą o świetle ciągłym, w punkcie 5 o ilości strzałów, też to tak dwuznacznie. Modelu urządzenia, do którego przeznaczona jest lampa, też oczywiście nie ma. Na razie zamówiłem taką, może znajdę jeszcze coś bardziej opisanego parametrami i na zaciski, a nie z kablami.

Dyski1 napisał:

Jakie masz plany co do lasera, do czego masz zamiar go zastosować?.

Mam 2 zastosowania. Jedno to czyszczenie starych znajdek, monet itd. Mam tego sporo, znajomi też byliby zachwyceni taką możliwością. Jeśli dałby radę oczywiście ze względu na moc. Jedna linia przez 1 lustro małego galwo i przejazd stoliczka, blatu ze znajdką przez linię.

Drugie, trochę poważniejsze to strzały przez okienko w substraty w komorze próżniowej w celu precyzyjnego odparowania zadanej ilości materiału. Zbudowałem jakiś czas temu komorę próżniową dla wysokiej próżni 10^-5 Torr > z pompą turbomolekularną, przepustami próżniowymi itd. Poległem na kontroli grubości nanoszonych warstw (filtry optyczne, lustra półprzepuszczalne, warstwy emisyjne itd.), laser z precyzyjną kontrolą energii strzału i ilości strzałów mógłby rozwiązać problem - przynajmniej teoretycznie :)

Dyski1 napisał:

Przyjrzałem się dokładniej zdjęciom Twojego lasera, bo wciąż miałem wątpliwości co do źródła światła. Wygląda na to, że jest to laser CW (Continuous Wave), praca ciągła. Lampa jest kryptonowa tzw. ARC Lamp...
Reasumując: ten palnik nie nadaje się do pracy impulsowej...

Krzysztof Kamienski napisał:

... Szukaj palnika do pracy ciągłej, bo taki tam jest...

Po czym to poznajecie, że ten jest do pracy ciągłej, a ten do impulsowej?

Mają inny kształt elektrod? Jest inne ciśnienie i ilość gazu w środku? Przeglądałem zdjęcia pod tym kątem i nie bardzo wiem, na co zwracać uwagę (opisy na azjatyckich portalach widzicie, jak wyglądają).

Dyski1 napisał:

W poniższym linku jest ładnie opisany projekt zasilania lamp błyskowych lasera Nd-Yag.

https://www.sci-projects.org/blog/high-power-pulsed-ndyag-laser

Postanowiłem przetestować ten układ, nie robiłem cewki formującej impuls, chciałem zobaczyć, jak to będzie działać, a przede wszystkim sprawdzić prąd ładowania i szybkość ładowania i rozładowania kondensatorów foliowych.



O ile rozładowywanie jest ok i czas błysku skrócił się do 5 ms (brak, jak mówiłem, cewki) ...




To ładowanie dyskryminuje zastosowanie takiego układu (MOT, autotransformator) do innych celów niż ręcznie wyzwalane jednorazowe strzały po naładowaniu układu.

Dyski1 napisał:

i moim celem jest wykorzystanie Nd-Yag do znakowania metali lub graweru z użyciem światłowodu i optyki.

To się nie uda, jeśli planujesz wykorzystanie takiego układu, częstotliwość repetycji na filmie jest około 1 sekundy, może nawet nie (nie ustawiałem na stoper, tak z grubsza) - tylko pierwszy błysk jest ok, następne są takie, że "zapalniczką bym lepiej przyświecił", nie ma jak nagrać błysków kamerą oczywiście, ale widać po woltomierzu i amperomierzu, co się dzieje w serii :(

Przy szeregowym podłączeniu kondensatorów i napięciu 1200 V z MOT niewiele się zmienia z wydajnością ładowania. Zastosowałem transformator MOT o mocy 800 W, w pierwszej próbie zasilany 60 VAC, w drugiej z połączeniem w szeregu kondensatorów 120 VAC, co dawało na wyjściu prostownika około 1250 V DC. Autotransformator 0-270 V 10 A, moc znamionowa 2,5 kW.

Po trudnych poszukiwaniach ustaliłem w końcu, jaka lampa ma być w tym laserze, a nawet znalazłem ją w sklepie w 2 miejscach. Jest to faktycznie lampa do pracy ciągłej, łukowa kryptonowa lampa wyładowcza, i niestety kosztuje 950–1050 zł + przesyłka :(





Czas życia takiej lampy to około 300 h. Nie mam do niej zasilacza, co pewnie przełoży się na kolejny tysiąc złotych :(

I tak sobie myślę i poszperałem, czy nie lepiej zainwestować w moduły pompujące 808 nm?





Bardzo dużo przemawia za. Czas życia około 5 razy dłuższy niż lampy, a sprawność konwersji przy 808 nm ND:YAG literatura podaje na poziomie 10–15%.

[...] The result is an overall electrical efficiency for a tungsten lamp pumped laser of about 0.5%, which increases for
arc lamp pumped systems to about 2–3% and diode-pumped lasers achieve around 10–15%. [...]

Cena tych modułów na dzień dzisiejszy to około 450 zł (200 W), 550 zł (250 W), 650 zł (300 W). Zasilanie tańsze i prostsze do zrobienia niż w przypadku lampy. Dwa moduły po 250 W dałyby moc wyjściową lasera w granicach min. 50 W, co by mnie satysfakcjonowało.

Czy ktoś ma doświadczenie w pompowaniu pręta ND:YAG takimi modułami?

Na coś trzeba zwrócić szczególną uwagę?

Jakieś pułapki ukryte?

W końcu trochę wolnego czasu i można podłubać.

Koncepcja pompowania diodami laserowymi jest dobra, a wszystkie aspekty opisane są w książce Solid-State_Laser_Engineering, o której wspomniałem w jednym z moich postów. Na stronie 393 są informacje o pompowaniu medium diodami laserowymi.

Tak naprawdę możemy się wymieniać doświadczeniami teoretycznie i po części z praktycznych doświadczeń. Temat laserów jest dość trudny, nie wspominając o falowości, modach, optyce laserowej. Tego szkoła nie uczyła, pozostaje kopanie w sieci.

Odnośnie lamp kryptonowych ARC, lamp kryptonowych i ksenonowych Flash. Niestety wszystko kiedyś się zużyje. Lampy ksenonowe które kupiłem i jak sprzedawca twierdzi, są w stanie pobłyskać 1 000 000 razy i podobno wytrzymują pojedynczy błysk o energii 160 J. Wyładowanie leci w setkach amper przy pojedynczym błysku. Z moich wyliczeń wychodzi, że przy częstotliwości błysku 5 Hz lampa popracuje sobie w okolicach 55 godzin, to smutne ale rzeczywiste.

Alternatywa zastosowania stosu lub pojedynczych diod laserowych MCC 808 nm jest jak najbardziej na miejscu. Tylko zauważ, że w tej sytuacji zachodzi konieczność chłodzenia medium laserowego oddzielnie, a diod laserowych oddzielnie. To niestety będzie bardzo trudne w przypadku Twojego lasera. Pewnie zauważyłeś na jednym z moich zdjęć elementy metalowe z rurkami. Te podzespoły pochodzą z wnęki lasera pompowanego diodami MCC. Pręt jest umieszczony wewnątrz szklanej rurki w której przepływa chłodziwo. Diody MCC są zbudowane z warstw w których wykonane są malutkie kanaliki do chłodzenia cieczą. W chłodzeniu stosuje się mieszankę wody demineralizowanej z dodatkiem glikolu.

Załóżmy, że decydujesz się na pompowanie diodami MCC. Stosy raczej odpadają, ponieważ pręt wymaga pompowania bocznego. Lepszym rozwiązaniem jest umieścić wzdłuż pręta rząd lub kilka rzędów szeregów diod. Należy to przeliczyć i dopasować energię optyczną diod. Do obliczeń potrzebne są parametry medium laserowego: powierzchnia, % domieszkowania jonami neodymu, ilość atomów w powierzchni, energia wzbudzenia dla pojedynczego atomu × ilość atomów, to jest laser 4-poziomowy. Wtedy można dopasować moc pompy i wyliczyć średnią moc akcji laserowej w medium. Doktoratu z wiedzy i budowy laserów nie robiłem, przynajmniej jeszcze .

Diody MCC 808 nm 1,75 V/50A mam w rezerwie i z pewnością wykorzystam je do pompowania medium w przyszłości, zasilacz zamówiony, czekam na przesyłkę. Na chwilę obecną dostały tylko 15A.

P.S. Edytowałem post, interpunkcja

Technik_221 napisał:

Mają inny kształt elektrod?

Lampy CW mają jedną elektrode (chyba katodę) stożkową, drugą sferyczną, Szpic ułatwia jonizację.
Jak go odpalisz CW (na fali ciągłej) to nie dawaj żadnej przesłony (otworka pinhole), a q-switcha nie wysterowuj, ale niech pozostanie w torze optycznym. Tematem 27MHz zajmiesz się później, bo to potrzebne dopiero w specyficznych przypadkach, gdy reszta lasera już działa.

Ta szybka pomiędzy prętem a lampą to może być albo kierunkowanie przepływu wody - jeśli wlot i wylot na tym samym końcu do komory, albo odzysk UV poprzez re-emisję w świetle widzialnym, taka poprawa sprawności (leciutka). Wtedy to szkło z domieszką Samaru i w UV jarzy się na zielonkawo.

Woda musi być dejonizowana w obiegu i jeśli masz jakąś chłodnicę w obwodzie to filtr musi cały czas pracować bo woda powoli zacznie przewodzić prąd i robi się korozja i słaby start lampy.

KIedyś robiłem zasilacze do takich, start lampy kryptonowej trudniejszy niż błyskowej Xenon, ale się da.
Powodzenia ... i ostrożności !
Pio.