großer Rubinlaser

Laserkopf: einfach elliptische Pumpkammer mit Rubinstab ¼ x 6.5 Zoll und Blitzlampe EG&G FX-47C-6.5. Der Laserkopf beinhaltet einen über einen Kippspiegel eingekoppelten, Halbleiterlaser zur Strahljustierung. Der Resonator besteht aus einem planen 100% dielektrischen Spiegel und einem planem Auskoppel Etalon. Die Resonatorlänge beträgt 400mm
	Die Abmaße des Laserkopfes betragen: Länge 550mm; Breite 150mm; Höhe 160mm; Gewicht = Die Position des Laserstrahles ist, X = 68mm;Y = 119mm

Versorgungsschrank:
Der Versorgungsschrank beinhaltet das Leistungsteil und die Steuereinheit. Die Abmaße des Schrankes (19Zoll ) betragen Höhe 75cm, Breite 53cm und Tiefe 50cm. Das Gewicht des Versorgungsschrankes beträgt etwa 80kg Leistungsteil:
Im Leistungsteil sind, auf drei Etagen aufgeteilt, das Hochspannungsnetzteil, die Kondensatorbank, die Entladungsinduktivität, der Ignitronschalter, die Triggernetzteile und diverse Versorgungs- und Sicherungseinheiten untergebracht. Hochspannungsversorgung: Die Hochspannungsversorgung besteht aus einem 300VA 2.5kV Trafo der primärseitig über ein Halbleiterrelais geschaltet wird. Die Sekundärseite lädt über einen Gleichrichter und Ladewiderstand die Kondensatorbank ( 38 MP-Kondensatoren 40µF 2.5kV) auf die vorbestimmte Spannung auf. Das Ignitron trennt die Kondensatorbank bis zum Schuß vom Blitzlampenkreis. Die Triggerung des Ignitrons und der Blitzlampe erfolgt durch Thyristor gesteuerte Kondensatorentladungen

Das Steuerteil steuert alle Funktionen des Lasers wie Laden der Kondensatoren auf eine eingestellte Spannung, Triggerablauf des Ignitron und der Blitzlampen Überwachung der Interlockleitung. Gesteuert werden alle Funktionen durch einen PIC 18F84 Mikrokontroller.

Bedienung:
Der beleuchtete Netzschalter ( ganz links ) aktiviert die gesamte Elektronik des Lasers. Nach erfolgter Initialisierung (rote LED und grüne LED blinken abwechselnd) zeigt eine konstant leuchtende grüne LED die Bereitschaft des Laser an. Eine blinkende grüne LED signalisiert eine Unterbrechung der Interlockschleife an und verhindert eine Ladung der Kondensatorbank. Der rote Taster startet die Ladung der Kondensatorbank auf den mit den Drehschaltern eingestellte Spannungswert. Während der Ladung blinkt die rote LED und der Verlauf der Ladung kann am analogen, Hochspannungsmessgerät verfolgt werden. Eine konstant leuchtende rote LED signalisiert eine erfolgte Ladung und der Laser ist zum Schuß bereit.
Der weiße Taster startet der Triggerablauf des Laser (Kippspiegel > Ignitron > Blitzlampe > Laserpuls) und somit den Schuß. Am Triggerausgang ( linke BNC Buchse) kann ein Triggersignal entnommen werden, es entspricht dem Ignitron Triggerpuls (einige Millisekunden vor dem Laserpuls). Der grüne Taster entlädt die Kondensatorbank ohne eine Auslösung der Blitzlampe Ein Kippschalter gestattet die Umschaltung in den externen Modus des Lasers. Dieser Schalter ist nur beim Einschalten des Lasers über den Netzschalter aktiv Auto Trigger: über den Auto Trigger Eingang ( rechte BNC Buchse ) kann der Laser über einen Kontakt (z.B. Schalter, Relais) ferngesteuert werden. Ein geschlossener Schalter startet eine Ladesequenz , nach erfolgter Ladung wird der Laserschuß ausgelöst. Um eine neue Sequenz zu starten muß der Schalter erst wieder geöffnet werden, und dann wieder geschlossen werden Interlock: Die Sicherheit wird durch eine Interlockleitung gewährleistet, die in den Laserkopf durchgeschleift ist und durch Schalter erweitert werden kann. Durch eine Unterbrechung der Interlockschleife ( geöffneter Schalter ) wird die Kondensatorbank entladen, und ein erneutes Laden wird verhindert bis die Schleife wieder geschlossen ist. Eine unterbrochene Interlockschleife wird durch Blinken der grünen LED signalisiert.

Schaltplan: Leistungsteil

Schaltplan: Laserkopf

Schaltplan: Steuerung

Betriebsdaten:

Ladespannung (kV)	Laserenergie (Ws)

1,1	Laserschwelle
1,4	0,7
1,6	2,8
1,8	4,6
2,0	7
die Werte sind bei kaltem (Raumtemperatur) Rubinstab gemessen. Zwischen den einzelnen Schüssen muß der Stab genügend Zeit, einige Minuten, haben um wieder abzukühlen

Die Messung der Lichtpulse erfolgt mit einer schnellen Fotozelle Typ 922 (RCA). Die Betriebsspannung der Zelle beträgt 500V und der Arbeitswiderstand an der Kathode 50 Ohm. Der Lichtpuls wird mit einem Neutralglassfilter NG 4 (3mm) abgeschwächt. Zur Aufzeichnung des Signals dient ein Tektronix Speicheroszi Typ 464. Die Ladespannung der Kondensatorbank beträgt 1.5kV. Die Pulsdauer der Blitzlampe beträgt 2ms und der daraus folgende Laserpuls etwa 600µs. Der Laserpuls besteht, typisch für Festkörperlaser im Normalbetrieb, aus einer ganzen Reihe von Spikes mit einer Dauer von 2µs. Die Lichtleistung des gesamten Pulses beträgt 2.5kW, einzelne Spikes erreichen eine Spitzenleistung von 10kW.

Blitzlampe	Laserpuls	Spikes

Zum Testen der Strahlqualitäten eignet sich hervorragend belichtetes und entwickeltes Fotopapier. Durch den Lichtimpuls wird die schwarze Silberschicht verdampft. Auf dem linken Bild ist der Brennfleck des unfokusierten Strahls, in einem Meter Abstand vom Laser, zu sehen. Die Ladespannung betrug 1.8kV.
Auf dem rechten Bild ist das Loch zu sehen, das der Laser mit einer Fokusierlinse (f = 30mm) bei einer Ladespannung von 1.8kV in Stahlblech (Rasierklinge) schmilzt.

Riesenpuls, Q-Switch

Durch Einbringen einer Küvette mit Schaltlösung in den Resonatorstrahlengang kann der Riesenpuls des Lasers erreicht werden. Der Laserpuls besteht dann statt aus vielen Spikes aus einem einzelnen Impuls von kurzer Dauer ( 50ns) und hoher Leistung. Die Leistung des Impulses reicht aus um im Fokus einer Linse einen so genannten Air break down zu erzielen, das elektromagnetische Wechselfeld übersteigt die Isolationsfähigkeit der Luft und entlädt sich in einem Funken. Auch akustisch kann der Unterschied wahrgenommen werden. Statt eines dumpfen Geräusches hört man einen peitschenden Knall.
Die normalerweise als Schalter verwendeten Farbstoffe, wie Kryptocyanol, sind nicht leicht erhältlich. Ganz gute Ergebnisse erzielt man aber auch mit Lösungen von Methylenblau und Malachitgrün in Alkohol. Beide Farbstoffe werden auch als Medikamente in der Zierfischhaltung verwendet und können im Auariumzubehörhandel erworben werden.