Réhabilitation d'un laser COHERENT " EVOLUTION"

[rocketman340]

Ce post est dédier à la réhabilitation d'un laser COHERENT model EVOLUTION 15.

Le but de ce poste est DIDACTIQUE, il permet de voir l'intérieur de ces lasers souvent gardé secret et d'expliquer les particularités ( astuces, procédé breveter, avantages, problèmatique etc..)

Ce laser quand je l'ai reçu était une épave, une des conduites d'eau de refroidissement avait sauté et l'eau de refroidissement à
coulé dans le boitier en aluminium ( fond du boitier corrodé)
Le but est de le faire a nouveau fonctionner ce qui n'est pas une "mince affaire"

Ce laser est un DPSS q-switch utilisant une cavité Fox Smith avec un doubleur LBO de 5x5x15 mm

La cavité contient un Nd:YLF l'avantage de ce cristal est qu'il produit de la lumière polarisée ce qui améliore grandement le doublage de fréquence
L'autre avantage c'est qu'il a un coefficient dn/dT très faible ce qui fait qu'il ne produit pas d'effet de lentille thermique donc on maintien facilement le mode fondamental même à haute cadence de répétition egalement un avantage énorme pour le doublage de fréquence.
Troixième avantage pas des moindre la durée de vie radiative est de 480-526 micosecondes ce qui permet de stocké une grande
énergie impulsionel donc encore un énorme avantage pour le doublage de fréquence !!!

Le Nd:YLF émet à 1053 et 1047 nm , sa bande d'absorption se situe entre 795 et 805 nm il sort dans le vert à 527 nm
12 mJ @ 1 kHz et 1.5 mJ @ 10 kHz.

suite des astuces de pompage dans le prochain poste !
Rocketman340

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[rocketman340]

DEUXIEME PARTIES:
description de fonctionnement

Ce DPSS Q-switch doublé en fréquence à été développer par COHERENT pour le pompage des amplificateurs régénératifs utilisé dans les lasers femtosecondes Ti:Sapphire !

Il est capable de généré des pulses de 250 ns avec une énergie de 12 mJ soit une puissance crête de 48 KW et 1000 pulses par seconde !!!!!!!!!

Pour obtenir ces performances l'élément déterminant est le cristal Nd:YLF dont j'ai déjà donné les caractéristiques au précédent post.

Le cristal est pompé par 4 diodes de 20 W @ 798 nm. Chaque diode à son alimentation séparée et sa gestion de température séparée ce qui permet de bien controler la fréquence d'émission des diodes pour avoir un rendement de conversion optimum
dans le cristal. Le cristal est refroidit par eau et ce trouve dans un reflecteur en forme de tube muni de 4 fentes de 0.3 mm de large et 10 mm de long permettant d'introduire le rayonnement de pompage des diodes .
Ce réflecteur est doré intérieurement et extérieurement.

Une belle astuce est la régulation de température des diodes qui ne se fait pas par un TEC Peltier mais comme suit:

Chaque diode est montée sur un bloc de cuivre lequel est parcouru par l'eau de refroidissement et sur lequel est monté un élément résistif chauffant piloté par un régulateur PID Watlow Anafaze CLS 204.Donc on peut travaillé avec de l'eau du robinet qui normalement est à 15 degrés Celsius et pour maintenir la température optimum de 20 degres c'est le corps de chauffe qui compense.
Avantage de se système par rapport au Peltier c'est qu'il est plus compact et plus réactif.

La cavité est du type Fox Smith ( ce qui fera plaisir à Shrad), Le doubleur de fréquence est un LBO de 5x5x15 mm monté dans une enceinte thermostatique régulée par un PID Watlow 96.

L'alimentation est une NEWPORT 58 ayant 4 sorties indépendante de 40 ampère.
Le Q-switch est un NEOS N36027-25-3-BR de 25W refroidi à eau et driver par un générateur IntraAction QE 2750B.

Rocketman340

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[shrad]

joli laser

ou trouves tu toutes ces merveilles?

la cavite fox smith j'aimerais bien justement la tester en petit, avec un Nd:YVO4 et un KTP, pour voir si ca en vaut la peine pour la tenue en modulation

c'est un des problemes qui nous embete le plus chez les laseristes, les lasers verts en general dans le commerce (le plus souvent des cavites lineaires courtes faites en chine) sont montees par centaines, puis reglees a la chaine a la va-vite, et reparties en differentes puissances... la cavite n'etant pas optimisee et tout juste stable pour le courant et la temperature donnees, quand on commence a moduler la diode, en general ca part en couille et la puissance n'est pas du tout une fonction lineaire du courant de la diode (et en plus, on a les non-linearites de la reponse en frequence dur a l'inertie des cristaux)

c'est pour ca que je voudrais creer un petit DPSS vert qui aie une puissance correcte (environs 500mW CW), des caracteristiques de faisceau compatibles avec des diodes monomode (opnext rouge 100mW et osram bleue 50mW) c'est a dire un M² entre 1.2 et 1.5 et une divergence de 0.5 a 0.7 milliradians

ce qu'il faut pour cela, c'est une cavite bow-tie, fox-smith ou d'autres configurations qui permettent de reduire la lentille thermique et d'avoir une contre-reaction physique dans l'interaction des elements en jeu... si le mode matching est stable dans les cristaux, et que la cavite est un peu plus longue que dans les cavites chinoises, on a une bien meilleure tenue thermique et la modulation s'en retrouve enormement amelioree

j'attends une vingtaine de diodes pour experimenter avec des cavites de toutes sortes, et je vais me monter une petite table d'experimentation des qu'elles arrivent... en attendant j'ai aussi des modules de pointeurs qui arrivent de chine, je vais en combiner un avec une petite bleue osram et une rouge opnext, pour voir si avec des faisceaux quasi identiques je peux ameliorer le couplage avec une fibre multimode de quelques centimetres que je couplerai avec des lentilles achromatiques coherent (laser medical Ar/Kr donc coating de qualite)

evidemment ce sera pour les fetes, car j'ai une semaine de vacances et je dois encore recevoir les diodes

[rocketman340]

Shrad,
quand tu auras fait des essais fait nous savoir par des posts et photos.
As tu fini le laser LE N2 ?

Je viens de voir sur le net des lasers DPSS q-switch de 3200 W cw de sortie !!!!!!!!
Connais tu des puissances supérieurs ?

Rocketman340

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[shrad]

il y a plus puissant, mais pas commercial

voici un joli femtoseconde (qui est aussi un laser a verrouillage de phase, et donc selon les conventions utilisees, CW )

http://www.wired.com/wiredscience/2008/ ... -build-wo/

la puissance instantanee du tien est 3.2 kilowatt, le mien fait un petawatt

plus serieusement, j'attend de trouver un moyen plus efficace de realiser mon multiplicateur de tension, car mon cockroft-walton de 30kV n'a pas une tension assez elevee pour ioniser mon canal laser, et si la tension etait suffisante, le courant ne le serait pas

je vais donc remplacer mes condensateurs de 4kV par des 25kV pour passer a un transfo neon de 9kV et ajouter un marx de 4 etages, pour faire des impulsions de 75kV minimum, et ioniser cette fameuse cavite

je vais faire quelques photos apres le changement des condos

[nikoones]

si tu veux tu aurai pu mettre le schema du petawatt du texas !!

le voici =

laser peta watt.jpg

[rocketman340]

il y a plus puissant, mais pas commercial

voici un joli femtoseconde (qui est aussi un laser a verrouillage de phase, et donc selon les conventions utilisees, CW )

http://www.wired.com/wiredscience/2008/ ... -build-wo/

la puissance instantanee du tien est 3.2 kilowatt, le mien fait un petawatt

plus serieusement, j'attend de trouver un moyen plus efficace de realiser mon multiplicateur de tension, car mon cockroft-walton de 30kV n'a pas une tension assez elevee pour ioniser mon canal laser, et si la tension etait suffisante, le courant ne le serait pas

je vais donc remplacer mes condensateurs de 4kV par des 25kV pour passer a un transfo neon de 9kV et ajouter un marx de 4 etages, pour faire des impulsions de 75kV minimum, et ioniser cette fameuse cavite

je vais faire quelques photos apres le changement des condos

Shrad,
c'est une plaisanterie ?
Le DPSS de 3200 W c'est continu!!!!!! en puissance crête il donne plusieurs centaines de kilowatts !
Ton laser femto c'est pas un DPSS !
Si tu veux me titillé sur les puissance crête alors je veux bien ouvrir un nouveau poste avec les lasers" les plus puissants du monde" et là on verra qui arrive à démontré la plus haute puissance instantanée !
Je pense ce post serait très intéressant mais il me faut des interlocuteurs comme toi sinon ce n'est pas intéressant de faire un post ou j'explique des techniques sofistiquées.
J'attends ta réponse !
Rocketman340

[shrad]

effectivement c'etait une boutade, juste pour rigoler

j'ai fait l'erreur de fixer mes electrodes sur une meme base de teflon de 20*200mm, quand j'ai voulu fixer le tube de la pompe, clac, le bout du tube a pete dans son electrode

pas grave, je vais fixer le tout sur un rail rigide apres avoir coupe le tube de facon nette (ou meme mieux, un bout de marbre sera parfait car plan et puis je pourrai coller ma base de teflon dessus)

le probleme aussi, c'est que je n'ai pas de bec bunsen ou autre pour une flamme assez chaude pour anneler le bout du tube correctement

PS : merci pour le truc de la loctite 350, je viens de recevoir un tube de colle analogue chinoise, ca marche du tonerre avec une vieille diode 405nm comme "curing light"

des que j'ai mes diodes de pompe, je commence a experimenter avec quelques petites cavites (il me manquera encore des lentilles cylindriques pour circulariser, mais bon, on verra...)

une petite question, tiens... a ton avis pour une cavite de laser scientifique 532nm monomode de 5cm de long, quel est le ROC de l'OC en optique de stock? 5cm c'est possible?

j'ai deux OC de ce type, et un barreau de YAG comme je le disais... si je demonte mes deux crystalaser et que je prends les pompes avec leur circularisation et collimation, je peux pomper des deux cotes mon YAG et faire un bow-tie... mais ROC inconnu sinon j'ai aussi des OC argon de 5 metres...

[rocketman340]

Shrad,
c'est bien mais tu n'as pas répondu à ma question concernant un post sur "LES LASERS LES PLUS PUISSANTS DU MONDE" ?
après je te dirais la solution pour tes miroirs avec des rayons de courbure de quelques centimètres (il me reste quelques miroirs de ce type) ainsi qu'un capillaire comme j'ai envoyer à Nikoones!

Rocketman340

[nikoones]

c'est vrai que cette boutade était d'un gout certain, un peut déplacer même, mais au moins si çà ce trouve on pourrai ouvrir un post sur les laser les plus puissant du monde et puis celui des plus petit, puis des (...) bref, il y aurai de quoi faire !!!

moi ce que j'aimerais c'est parler de laser dans le domaine de la science, le reste n'est que passe temps ( d'ailleurs pour m'amuser un peut je suis entrain de finir mon petit rgb de même pas 1 watt , juste pour le fun en attendant que je puisse finir mon LEN2 et j'ai encore plein d'autre projet laser et pas laser ) alors j'aimerai bien qu'on ne ce dispute pas !!!

voilà, reprenons le sujet ...

[blackbird]

Salut Rocketman,

Si le fond du laser baignait dans l'eau, les optiques n'ont pas souffert ?

Ce qui m'intéresse c'est le refroidissement du barreau: c'est juste le cuivre autour du barreau qui est refroidi par l'eau à ses extrémités ?
L'eau ne circule pas autour du barreau comme dans les yag pompés par flash ?
Comment est monté le barreau dans son fourreau en cuivre ? J'imagine que ça n'est pas monté à la presse !
Merci !

A+

BlackBird

[rocketman340]

Salut Rocketman,

Si le fond du laser baignait dans l'eau, les optiques n'ont pas souffert ?

Ce qui m'intéresse c'est le refroidissement du barreau: c'est juste le cuivre autour du barreau qui est refroidi par l'eau à ses extrémités ?
L'eau ne circule pas autour du barreau comme dans les yag pompés par flash ?
Comment est monté le barreau dans son fourreau en cuivre ? J'imagine que ça n'est pas monté à la presse !
Merci !

A+

BlackBird

Salut Blackbird,

non, les optiques ont étés séchées sans autres problèmes .
L'eau circule entre le barreau et un tube de quartz par dessus lequel se trouve le tube de cuivre d'oré muni de 4 fentes longitudinales
de 0.3 mm x 10 mm de long en face des diodes laser et qui permet au rayonnement de rentrer dans la cavité d'orée servant à illuminer
le barreau Nd:YLF.

voici une petite video de la préparation : http://www.youtube.com/watch?v=puIoXLjuGig

Rocketman340

Double cliker pour voir la photo plus grande!

[electron190]

Il est marrant ce laser !
On dirait un moteur 4 cylindres en V

Je me demande ce que c'est la grosse pièce derrière , en face du miroir à 45° et qui ressemble à deux condos ( celle ou il y a 4 petits fils blancs qui rentre dedans )

En laser "puissant" , il y a Phébus

[miikkkllll]

Il est marrant ce laser !
On dirait un moteur 4 cylindres en V

+1
J'allais justement le dire.


Les deux cables noirs (8 au total) venant en parallèles sur les supports en cuivre, ce sont des sondes de température? Ils sont recouverts d'une gaine tubulaire. Ce qui voudrait dire que chaque diode est indépendamment pilotée (avec protection indivituelle de la température)?

[shrad]

Electron : c'est un four pour le doubleur

Rocketman : OK pour un post sur les lasers les plus puissants du monde, mais tu evolues dans le milieu, ce qui rend difficile le fait de trouver des articles que tu ne connaisses pas deja, et ton acces aux publications est plus facile (as tu un compte springerlink ou autre?)

pour les miroirs, ce sont des miroirs pour un doublage 532nm, pas pour le laser N2 (pour celui la j'ai un OC d'argon UV donc ca ira)

normalement ce sont des miroirs 50mm, je verrai avec un HeNe et un beam expander pour evaluer le ROC (en general ce sont des optiques stock et avec un faisceau de 5mm de diametre ou un parallaxe je deduirai ca facilement)

[rocketman340]

Il est marrant ce laser !
On dirait un moteur 4 cylindres en V

+1
J'allais justement le dire.


Les deux cables noirs (8 au total) venant en parallèles sur les supports en cuivre, ce sont des sondes de température? Ils sont recouverts d'une gaine tubulaire. Ce qui voudrait dire que chaque diode est indépendamment pilotée (avec protection indivituelle de la température)?

Effectivement chaque diode est pilotée séparément avec son capteur de température dans le bloc de cuivre (cable noir recouvert d'une gaine brune sur 20mm il y a 8 cables) et les 4 cables brun qui arrivent sur les petites cartouches fixées au bloc de cuivre sont les 4
élements chauffant. Un régulateur PID de température controle la température des diodes lasers pour avoir une émission centrée sur le pic d'absorption maximum du Nd:YLF.

Vous avez vu que le Q-switch à les faces taillées à l'indice de Brewster pour éviter les pertes par reflexion!
Donc le barreau Nd:YLF doit être orienté correctement par rapport au q-switch.
Le plus difficile dans la réabilitation des lasers c'est le réglage optique des cavités car on ne dispose pas des methodes et procedure de réglage fabricant . Et avec les lasers pulsé c'est en plus dangereux car on peut créer de l'autofocalisation et détruire les cristaux!
Rocketman340

[rocketman340]

Electron : c'est un four pour le doubleur

Rocketman : OK pour un post sur les lasers les plus puissants du monde, mais tu evolues dans le milieu, ce qui rend difficile le fait de trouver des articles que tu ne connaisses pas deja, et ton acces aux publications est plus facile (as tu un compte springerlink ou autre?)

pour les miroirs, ce sont des miroirs pour un doublage 532nm, pas pour le laser N2 (pour celui la j'ai un OC d'argon UV donc ca ira)

normalement ce sont des miroirs 50mm, je verrai avec un HeNe et un beam expander pour evaluer le ROC (en general ce sont des optiques stock et avec un faisceau de 5mm de diametre ou un parallaxe je deduirai ca facilement)

OK pour démarrer un poste sur les "LASERS LES PLUS PUISSANTS DU MONDE"
Non, je n'ai pas de compte springerlink ( trops chère !) j'ai le net comme tout le monde ..........

Pour les miroirs j'ai des miroirs des laser à colorant de Spectra Physics et ces miroirs sont fait pour le visible et on de faible rayon de courbure.
Alors dit moi exactement ce que tu as besoin et un schéma pourrai aussi aider !

[shrad]

il faut encore que je reflechisse a ce que je vais faire, j'ai des miroirs et des cristaux tout plein, mais je n'ai pas encore mes diodes de pompe

je veux tester un bow-tie et un fox-smith pour voir quelle est la linearite en modulation, mais je n'ai pas encore teste toutes mes optiques, je verrai a ce moment la