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2006年05月の記事

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2006年5月21日(日) 18:53

失敗は成功の・・・

 レーザーポインター用のコリメートレンズをハメたところ。
 接着剤無しでもいい感じに固定される。

 厚さ0.2ミリのアルミ板を短冊状に切り、内壁に接着。
 エポキシが乾くまでガムテープで仮止め。

 乾いたらガムテープを剥がし、余分なアルミ板を切り取る。

 耐熱塗料で反射防止処置し、乾いたらレンズ円盤を差し込む。

 何だかオリジナルのパーツが良い感じに抑えとなる。
 この後フタをかぶせて側面2カ所のイモネジを締めればコリメートユニットの完成!

 ところがこれを取り付けてもコリメート光が平行光線に戻ってくれない。あれこれ調整したがどうしても拡散してしまう。うすうす感じていた一方で、もしかするとそこそこうまく行くかもと期待していたのだが・・・

 レーザーの光路を考えると、うまく行かない原因が分からない。
 別のレンズを手持ちで試すと、絞り込まれた状態でちゃんと平行光線に戻せそうだ。焦点距離が長いため流用できないが、悪いのはレンズでは?
 このレンズはジャンクとして入手したものだ。もしかすると特殊用途かもしれない。

 適切なレンズが入手できたら作り直しだ。アルミ円盤の穴の大きさを調整する程度で済むはず。

 冷却水を循環させるホースが折れて詰まることがある。
 すると一気にLDの温度が上昇して出力が落ちる。寿命にも良い訳がない。やはり冷却系は一体化されている方が安全だ。

written by higashino [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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2006年5月20日(土) 21:06

さすがアルミナ、格が違う

 アルミナ粉が乾くと、モルタルのような感じになった。
 試しにリフレクター用の鋳型に入れた奴は端が崩れてしまった。しかも内部の乾きが悪い。単純に水分が蒸発し切れていないだけのようだが。

 残念ながら焼結しない限り十分な強度は得られそうにない。半ば予測していたものの、残念。

 お馴染みの耐熱試験を一応やってみる。

 青いアルミ円盤に塗って乾かしたものを使用。
 これまた予想通りとはいえ、何ともない。さすがは最終兵器アルミナ。レーザーの焦点に晒しても全く変化なし。むしろ乾いて強力化。

 レーザーを照射した部分だが、どこに照射されたか分からない。
 全体が暖まり水分すっかり飛んで固くなった。だが焼結と言えるほどではない。これでもモルタルっぽくボロボロ割れる感じで、本格的な焼き物用の釜でも使わないと強度が出ない模様。

 リフレクターに使うのは難しいが、ファイアーガム製が何とか使えているから良しとしよう。
 アルミナはアルミナで、絶縁耐熱材としての出番が将来あるかもしれない。

written by higashino [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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2006年5月19日(金) 21:13

アルミナセメント

 個人からの問い合わせはシカトされたと思っていたのだが、今頃になって見積もりが出て来た。
 石英ガラス管にコーティングする能力がありそうな国内某社だが、返事を見て唖然。

東野 様
 
連絡が遅くなって申し訳御座いません。
お引き合いの件の概算価格を連絡致します。
 
透明石英 φ6×φ4×44L
     外周面ARコーティング(808nmピーク) 5〜10本@65,000.-+冶具代@85,000.-
 
     外周面HRコーティング(808nmピーク) 10本@65,000.-+冶具代@150,000.-
     150度ごと3ヵ所、幅2mmエッチング
 
ご検討よろしくお願いします。

 恐ろしい価格である。
 素の石英管が鈴木理化学器械で@800円だから、価格の殆ど全てがコーティング代ってことだ。シグマ光機の価格が決して異常に高いのではなくそれが相場だと分かる。
 ARでもHRでも価格は同じ。リフレクター対応コーティングは治具が高価である。自作で散々苦労したから仕方ないのは分かるが・・・もしCEO社純正フローチューブを売って貰えたとしても、手の届かない価格なのは確実だ。

 市販レーザー装置のコストが想像できるというもの。レーザーマニアの希望的観測に比べて10倍は高価で、シロウトの第一印象に比べれば100倍の値段。それがレーザー発振器である。
 ARコーティングを断念し数%の出力低下、自作リフレクターの非効率で10%の出力低下、精度の不十分な共振器で・・・とロスの連続を受忍すれば、シロウトに価格を当てさせた場合の20〜30倍で建造出来そうだ。

 それはそうと、先の見積もりをもう一度見てみよう。
 石英管の長さは40ミリで頼んだのに44ミリになっている。HRコーティングは120度ごと3カ所なのに150度になっている。意味を理解していれば150度などというミスはあり得ない訳で、もし価格が容認限度内であってもこんなメーカーには恐ろしくて注文を出せない。
 一方の良心的メーカー鈴木理化学器械からは、アルミナ接着剤が到着した。

 アルミナ耐火レンガの接着剤とはいかなるシロモノか?
 まるで想像出来なかったが、現物は単なる白い粉だった。もちろん放置しても固まるとは思えない。ホームページをチェックすると断言出来ないものの正体はアルミナ製耐熱セメントっぽい。
 精製水を少し加えて24時間放置してみよう。案の定仕上げに焼結を要する雰囲気だが、まずは様子見だ。

 S−101が何やら書いてあるのは無関係。
 いろいろなセメント共通の注意書きと思われる。

 現物は極めて小麦粉に似ている。比重以外は見分け付かないかもしれないほど。
 精製水の空きパッケージの底だけ切り取って速成の作業容器とする。
 少し精製水を加える。

 手にもすぐ粉が白く付着する。撒き散らしたら物凄い粉塵爆発が起きそうな雰囲気だ。
 この耐熱セメントは1800度まで耐えるようだが、水を加えて練った後は24時間放置となる。

 練ってる最中の手応えも小麦粉そのまんま。
 くっつき具合も表面の見た目も小麦粉。食いたくなる(汗)

 だが小麦粉同様に、仕上げは熱を加えねばならないようだ。1200度程度。
 問題は、乾燥し終わった後の強度である。熱を加えなくてもある程度形をキープしてくれれば、レーザー装置用の耐熱絶縁材として使える。レーザーを浴びてもせいぜいそこが焼結して仕上がるだけなので痛くも痒くもない。
 焼結せねば強度が出ない場合でも、熱線銃をコリメートすれば表面だけでも焼結出来るだろう。

 ガスバーナーを使うと燃焼ガスの生成物が付着する。しかしレーザーは純粋に熱のみをターゲットに与えられる利点がある。余分な生成物皆無で、熱だけを発生させられる。

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2006年5月18日(木) 18:23

熱線銃

 一休み時のネタとしては、レーザー砲ボディーの製作がある。また、バッテリー電源の製作はいつでも独立で行える。
 しかし、レーザー発振に成功しなければバッテリー電源作る気分になれない。ボディーに関しては気分が乗っても設計が出来ない。共振を成立させるためのミラー位置を確定させねばレーザー発振部のサイズが決定せず、そうなるとボディーも作りようがない。
 バッテリー電源に関しては必要スペックは既に明確なので、頑張れば研究開発に入れるが・・・

 こんなものもある。
 熱線銃で行くと決めた旧レーザー砲のためのコリメートレンズだ。単純な集光用にはカメラのポジチェックルーペを流用した。当時フロッピーを派手に燃やしたが、実はあの時に発生した大量の煤でルーペが汚れてしまっていた。
 その後も何事もないかのように事態は進行していたが、実はルーペを買い直すハメになっていた。

 当然の結果として、レンズが使えなくなったルーペが1つジャンク品として在庫された。
 それを使ってコリメート光を平行光に戻すレンズ台を作ってみる。実はバラすのはかなり大変だった。2カ所にイモネジだけで固定されているのだが、接着剤が併用されているのか異様に固くて外せない。壊すのを覚悟で若干変形させつつも、やっと分離に成功。

 それとは別に、厚さ1センチのアルミ円盤を買って来た。

 ルーペのパーツ1つをアルミ円盤に接着。これで鏡胴内の位置を固定可能。だが、パーツのサイズがアルミ円盤と僅かに違う。このため、パーツとアルミ円盤のセンターがズレてしまったのだ。出来るだけ一致させようとしたのだが、元々両者はそれぞれ合体を前提に作られていないため接着剤以外では全く位置を安定させられず、固まる過程で円盤が泳いでズレちまった。

 右の袋に入っているのは、レーザーダイオードをレーザーポインターとして使うためのコリメートレンズ。ガラス製が大量にある。

 アルミ円盤の中央に直径6ミリの穴を開ける。ここに接着剤を使わずレンズを差し込む。数十ワットのレーザーは想定していないレンズだが、分厚いアルミ円盤がヒートシンクになる。反射防止用に耐熱塗料を吹き付ける。

 穴が僅かにセンターがらズレたのが痛い。
 この手の工作で正確にセンターに穴を開けるのは至難の業だ。だが、レンズが光軸からズレていると、焦点調節のため回転させた時にレーザー光の射出向きも回転に従って変わってしまう。非常に厄介だ。

 レーザー専用に市販されているビームエキスパンダーは、焦点調節してもレンズが回転しないよう作られている。ハンドメイドでは難しく、性能を出したければやはり市販品に魅力がある。

 試しにこれを完成させてもいいが、実使用上はコリメートしないという選択肢が有力になっている。レンズは取り外し可能に作ってあるから、耐熱実験などはコリメートし熱線銃として使う時は外してしまう使い分けが可能。レンズを省略するなら銃の全長も短くなる。
 旧レーザー砲はコリメートレンズ一体LDであり、幅2センチの線状平行光を発する。これではスポットがでかいので絞り込む光学系を作ろうとしているが、作らなくても一応は平行光線なのだ。距離が遠ざかれば幅2センチは余り広がらず、厚み1ミリがどんどん厚くなるようにレーザーが拡散する。拡散するのは回折のせいで、回折はビームが広いほど起こり難い。
 2センチもあるビームの幅は回折の影響が小さく余り広がらない。これに対し、1ミリ以下のビーム厚さは回折の影響を強く受けて急速に厚くなる。
 調整が出来れば結果的に10メートル先で直径2センチ程度のスポットになるだろう。

 30ワットのレーザーを3平方センチに集光させると、平方センチあたり10ワットである。
 太陽光は平方センチあたり140ミリワットだが、これは宇宙空間の話。地上では最大でも100ミリワット以下。
 つまり、直径2センチというでかいスポットでも、太陽光線の100倍も強力なのである。木や紙を燃やすのは簡単だろう。レーザー装置を固定しての実験なら小さくコリメートすればするほど良いが、人間が手に持って発射するのであればある程度の広がりがないと使えない。
 連続発振のレーザー銃は、一定時間以上同じ場所に照射し続けないとターゲットにダメージを蓄積出来ない。人間がそれを行うためには、ビームにそれなりの面積が必要だ。

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2006年5月17日(水) 21:42

やっぱ共振しねぇ!

 どうやっても共振しない。
 旧レーザー砲でも散々苦労した挙げ句に一度は放り出し、その後成功したがパワーは出なかった。励起状態を発生させミラーが用意できても、ちょっとやそっとでは共振してくれない。
 共振長を思い切り短くしたが駄目。これ以上短くするとLNOの入るべき空間が無くなるので意味がない。
 DPSSヘッドとOCの間に妙な筒が見えているが、これはホース接続部分だ。

 今度はリアミラーを思い切り離してみた。レーザーポインターで光軸合わせは出来るのだが、これも共振しない。
 他にはリアミラー超接近、OCを離してもみたが駄目。ここ数日様々なミラー間合いで共振に挑戦しているが、全敗だ。

 熱レンズで拡散する励起光を押し戻すには、ミラーはDPSSヘッドから離さねばならない。だが、離すと共振し難くなる。実は解無しの状態に陥っているんじゃないか?
 旧レーザー砲同様に、1064nmが発生していることは確認済みだ。でも共振しない。ミラーがタダのガラス塊でしかないかのように何も起こらない。

 光の封じ込めと共振長の短縮を同時に実現するには、焦点距離の短いミラーが必要じゃないか?
 YAG全反射ミラーでROCが15センチ(焦点距離75ミリ)のものを買ってみた。届くまでの(多分)数日はお休みするかも。さすがにちょっと疲れて来た。
 CWのYAGはパルスYAGに比べて励起のピークパワーが桁違いに小さいため、やっぱり共振がシビアなようだ。

 正直余り「たかが共振」でモタつきたくはないのだが・・・共振に成功すればしたで、出来るだけ出力が大きくなるようなパーツの位置関係を試行錯誤せねばならないのだから。

written by higashino [レーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(1)] [TB(0)]

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