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2010年1月31日(日) 19:23

最後の役者を交代か

 ゴキブリレーザーの動画は、yutubeのオリジナルとニコニコに無断転載されたのとニコニコに自分で登録したのと、3つとも10万再生を超えている。バカ動画って人気だな (^_^;)
 で、そのグリーンレーザー版が今作ってる奴だが、共振させなくて良い設計であってさえ前途多難だ。かなりヤバい設計上の大穴に気付いた。それは、増幅器の増幅率である。

 タネ火レーザーを増幅する手法はポピュラーだが、多くの場合は増幅率を上げるために何度も増幅器を通している。マルチパス増幅器と言う。
 ところが、マルチパスということはレーザー光線を何度も反射させる必要があり、光学系が大量に必要になる。しかも光路が長くなるため、据え置きレーザーならまだしもレーザー銃だと振動の影響が無視出来ない。かと言って大量の光学系をガチガチに固めると筐体が重くなる。
 調整は光共振器より楽だが、必要なパーツは光共振器よりむしろ多くなりかねない。

 かと言って現在のような1パス設計だと、下手すると増幅率が1.5倍とかの可能性がある。つまり、2ワットのレーザーを入れたら出てきたレーザーは3ワットにしかなっていなかったというオチ。
 どの程度の増幅率になるかは、やってみないと分からない部分がある。Nd:YAGではなくNd:YVO4を使う訳だし。
 増幅率は、励起レーザーのエネルギー密度を上げるほど高くなる。しかし消費電力や排熱の問題から現在より上げるのは難しい。そうなると切り札はここでもQCWとなる。

 増幅器に使用するレーザーダイオードをCWではなくQCWにすれば、エネルギー密度を5倍に出来る(DUTY20ぐらいが標準)。
 数十ワット以上の超大出力レーザーダイオードは、この数年で価格が10分の1になっている。自分がレーザーに手を出し始めた頃は中古でなければ手が届かなかったのに、今では新品の入手も可能だ(※ただし中国製に限る)。まあ食い物じゃないからいいだろ・・・
 増幅器のLDをCWの180ワットからQCWの900ワットに換装すれば、増幅率は恐らく何とかなる。もちろんそれをドライブするには数キロワットの定電流をマイクロ秒単位で正確に制御せねばならないのだが、それはそれで面白い工作になりそうだ。

 タネ火レーザーのパルスタイミングはPIC制御で正確に決められる。同じPICで増幅器のパルス電流も制御すればいい。
 増幅器のレーザーダイオードを光出力900ワットで7マイクロ秒間発振させ、その直後にタネ火パルスレーザーを送り込む。全体は33マイクロ秒のループ処理。これは、蛍光寿命の観点からも有利だ。

 当初の予定では増幅器のレーザーダイオードをドライブするため、いきなりまっとうな定電流回路を組み立てるつもりだった。しかしそれが徒労に終わる確率が無視できない。そこで、少々ロスが大きいのは無視して定電圧電源+電流制限抵抗という例の安直な方式で動作させる。それによって、増幅率の確認を早期に済ませたい。
 嬉しい誤算で十分な増幅率が得られれば、当初の計画を進める。アウトならQCW方式の電源を開発する。

 さて、結晶オーブンは単純な制御プログラムを試しに走らせてみたところ、温度のオーバーシュートとアンダーシュートを繰り返しつつ徐々に振幅が小さくなり、数十分で安定した。
 市販の結晶オーブンも安定までの時間が <60分 などと書いてあるので結構単純な処理をしているのだろう。

 PICのA/D変換の精度から、自作のものは分解能が約0.2度しかない。だが、プラスマイナス0.2度の範囲には十分キープ出来る。意図的に外部から加熱するなどせず普通の部屋のゆったりした温度変化なら安定性能は問題なさそうだ。
 もっと高速に追従するようにプログラムを改変したいが、箸にも棒にも掛からない役立たずが出来てしまう心配はない模様。

written by higashino [パルスレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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