УДК 621.375.8

Автоматизированный твердотельный лазер на красителях с изменяющимся диаметром поперечного сечения выходного излучения

Деулин Б.И., преподаватель

Орловский технологический техникум, Россия

В работе представлена функциональная схема автоматизированного твердотельного лазера на красителях с автоматическим изменением поперечного диаметра выходного излучения, которое осуществляется с помощью телескопических линз

В процессе своего развития, человеческое общество прошло путь от добывания средств существования к их производству. С момента такого перехода началось противостояние человека окружающей его среде. С развитием средств производства, это противостояние постоянно усиливается и проявляется в виде повсеместного загрязнения природы. Наиболее распространены такие загрязнители как зола и пыль различного состава, оксиды металлов, соединения серы, азота, фтора, хлора, аэрозоли и прочие вещества. В силу того, что человек сам является биологическим существом и окружающая среда это место его обитания, то он подвергается воздействию тех же вредных веществ, которые загрязняют природу. Это ведет к различным негативным последствиям. Поэтому необходим периодический мониторинг состояния окружающей среды на наличия в ней вредных веществ. Мониторинг проводится различными методами, среди которых получили распространения лазерные оптические методы контроля.

Прогресс и развитие таких методов во многом зависит от модернизации и совершенствовании лазерных источников света. В настоящее время, распространение получили лазеры на органических красителях, т.к. они способны  работать во всей видимой области спектра. В работе [1] был предложен автоматизированный лазер на красителях, способный автоматически устанавливать требуемую длину волны выходного излучения. Однако, в ряде случаев, кроме вышеперечисленных функций, может потребоваться изменение диаметра поперечного сечения выходного излучения.

Материалы и методы исследований. На рис.1 представлена функциональная схема твердотельного лазера на красителях с автоматической установкой требуемой длины волны выходного излучения и с возможностью изменения диаметра его поперечного сечения.

Результаты и обсуждения. В устройстве используются активные лазерные элементы, дискообразной формы активированные красителями.

Рис. 1 - Автоматизированный твердотельных лазер на красителях с изменяющимся диаметром поперечного сечения выходного излучения:

1- зеркало; 2 - интерферометр; 3 - стойка; 4 - линза; 5 - лазер накачки; 6 - призма; 7 -выходное зеркало; 8 –стойка с телескопическими линзами; 9 - светоделительное зеркало; 10 – фотопреобразователь; 11 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 12 - шаговый двигатель; 13 – шаговый двигатель; 14 – электромагнитное  реле; 15 - ключ; 16 – ключ; 17 – электромагнитное реле; 18 – ключ; 19 – ключ; 20 - счетчик импульсов; 21 – счетчик импульсов; 22 - генератор импульсов; 23 - ключ; 24–цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП); 25 – компьютер. 

Данные элементы заключены в стойку 3, устройство которой дано в [1, 2]. Установка требуемого диапазона выходного излучения, осуществляется путем активации лазерного элемента с соответствующим красителем. Это происходит за счет поворота стойки 3 на требуемый угол путем вращения шагового двигателя 15. Установка требуемой длинны волны из данного диапазона, реализуется  с помощью автоматического интерферометра 2, управляемого компьютером 25, через ЦАП 24.

Изменение диаметра поперечного сечения выходного излучения, осуществляется с помощью телескопических линз, рис.2.

Рис. 2 - Телескопическая линза: S₁ – входной световой пучок,  S₂  - выходной световой пучок

Телескопические линзы преобразуют пучок параллельных световых лучей площадью поперечного сечения S₁ в выходной пучок, площадью поперечного сечения S₂. Диаметр поперечного сечения, падающего на линзу светового пучка, может быть увеличен или уменьшен на ее выходе.

Телескопические линзы расположены в стойке 8. Ее устройство подобно стойке 3. Необходимый диаметр выходного излучения устанавливают путем подбора соответствующей линзы, за счет поворота стойки 8. Вращение стойки 8 осуществляется  шаговым двигателем 12. Управление шаговыми двигателями 12 и 13 реализуется с помощью автоматизированного привода, состоящего из элементов  12-25, и подробно описано в работе [3]. В устройстве предусмотрена возможность контроля мощности выходного излучения с помощью элементов 9-11. Следует учесть, что изменение диаметра лазерного луча приводит к изменению его интенсивности [4].

Выводы. Данное устройство способно автоматически устанавливать требуемую длину волны выходного излучения, изменять диаметр его поперечного сечения и интенсивность.

Библиографический список

1. Деулин, Б.И. Автоматизированный твердотельный лазер на красителях
   // Симферополь: издательство КФУ, «Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия». 2015. Т. 1 (67). № 4. С. 109-118.
2. Деулин, Б.И., Филиппов В.В. Автоматизированная стойка-радиатор для твердотельного лазера на красителях // Известия ВолгГТУ, серия «Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь»,  № 11 (176). Т. 12,  2015. - С. 70-74.
3. Деулин, Б.И. Автоматизированный  электропривод для управления двумя шаговыми двигателями от одного генератора импульсов // Орел: издательство ОрелГАУ, «Агротехника и энергообеспечение»  № 3 (12), 2016. – С. 46-51.
4. Деулин, Б.И. Влияние изменения площади поперечного сечения лазерного луча на его интенсивность // Известия ВолГТУ: межвуз. сб. науч. ст. №20 (123). Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении». – Волгоград: ВолГТУ, 2013. – С. 99-102.

1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
   
2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
   
3. Комплексное использование природных ресурсов
   
4. Современные вопросы геологии
   
5. Физика горных пород
   
6. Новые технологии в природопользовании
   
7. Применение современных информационных технологий
   
8. Экономические аспекты недвижимости
   
9. Мониторинг использования объектов недвижимости
   
10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ