Comments 112

Здорово, теперь возьмите металлическую пластину толщиной с монету и сделайте из неё перфокарту. Вечная перфокарта будет, миллиард считываний выдержит и не порвётся.

… только читаться электрическим способом не будет, исключительно оптическим.

Почему не будет? Достаточно простое решение:
Контакт ползет по перфокарте — ток есть, ноль.
Контакт провалился в отверстие и пошел по непроводящей подложке — тока нет — единица.
Главное, обеспечить размеры контакта относительно размеров отверстия, чтобы он успевал пройти некоторый участок, не касаясь краев отверстия, либо обеспечить изоляцию контакта, чтобы провалившийся в отверстие контакт был изолирован от краев отверстия.

Кстати, отличную идею подкинули. При желании можно тонким сверлом заколхозить «вечную» дискету с данными.
«Запах озона», на самом деле, запах оксидов азота. Озон не пахнет, хотя он тоже активно образуется под действием УФ-излучения и электрического поля.
А вообще, фотографии напомнили детство — один родственник работал последовательно в нескольких советских исследовательских организациях, занимавшихся лазерной тематикой, и подобного хлама у него дома всегда было полно — поврежденные зеркала, механизмы юстировки, керамические высоковольтные конденсаторы, провода и кварцевые трубы.
Про запах википедия пишет — «Запах — резкий, специфический «металлический» (по Менделееву — «запах раков»). При больших концентрациях напоминает запах хлора. Запах ощутим даже при разбавлении 1:100000.». Кому верить?
У озона есть запах — по крайне мере он ощущается при химическом получении озона (из пероксида бария)
И от запаха тетраоксида азота он сильно отличается. Хотя, может тетраоксид в очень низкой концентрации и будет пахнуть похоже, но мне кажется нет
Если «тетраоксид», то тогда уж «диазота». Потому что тетраоксид азота — это уже какое-то слишком теоретическое вещество
Диоксид азота — это продукт его разложения. А ракетчики говорят «азотный тетроксид», или, для дезы или по привычке, называют его неправильно «амил».
Я думаю, о разложении речь вообще не идёт, так как реакция идёт в обе стороны, и диоксид находится в равновесии с тетраоксидом диазота. И, казалось бы, причём здесь ракетчики…
диоксид находится в равновесии с тетраоксидом диазота

Верно. А точна равновесия зависит от температуры.
И, казалось бы, причём здесь ракетчики…

Т.е. что значит «причём»? Кроме них он, мало у кого встречается.
Я думаю, он встречается в выхлопе автомобилей (см. обсуждение чуть ниже).
Очевидно нет, в следовых количествах встречается уран в питьевой воде, а здесь речь идёт о десятках миллионов тонн выбросов ежегодно.
Ниже по комментариям указаны «оксиды азота». Без конкретизации про АТ.
Оксиды азота при небольшой концентрации по запаху скорее похожи на хлорку. В реальной жизни придают характерный аромат выхлопу дизеля
Концентрированный раствор марганцовки похоже пахнет и некоторые дезинфицирующее средства. Я всегда думал, что это запах одноатомного кислорода.
В детстве мы поджигали помойки следующим образом. Брали полиэтиленовую пробку. Наливали туда концентрированной серной кислоты (тогда свободно продавалась в хозмагах). Сыпали туда марганцовку и аккуратно размешивали стеклянной палочкой. Потом аккуратно ставили «сосуд» в помойку, отходили (типа мы тут нипричем) и ждали когда кто-то выкинет мусор. Смесь соприкасалась с органикой, происходил маленький фейерверк, а толпа малолетних оболтусов укатывалась от смеха, мол это не мы, это бабулька помойку подожгла!

Так вот. Когда бодяжили кислоту с марганцовкой, я прекрасно помню как пахло. Окислам азота там взяться было просто неоткуда. А вот марганцевый ангидрид (Mn2O7) вполне себе разлагается с выделением озона. С окислами азота тоже прекрасно помню. Химичить в детстве я обожал. У них запах совершенно другой. У озона (марганцовка с серной) он скорее металлический. У окислов азота едкий и какой-то «жирный». Кто нюхал, точно никогда не спутает.
Потрясающая статья, огромное спасибо! Скажите, разве рубин — это не оксид алюминия? И ещё: не будут ли мешать скошенные торцы большого рубина с последней фотографии?
Нет, мешать не будут, хотя и заставят строить «изогнутый» резонатор вместо прямолинейного, поскольку свет на этих торцах преломляется.
Насколько я помню, торцы специально скошены под углом Брюстера, чтобы минимизировать отражения луча при выходе из кристалла.
Рубин — действительно Al2O3. Красный цвет дают ионы хрома, собственно необходимые для работы лазера. Видимо совсем красный рубин не подходит, может по указанной автором причине — «у рубина есть крайне нехорошее свойство поглощать собственное излучение на длине волны генерации».
Для примера сапфир — тоже оксид алюминия, Вики подсказывает, что с примесями титана и железа. Применяется как подложка для создания структур типа AlGaAs или AlGaN.
Торцы стержня скошены под угол Брюстера — угол наименьшего отражения от поверхности.
Просто такой стержень выдаёт поляризованное излучение. А резонатор нужен конфокальный (в данном случае — полуконфокальный).
Спасибо большое; всегда с удовольствием читаю Ваши статьи, а результат описанный именно в этой, я считаю лучшим косплеем laser rifle из Fallout.
Да и Нобелевскую премию за изобретение лазера присудили Ч. Таунсу, а не ему, которая должна была принадлежать ему по праву
Ну, нобелевскую премию Таунсу дали даже не столько за разработку мазера за пять лет до Мейнмана, сколько за, цитирую, «фундаментальную работу в области квантовой электроники, приведшую к созданию излучателей и усилителей на мазерно-лазерном принципе».
На фоне вашей данной публикации статья из Вики о комплексе "Сжатие" выглядит
довольно-таки несуразно.
Можно попросить прокомментировать некоторые моменты из Вики?
Типа:
— посеребренные торцы рубина (ради компактности, но в минус надежности?)
— «Вокруг рубинового стержня в форме спирали были обвиты ксеноновые импульсные газоразрядные лампы-вспышки для освещения кристалла»…
— какая же там была батарея конденсаторов?
— как излучение одного лазера умудрялись поделить аж на «12 каналов» с разными
длинами волн?
И пожалуй, главный вопрос:
— чисто теоретически, сколько можно было получить выходной мощности с
такого рубинового стержня (весом в 30 кг.) В одной точке, а не разделенным
на «12 каналов».
Достоверной информации в открытых источниках по содержавшейся в этой машине лазерной установке нет. Поэтому описанное в статье в педивикии ИМХО сплошные домыслы. Что там было на самом деле внутри — можно лишь предполагать.

Про разные длины волн скорее всего вранье. Деление на 12 каналов возможно стандартными методами геометрической оптики. Единственное что возможно могло быть — это установка удваивающих частоту кристаллов в некоторых каналах, тогда действительно можно получить длину волны вдвое короче основной. Тогда получалось уже излучение двух возможных длин волн, но не 12ти. Получение более высоких порядков (гармоник) уже очень неэффективно. Про рубиновый стержень массой в 30 кг скорее всего тоже вранье — насколько я знаю готовых лазерных кристаллов таких размеров не выпускали — кишка была тонка. Такого размера существовали только неодимовые стекла, и сейчас существуют. Если принять величину массы АЭ за истину то скорее всего там было неодимовое стекло. А с АЭ из высокоэффективного фосфатного неодимового стекла можно было бы получить десяток-два килоджоулей при массе конденсаторной батареи до 10 тонн, реально хватило бы и 5т. Если все же вообразить, что там был кристалл рубина, то выходная энергия с него ограничилась несколькими килоджоулями, скорее всего порядка 5 кДж +-два пятнистых удава.

Торцы кристалла ещё помимо компактности серебрили чтобы упростить обслуживание установки — не нужно поддерживать «строй» оптического резонатора, подстраивать зеркала итп. В ряде случаев это важно, например когда аппарат\установка находится в пользовании у неквалифицированного персонала.
Ещё интересен вопрос, где взяли изначально рубиновый стержень. Там ведь совсем не природный рубин. Лазерный рубин сильно светлее. Его специально делать надо. Где же его взяли для самого первого рубинового лазера? Это ж надо целую промышленность запускать по изготовлению таких вещей.

Что касается зеркал- разве в лазерах не используют зеркала с многослойным диэлектрическим покрытием (обратно просветлению оптики) с высоким коэффициентом отражения (99.9%)?
В 50ые годы искусственные рубиновые кристаллы уже использовали в квантовых парамагнитных усилителях СВЧ в радиотелескопах, но даже если я ошибаюсь, то промышленность по выращиванию искуственных кристаллов уже была. Диэлекрические зеркала конечно же сейчас применяют, но на момент изобретения лазера технология ещё не была отточена, поэтому серебрили торцы стержня.
Как я писал выше, отражатели конечно многослойные, например для микрорезонаторов это по 10-15 слоев lambda/2 (пар чередующихся веществ толщиной четверть д.в.).
Как пример, это могут быть давно известные в микроэлектронике слои оксида гафния вперемешку с ещё более давно известным оксидом кремния.
Такой резонатор получает хороший коэффициент отражения в широком диапазоне длин волн (а не только на конкретной lambda).
Искусственные рубиновые кристаллы в то время уже выращивали методом Вернейля (нагрев с помощью водородно-кислородной горелки) для подшипников часов и других точных приборов.
Рубины делали с 70-х годов 19-го века. Может не такие качественные как нужны для лазеров (тут важна высокая однородность) но тем не менее. А серьёзная промышленность кристаллов начала развиваться с 30-х годов, когда радиотехника потребовала в массовых количествах кварц. Так что к 60-м получение качественного рубина большой проблемы не представляло. Да, не дешево. Но и ничего особенного.
Поскольку спиральные лампы в СССР были редки, то пошли по пути использования тех ламп, которые есть в достаточном количестве.
Странно, что в лабораторных установках ориентировались на промышленные лампы. Одно время я собирал литературу по импульсному фотолизу (flash photolysis): во многих публикациях описывались самодельные лампы. Судя по этим описаниям сделать такую лампу в лабораторных условиях не является трудной задачей.
Самостоятельно в лабах лампы действительно делают, но только в том случае, если надо иметь преимущества по сравнению с промышленно выпускаемыми. Например, когда надо получить особо короткие вспышки определенного спектра. По требуемым временным параметрам для накачки рубина вполне подходят промышленные лампы, а для накачки красителя, уже действительно могут понадобиться специальные лампы которые проще сделать самому.
Если какая-то часть кристалла остается незасвеченной, то она начинает поглощать излучение, которое усиливается в засвеченной части и эффективность лазера сильно снижается. Обусловлено это трехуровневой схемой атомов хрома в рубине. По этой же причине у рубина очень высокая пороговая энергия накачки.


А разве это не свойство всех активных сред? Если вероятность поглощательного перехода меньше вероятности такого же излучательного, то как получится инверсная населённость уровня (если уровень быстрее освобождается, чем наполняется )? И разве это не равновероятные процессы?
И разве трёхуровневая схема как-то влияет на это поглощение? Она ведь влияет только на энергию фотона накачки (которая hv) и на тепловыделение внутри элемента (как разность энергий между начальным уровнем и метастабильным).
Если вероятность поглощательного перехода меньше вероятности такого же излучательного, то как получится инверсная населённость уровня (если уровень быстрее освобождается, чем наполняется )?


Если система накачки не успевает загнать атомы на метастабильный уровень относительно скорости рекомбинации на основной — то лазер не работает. Поэтому скорость накачки должна быть быстрее чем опустошение метастабильного уровня.

В трехуровневой схеме возбуждение метастабильного уровня возможно и путем поглощения фотона который излучается при опустошении оного — потому, если часть кристалла не засвечена лампой (более коротковолновым излучением, относительно генерационного лазерного), то она начинает поглощать фотоны с длиной волны генерации и усиление в кристалле уменьшается.

Но это не точно) Возможно есть другие механизмы про которые я не знаю.
Поэтому скорость накачки должна быть быстрее чем опустошение метастабильного уровня.


Да нет, речь не об этом. Речь о том, что переход с метастабильного уровня на основной и обратно равновероятен, а потому любая активная среда всегда будет поглощать собственное излучение.
Здесь закралась ошибка. Для того, чтобы произошел переход, с поглощением ли фотона, или с излучением, нужно чтобы на исходном уровне была хоть какая-нибудь населенность. Все лазерные среды работающие по четырехуровневой схеме не поглощают свое излучение, т.к. населенность нижнего уровня для соответствующего перехода близка к нулю, за счет очень малого времени жизни.
А, точно. Нужна же ещё населённость уровня. :) Вот тот же лазер на парах меди с самоограничением за счёт большого времени жизни промежуточного уровня.
Да, механизм именно такой. Поэтому более эффективна четырехровневая схема, как в иттрий-алюминиевом гранате (YAG) с неодимом.
Видео бы испытания, со звуком. Интересно с каким звуком это происходит. Ну и главное как это выглядит, засечет ли луч камера.
А если применить какие нибудь фильтры? Я в оптике плохо разбираюсь, но если есть очки что не пропускают лазерное излучение (привет Алику и его лазерам/станкам/прочему), то неужели нету подобного для камер. Чтоб увидеть луч?
Луч не видно, потому что ему отражаться в воздухе не от чего. Дунуть на него паром из дыммашины/вейпа, станет виден.
Повторюсь — при съемке идет сильная паразитная засветка белым светом от ламп-вспышек которые нужны для накачки лазера. Если яркость паразитной засветки больше чем «полезной», то сколько ни фильтруй, ни дуй, ни плюй — заснять не получится. Единственный выход — сделать кожух который полностью закроет квантрон с лампами, тогда паразитной засветки не будет и можно будет поймать луч на камеру. Но на тот (и этот) момент руки его сделать не дошли.
Нет, это само-собой. Я имею ввиду, что даже в случае отсутствия засветки увидеть луч лазера в воздухе может быть сложно.
А если отойти от лазера на несколько метров? Свет от накачки рассеется, а от лазера — нет. Мне кажется вполне можно с помощью дыма/пара засечь.
от энергетичности же зависит, ионизация, рассеивание, вот это вот всё
Если спектр лазера соответствует скажем ионизации внешней электронной оболочки углерода, азота или кислорода (переводу электрона выше энергии уровня n = inf), то поглощение будет заметным. Например для кислорода это 13.6 эВ. но я тут беру атомарный. Энергия разрыва молекулы будет немного другой, а после этого по идее атомарный газ опять объединяется в молекулу с излучением той самой длины волны.
Соответственно видимый свет атомы точно не ионизирует, будет например обычное рассеяние с законом по Рэлею. Тут длина волны до 695 нм, то есть красный свет и рассеивается относительно слабо.
Но наверное разные компоненты воздуха будут поглощать по разному, вот скажем нашел про водяной пар. Пик поглощения правда дальше — от 700 до 740 нм.
кмк луч любого лазера можно визуализировать, даже 10мкм углекислотного, вопрос только в мощности
если мы не в чистой комнате, помимо азота, кислорода, аргона, углекислого газа и водяного пара всегда будут присутствовать разнообразные микрочастицы
заизолировать накачку, в тёмной комнате выставить 1-2-секундную выдержку на штативе и всё получится
Вопрос в мощности и селективности воспринимающего свет вещества. Если наш условно говоря «тепловизор» может «накопить» сигнал на длине волны 10.6 мкм, значит что-то снять выйдет.
Вопрос немного не по теме, именно про микрочастицы. Вот есть скажем вещество InSb с шириной 0.17 эВ (это соответствует 7.3 мкм). А по идее в наночастице металла из не очень хороших проводников должна возникать запрещенная зона, может выйдет подобрать чуть меньше, чтобы поглощать излучение углекислотного лазера.
В зависимости от размера, места покупки и от везения — от одной до пары десятков тыс руб. Реально найти в пределах 5-8
Ищите лучше на неодимовом стекле или YAG:Nd, они более распространены. Но они светят в ближнем ИК 1,064 мкм, глазом не видно
Мой вопрос, скорее всего, очень глупый и меня заминусуют.
Что мешает наращивать мощность накачки с тем же кристаллом?
Во-первых перегрев (до определенного предела решаемо), во-вторых — то что происходит насыщение. Число активных атомов в кристалле конечно — когда задействованы все, то дальше уже не выжать ни капли.
Что-то мне подсказывает (наверное, математика), что потребуется мощность (желательно лазерного же излучения, желательно нужной длины волны) едва ли не превосходящая получаемую :(

Поправьте меня, если я ошибаюсь.

Тут и так реальный КПД смешной.
> Порог генерации упал до 900 Дж
А выходная энергия, судя по количеству выстрелов для пробития пятака… не могу точно ткнуть пальцем, но явно меньше 9Дж / имп.
Итого печальный 1%, но зато корегентного!
Современные лазерные диоды иронично улыбаются в сторонке, хотя такую мощность импульсом им и не выдать.

На современных материалах же можно получить более интересные мощности. Но страшно =)
Чтобы пробить наш пятак, нужно всего-то испарить сталь. Нашел вот инфу — толщина полтора мм, можете прикинуть плотность — обычная ли это нержавейка.
Что мешает излучению снимать инверсную населенность быстрее, чем мы накачиваем среду? Другими словами, при любой разумной скорости накачки насыщения не удастся достигнуть, т.к. излучение внутри резонатора будет снимать инверсную населенность быстрее, чем она будет восполнятся накачкой. Разве не так?
Отличная статья и похвальный энтузиазм!
К вопросу больших активных элементов…
Где-то на складах у коллег вот такие видел, если интересно, могу узнать, может ещё не выбросили. Маркировка ЛГС-247-1.5 была, но мне это ни о чём не говорит)
Бревно внутри

Очень классно увидеть статью данного типа. Классно описано, я учусь в университете на кафедре корреляционной оптики, как оптотехник. На счет рубиновых лазеров учил и то что пятак пробивает, но на виду не видел. Но теперь видел) Спасибо.
А такой вопрос: вы на фотографии в той же комнате, что и лазер. А какие средства защиты используете? Ведь если блик от такого попадёт в глаза, то уже всё
Использую специальные защитные очки со специальным паспортом.

спойлер
Возможно, о вопросах лазерной безопасности будет отдельная, более занудная статья.
«Респект и уважуха!!!» )) Как будто в аспирантской молодости побывал. Спасибо.
Лет 30 назад было много экспериментов с ГОР-30. Активный элемент там был (если не ошибаюсь) как раз рубиновый стержень 16х300. Вот 30 Дж в максимуме и можно было получить в свободной генерации. Про 100 Дж даже и не мечталось.
Позволю усомниться все же в размерах стержня у ГОР-30. Вот у ГОР-100 точно был стержень с 16*240 (окрашенная часть), так как известно из инструкции. Жаль, что это у Вас было давно, так бы попросил фотографии этого лазера для истории, они очень редки сейчас.
Жаль, что за ненадобностью подробности забылись — кто же знал ))
1. Уже сомневаюсь, что это был ГОР-30, а не ГОР-100М.
image
2. Удивлён — действительно фотографий ГОРов не много.
image
3. Во всех случаях — активный элемент помнится равномерно окрашенным и без скосов
image
4. Почему-то по фантомным воспоминаниям АЭ больше, чем 24 см, но тут уж…
Приходилось работать с ГОС-1000, так там АЭ был, наверное, метровый и диаметром сантиметров 3-5 ))
5. До кучи…
image
image
6. Не хватает фото пульта управления ((
По поводу сколов — может и есть смысл сколоть под уголом Брюстера, тем более — если этот кристалл потом всунуть в кольцевой резонатор.
Плоские параллельные — это был бы обычный Фабри-Перо, но может для цилиндра конфокальный/полуконфокальный вариант полезнее будет.
Спасибо за фотку этикетки! Почему-то в этикетке на мой стержень вообще ничего толкового не написано, только «соответствует параметрам». Нет ни величины концентрации хрома, ни генерационных параметров.
Ну, и славно )) А вот теперь уже интересно как «считали» энергию накачки. Я о том, что больше 30 Джоулей на выходе не получалось, а тут аж 106! Банки, лампы, отражатели, юстировка должны быть идеальными!
Для паспорта энергию генерации определяли экспериментально, насколько я понял. Возможно ещё выходная энергия зависит от подбора пропускания выходного зеркала резонатора и довольно чувствительна к форме светового импульса накачки.
С энергией генерации примерно понятно — померили, допустим, ИТК-1Н.

Я про энергию накачки.
Так а энергию накачки просто фиксируют по напряжению и емкости конденсаторов, которая привела к измеренной энергии генерации.
Это и грустно, т.к. 100 Дж на кустарном отражателе не получить, если уж в стандартной комплектации при юзаных лампах и посеребрении не получалось. А в паспорте КПД менее 1% при, надо полагать, идеальной конфигурации.

Вообще, конечно, мегакруто. Единственное, для обывателей непонятно, откуда исходники. "Как построить лазер? Возьмите детали старого советского лазера..."


Откуда все это берется? Можно запросто пойти и купить запчасти для лазерной устновки?

У автора — списанные из лаборатории детали. А так, да, всё продаётся.
Все продается — относительно недорого по барахолкам, дороже — на ебэе, еще дороже и новое — у китайцев, совсем дорого — у фирм -производителей.
А у китайцев как найти рубиновый стержень? А то что-то на том же али ничего не могу найти.
На али и не будет, на алибабе иногда бывает, но т.к. в настоящее время рубиновые лазеры редки, кристаллы к ним тоже редки.
Класс. Интересная статья. Спасибо.
P.s. Обожаю такие изобретения. Это вам не на Али светодиоды покупать. )))))
А вот и желаемый результат – сквозной пробой пятака.

Есть видео, где его пробивают? Друг очень просит :)

Очень рад, что занавесочки пережили-таки искорки =)

Статьи — супер. Конкретно этой не хватает лишь схемы блока питания (хотя бы примерной) с небольшими пояснениями (было бы совсем круто).

Моё уважение.
Планирую, когда сделаю нечто большее чем «подключить к БП готовую трубку», а именно хочу попробовать трубку самостоятельно сделать.
балластный дроссель который включается для ограничения импульсного тока через лампы
А какой критерий выбора индуктивности, если не для лазера, просто — максимально «пыхнуть».
На ИФК-2000 в паспорте кроме скромной таблицы ёмкости конденсаторов/напряжения не припомню. И при каких мощностях нужно начинать беспокоиться?
В паспорте на лампу обычно есть т.н. «фактор нагрузки» — некая безразмерная величина, которая формируется из взаимовлияния энергии вспышки, длительности вспышки, частоты повторения вспышек. Следовательно режим работы лампы должен подбираться так, чтобы величина «фактора» не выходила за допустимые пределы. Более подробно об этом можно почитать в книге Маршака «Импульсные источники света», там же насколько помню была и формула вычисления фактора.
Only those users with full accounts are able to leave comments. Log in, please.