Láser nd:yag

Mi láser de neodimio yag.

He usado una barra al 1% dopada de 76 x 5 milímetros.
Cavidad resonante sputereada con oro, y espejos de oro, uno al 99% reflectante y otro cóncavo 50% reflectante. , pero después de unos pulsos, el espejo cóncavo de plástico se estropeó del calor del láser.

La energía a la lampara flash es de unos 40 julios, 350 voltios y 675uFaradios.

00Con espejo plano 99% y 40%

 

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Unas vistas del láser, y de la cavidad resonante, sputereada con oro

Pruebas con diferentes espejos de salida, de 20, 40, 60, 70 y 80%, espejo trasero de 99% todos de oro.

Hice varios espejos con diferentes cantidades de oro, los valores de reflectancia son aproximados.

el00el01La base de tiempo y potencia era de 350 voltios, 900uFaradios, salida laser con espejo 2 - 40%

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Espejo 1, 2, 4 y 5 (el tercer espejo se me perdió ^_^), pero el óptimo se ve que es el segundo.

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Primera sin espejo de salida, segunda el 1-20%, tercera 2-40%, cuarta 3-60%

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primera foto 4-70%, segunda 5- 80%, y última foto los diferentes impactos sobre PVC de cinta aislante negra.

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Aquí los diferentes espejos, y el montaje para sputerearlos con oro.

Pruebas con menos capacidad y más voltage, pulsos más cortos pero igual de potentes.

Una vez visto, pues probé pulsos con menos capacidad a ver si había salida láser:

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Un condensador de 390uF, 350 voltios, la salida láser es algo más estrecha y menos potente, no llega a agujerear la cinta aislante o PVC.

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600 voltios, 235uF, pulso más corto y potente. marca el PVC.

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235uF a 700 voltios, más energía, marca bien el PVC, la vista de la salida laser es ampliada, abajo en la foto hay el tiempo de duración del pulso.

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1000 voltios, 90uFaradios, pulso de flash de algo más de 1mS y salida láser de unos 40 uS, pero el pulso es igual de potente que con un pulso largo , la potencia serán similares pero la energía por pulso será mayor.
Energía en la lampara flash de 45 Julios. Salida laser desconocida.

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Estos pulsos son a 1000 voltios y 90uF, 45 Julios de energía en la lampara flash.

19 de Abríl del 2009

Viendo las limitaciones del láser, desde la lampara flash, hasta el diseño pequeñito que no me permite poner ni Q-switch ni polarizadores, pues me puse manos a la obra a montarlo en una caja más grande.

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Parte interior del láser, con el interruptor Q-switch, un motor con un doble espejo de oro, girando a unas 5000 rpm aproximadamente.

ndyag2-03Con la tapa y cerrado, la caja era de un proyector láser de discoteca, pero ahora tiene otro uso.

El resultado de este láser ha sido un fracaso. Los espejos al ser planos pierden mucha energía por no concentrarla en el centro de la barra de nd:yag. Y además añadir otro espejo hace perder algo de energía, sumado al Q-switch que no estoy seguro de si hace bien la función, pues ha resultado mal.

He pensado en suprimir el espejo posterior del 99% de reflectancia, por un baño de oro en un lado de la barra de Nd:Yag, de esta forma elimino pérdidas por el espejo posterior, alineamiento y el dichoso polvo que se pega en todos lados.

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El montaje para hacer sputtering, hay más información sobre el proceso en este enlace y la versión mejorada de la campana en este enlace.

Ya me ha llegado la lampara flash de unos 90 milímetros de arco útil, con lo cual la barra de 75 milímetros aprox. se excitará del todo, luego habrá que jugar con la energía de los condensadores y la bobina en serie.

La cavidad láser con la lámpara flash grande montada.
flash grande

16 de Julio del 2009

Ha pasado tiempo desde que no actualizaba este láser, en parte por los problemas de conseguir un buen disparo en serie para la nueva lampara flash.

Para conseguir el disparo en serie he trabajado en base a un Flyback de TV, alimentando un circuito LC y con una alimentación de 10KV disparando en un condensador cerámico de 1nF se consiguen pulsos de más de 30KV, aunque depende mucho del transformador que se usa, y como se bobina, unas imágenes:

Mal bobinado, la bobina al lado de la otra no induce suficiente. De Pulsos varios
Aunque pongamos más vueltas al secundario, no aumenta mucho. De Pulsos varios
Al poner el primario encima del secundario, entonces ya se nota que funciona mucho mejor. De Pulsos varios
Parte del condensador, y el montaje del spark gap. De Pulsos varios
La tensión de disparo ronda los 10KV. De Pulsos varios
Este trafo está bobinado con 100 espiras del secundario y 10 espiras primario, uno encima del otro, y funciona muy bien, chispas de 2 centímetros.De Pulsos varios
100 + 100 espiras y primario de 10 espiras , dos pulsos de salida sincronizados, ideal para disparar varios láser ... ideas para futuros proyectos. De Pulsos varios
Y este es el montaje definitivo, el condensador, spark gap y dos chapas de aluminio en los extremos que es donde se conecta la bobina. De Pulsos varios

Una vez con el disparo en serie me puse con el láser.

De laser nd-yag

El espejo de salida es de un 40 a 60% reflectante, en posterior es de oro 99% reflectante.

Hay un Q-switch pasivo que compré por Ebay, el Q-switch pasivo funciona más o menos así:
Se pone entre el espejo de salida y la vara de ND:Yag, el Q-switch es opaco al infrarojo, por lo tanto cuando dispara la lampara flash, no deja que haya realimentación y digamos que se carga con átomos excitados sin que haya salida láser, una vez el Q-switch se satura, se vuelve transparente y deja salir la potencia acumulada en varios pulsos muy cortos.

Sin Q-switch en un trozo de cinta aislante. Pulso sin QDe laser nd-yag
Pulso sin Q-switch en un trozo de ferrita negra. De laser nd-yag
Con Q-switch, el color del material pulverizado llega al azul, de la cantidad de potencia que se ha concentrado en ese punto. De laser nd-yag
De laser nd-yag
Como hay varios pulsos después del primero, el polvo o humo que sale de la ferrita se incendia en el aire por los pulsos. De laser nd-yag
De laser nd-yag
Este es el Q-switch pasivo, mide unos 7mm de diámetro interior útil. De laser nd-yag
Y usando Q-switch ya se puede doblar frecuencia con cristales KTP, KDP, LBO, etc.. De laser nd-yag
Otro . De laser nd-yag
Vista desde lejos, bonito verde de 532 nm De laser nd-yag
Otro pulso con varios pulsos incendiando el humo. De laser nd-yag
El problema del Q-switch es que de tanta potencia, funde el espejo de salida, ha quemado el oro que estaba recubierto, con 3 o 4 pulsos ha quedado así. De laser nd-yag
Salida lampara flash, 200uS De laser nd-yag
Salida láser , unos 180uS. De laser nd-yag
Salida con Q-switch, se ve que pasados unos 120uS el q-switch se satura y deja ir unos 3 o 4 pulsos, pasados los 200 uS deja de haber los pulsos por que no hay más luz para excitar la vara de nd:yag De laser nd-yag

Las características del láser:

Láser de ND:Yag de 76x5mm dopada al 1%.
Q-switch pasivo de 7mm de diámetro interior, suficiente para cubrir a 5mm que mide la vara.
Lámpara flash de 90mm de longitud entre electrodos, le sobra algo para excitar al láser, y unos 4mm de diámetro interior de la lampara.
Energía almacenada en condensadores: 58 Julios, 1140v y 90uF.
Disparo para endender la lampara en serie con la bobina anterior.
Duración del pulso óptico en la lampara flash: 200usegundos.
Detector usado para las capturas: Motorola MRD500 Photodiode.
Osciloscopio usado: DSO5200A de un ancho de banda de 200MHz.

Album: laser nd-yag

Continuará...

Otras notas: Laser de Rubí

El tiempo de estado metaestable del nivel alto, es de 3 milisegundos, por lo tanto el condensador no podrá ser de más de 400 uFaradios, y jugando con el voltage se obtendrá más o menos energía.

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