2008年12月26日(金) 17:36
外部共振器によるDPSSグリーンレーザーの発振には、過去1回だけ成功している。
当時は現在と同じだけの励起LDパワーを叩き込んで、グリーンレーザーの光出力が約1ミリワットしか得られなかった。想定より3桁も低い出力であり、その原因がどうしても判明せず実用化出来なかった。
だが、そのときに共振条件が妙ななことに気付いた。安定共振器の条件を満たしていても共振するとは限らない。より共振し易いはずのパーツ配置にしても共振し易いとは限らない。具体的にはキャビティー長である。キャビティーは短い方が共振させ易いとされるが、共振してくれない状態から更にキャビティーを少し長くすると共振するという逆転現象が存在した。
恐らく問題は、キャビティー内部に定常波が存在せねばならないという部分だ。
レーザーは、誘導放出である。共振器内部を蛍光が往復した時に位相が揃っていなければならない。位相が揃うとは、キャビティー長が蛍光波長の整数倍という意味だ。一般に蛍光波長は少しバラ付いており、たまたまキャビティー長の整数分の1にピタリと一致した波長が共振し増幅される。
問題は、蛍光を発する部分が、ある程度の広がりを持つ点である。
共振条件をシミュレーションした時は、光が100往復しても封じ込められたままであるというのを判定条件にした。しかし、光が封じ込められればそれで共振する訳じゃない。光路長が蛍光波長の整数倍でなければならないのだ。さもないと戻って来た蛍光が誘導放出を引き起こしても位相がズレていて、光が強められない。
シミュレーションでは、往復を繰り返すごとの光路長は毎回僅かに違っていた。蛍光を発する結晶も途中のレンズやミラーも面積を持ち、どの部分を光が通過するかによって光路長が変わってしまう。
この要因により、安定条件を満たしている共振器であってもキャビティー長が特定の範囲に収まるときだけ共振し、それより長くても短くても共振しないという現象が発生するのではなかろうか?
要するに、OCの位置を少し変えて試してみる必要があるってことだ。数ミリの変更は可能である。もともとこの要因があるため、間合いまで変えることが可能な3点支持のOCマウントを採用していた。それが最終試験になって軽量の2点支持マウントに変えたのだった。その時ちょっと心中に引っ掛かりを感じた。OCの位置を変えるべき可能性に気付いていたのに、それを忘れていたから心の奥で警報が出ていたのだろう。
ただ、OCの位置を変えるのはそれほど楽ではない。変えたら改めてOCの向きを調整せねばならない。つまり、キャビティーを取り外して調整台に載せ、調整が終わったら再度キャビティーを取り付けるという手順が必要になる。OCの間合いを少し変更するたびにこの手順を行わねばならない。そして六角レンチ2本を動かしての絨毯爆撃。
しかしやってみる価値はある。なぜなら、理屈の上では共振しないはずがないのだ。1064nmの蛍光は確実に輝いているし、キャビティーの組み立て精度もベストを尽くした。蛍光を封じ込める条件もシミュレーションで確認し設計してある。
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2008年12月25日(木) 17:48
予想通り、共振しなかった。発光が分かり易いよう部屋を暗くして作業したが、緑の輝きは拝めなかった。
これにてレーザー計画は終了。敗戦確定。絨毯爆撃が駄目ならピンポイント攻撃に切り替える?駄目だ。「テロリスト」がどこに潜んでいるか分からないのだから、絨毯爆撃しか手がない。
秋月グリーンレーザーをビームスプリッターで分離して合わせ鏡の瞬間を目視しようとか、既に過去に幾つものピンポイント攻撃を試した。しかし、実用になる方法は遂に存在しなかった。
撤退の記念に薄ディスク結晶の写真を撮影。ピンクの輝きは励起用808nmに対してデジカメが僅かな感度を持つからで、実際の色ではない。
肉眼で見える色は、こっち。レーザーゴーグルを通したものだ。励起用808nmがカットされるため、低出力励起の場合はゴーグルを通して薄ディスク結晶を見ても何も見えない。ところが、ハーフ出力に上げると黄色い輝きが見える。薄ディスク結晶の温度が上昇して可視領域の光を発するからだろう。
かなり弱い光なので撮影は難しく、今回最新のデジタル一眼レフを使うことで初めて映像に出来た。どうも励起LDは薄ディスク結晶の上端にヒットしてるようで、0.1ミリ程度下に照射するのが適正だろう。しかしこの程度では共振に影響あるまい。
特にこの黄色い光は貴重映像で、撤退記念写真にふさわしい。もはや考えられるあらゆる手を尽くした。でも共振しなかった。
そう思ったが、1つだけ見落としていたことに気付く。薄ディスク結晶とOCの間合いを変えてみるべきだ。
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2008年12月24日(水) 17:15
結局、全く手を付けてません。疲れていて、それどころではなく。
もちろん、モチベーション下がりまくりってことが大きいけど。以前なら、いよいよグリーンレーザーが拝める!と期待に胸を膨らませて六角レンチを掴んだはずだけど、余りにも何度も何度も何度も期待を裏切られまくってしまった。もはや、時間の無駄にしか思えない。だから「儀式」という書き方をした。
降伏の儀式というか死亡確認というか、それを棚上げにしたまま既にラジコン戦車再開の構想に頭の中は飛んでたりします。
これまでの装置は捨てたりせずもちろん慎重に保管しますよ。何か決定的な情報が加わって光明が見えるかもしれないし、何も無くても光出力が数十ワットの赤外線レーザーを卓上で動作させられるのは事実。Gを焼き殺すだけが使い道じゃあるまい。
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2008年12月23日(火) 21:07
一定方向に僅かなステップで回転させるのが結構難しい加減だと分かったので、左手に取っ手付きの六角レンチを割り当て。右手の六角レンチはセロテープを巻いた。少しだけ緩く接続してあるので、どちら側にも半回転程度は回せる。しかしうっかり1回転させてしまうとテープが巻き付いて、これおかしいと分かるようになっている。
しかしこれはもう降伏の儀式みたいなもので、緑の輝きを拝めるとは殆ど期待していない。さんざんレーザーを扱って、現実のレーザーがいかに共振しないものであるか思い知らされただけだ。考え付くあらゆる調整方法を試し、何ヶ月も何年も試行錯誤したが、どうにもならない。
時々ネットも検索し直すが、他にアマチュアで共振に成功させた例も見つからない。
皮算用通りに共振すれば、数ワットのグリーンレーザーが個人で簡単に扱える訳で、相当に危険なのは事実。だから、専門家はネットでも書籍でも本当にキモとなるノウハウは隠しているのではなかろうか?
専門家なら常識として知っていて当然だが、一般には全く知られていない。そういう決定的な何かがあるとしか思えない。
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2008年12月22日(月) 17:24
残念ながら、絨毯爆撃でも共振しなかった。しかし、絨毯の敷き損ねという疑いが。
2本の六角レンチのうち、右手は時計回りの回転と半時計回りの回転を交互に繰り返す。左手は、右手が回転方向をチェンジするタイミングで少しずつ同じ方向に回転させる。
この作業を、通し一貫で続けて完了させられればいいが、励起用LDはそれだけの時間連続して稼働させられない。途中で数多くの中断を挟んで、システムを冷却させねばならない。
そこで危惧されるのは、回転方向をチェンジさせるタイミングを錯覚し、右手の六角レンチを同じ方向に続けて回転させてしまう危険性だ。作業中に「いま向きを間違えなかったか?」と感じたことがあったが、間違えたかどうか確認できない。丸1回転してしまえば見た目では見分けできない。
サーチが完了したあと、六角レンチを2本ともニュートラルのはずの位置に戻した。キャビティーを取り外して調整台に置き、秋月グリーンレーザーを照射。反射光は数十ミリラジアンも真上に外れた!
六角レンチを丸2回転させると、ビームは照射口に戻ってきた。完全に右手の作業ミスだ。
錯覚ミスを防ぐ対策を施して、再挑戦だ。それで共振する保証ないけど。
共振し難さに、もううんざり。
こんなもの簡単に共振するだろ!という自信持ってる誰かにやって欲しい気がする。
ラジコン戦車に戻るのも楽しそうだしな。
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