В качестве активного элемента в первом промышленном лазере использовался рубин

Рубин (от лат. ruberus - красный и позднелат. rubinus) является разновидностью минерала корунда (Al₂O₃), но содержит примеси ионов хрома Cr³⁺ (от сотых долей до 2%, как правило, 0,05%), которые замещают ионы алюминия Al³⁺ и (в отличие от бесцветного корунда) определяют красный цвет рубина. Длина волны лазерных колебаний рубина λ = 694,3 нм.

В настоящее время твердотельные лазеры создаются в основном на основе кристаллов иттрий-алюминиевого граната с добавкой ионов неодима (Nd: YAG). Активной средой в них является кристалл Y₃Al₅O₁₂, в котором часть ионов Y³⁺ замещена ионами трёхвалентного ниодима Nd³⁺.

Nd: YAG—лазеры могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме. При работе в импульсном режиме для накачки используются ксеноновые лампы (при мощности накачки ~10 Вт), в непрерывном – криптоновые (при мощности накачки ~100 Вт). Размеры стержней такие же, как и у рубинового лазера.

Выходные параметры мощности:

в непрерывном многомодовом режиме — до 500 Вт;

в импульсном режиме с большой частотой повторения импульсов (50 Гц) — до 200 Вт;

в режиме РМД — до 50 МВт.

В устройствах CtP используются лазеры мощностью от 1 Вт до нескольких кВт. КПД составляет от 3 (при использовании для накачки ламп) до 10% (при применении для накачки диодов). Глубина резкости при этом достигает 60 мкм. Используют лазеры с длиной волны 1064 нм, а также с удвоенной частотой (532 нм).

Для эффективного использования энергии излучения лампы накачки применяют замкнутый рефлектор, заполненный охлаждающей жидкостью, прокачиваемой через его объем. Одной из наиболее эффективных форм рефлектора является эллиптическая. При такой форме сечения рефлектора лампу накачки и активный элемент располагают в фокусах эллиптического сечения, что обеспечивает максимальную концентрацию световой энергии накачки в толще активного элемента.

В качестве зеркал оптического резонатора в твердотельном лазере могут использоваться оптически обработанные торцы активного элемента, в случае необходимости снабжаемые отражающими покрытиями для получения требуемых значений коэффициентов отражения и пропускания. Если необходимо получить специальные свойства лазерного излучения (характер поляризации, модовый состав и т.п.), зеркала оптического резонатора могут быть и внешними, что также может быть обусловлено технологией оптической обработки и нанесения покрытий.

Активный элемент и лампа накачки твердотельного лазера обычно требуют жидкостного охлаждения в тех случаях, когда мощность излучения лазера не является достаточно малой (на уровне милливатт). Это приводит к усложнению конструкции, так как через охлаждающую жидкость будет проходить энергия накачки, которая не должна заметно поглощаться этой жидкостью.

Обычно твердотельные лазеры, кроме источника питания, комплектуются специальной системой охлаждения с насосом и теплообменником, что ведет к снижению суммарного коэффициента полезного действия и вызывает необходимость выполнения дополнительных профилактических работ при эксплуатации.

Вариант исполнения ND:YAG­лазера с ламповой накачкой приведен на рис. 3.20. Твердотельные ND:YAG­лазеры с ламповой накачкой были первыми лазерными источниками, примененными в системах CtP для флексографии. Сегодня они установлены во многих системах, ибо являются проверенным надежным решением. Компоненты таких лазеров отрабатывались в течение нескольких десятилетий, и сегодня их производством занимаются сотни компаний во всем мире.

Рисунок 3.20. Вариант исполнения ND:YAG-лазера с ламповой накачкой: 1 — заднее зеркало; 2 — лампа накачки; 3 — кристалл Nd:YAG; 4 — отражатель; 5 — заслонка; 6 — выходное зеркало; 7 — модулятор света; 8 — фокусирующая оптическая система

Ряд недостатков, присущих этим лазерам, вынудил в некоторых случаях искать им замену. Развитие и совершенствование лазерной техники в 90­е годы. привело к распространению твердотельных лазеров, где ламповый источник света был заменен полупроводниковыми лазерами (диодами). Один из вариантов оптической системы таких лазеров представлен на рис. 3.21.

Рисунок 3.21– Вариант исполнения Nd:YAG-лазера с полупроводниковой накачкой: 1 – заднее зеркало; 2 – лазерные диоды оптической накачки; 3 – кристалл Nd:YAG; 4 – корпус; 5 – заслонка; 6 – выходное зеркало, 7 – модулятор света; 8 – фокусирующая оптическая система

В лазерах с полупроводниковой (диодной) накачкой вместо ламп используются мощные лазерные диоды, излучающие свет именно той длины волны (808 нм), которая необходима для генерации лазерного излучения кристаллом Nd:YAG­лазера. Главное отличие этих лазеров от лазеров с ламповой накачкой заключается в значительно более высокой (на порядок) эффективности преобразования излучения мощных лазерных диодов, что позволяет избежать высокого электропотребления и обойтись без интенсивного внешнего водяного охлаждения (внутренний контур водяного охлаждения активного тела лазера все же необходим). Все это делает системы записи изображения с такими лазерами более удобными в эксплуатации.

Мощность лазеров с полупроводниковой накачкой позволяет расщепить пучок лазерного излучения на несколько раздельно управляемых пучков, причем без ухудшения качества излучения. Вследствие этого такие лазеры незаменимы для построения многолучевых оптических систем записи, используемых для повышения производительности, поскольку несколько лучей экспонируют материал параллельно.

В устройствах с расщеплением лазерного пучка (в отличие от систем, где используются два различных лазера) с течением времени на растровом изображении не появляется полошения. Известно, что в лазерах через какое­то время может происходить слабое отклонение лазерного пучка, которое выражается в небольшом (в несколько микрон) смещении пятна записи на материале в произвольном направлении. Но когда два луча получаются посредством расщепления единого пучка, это смещение для обоих пятен записи происходит синхронно и не приводит к проблемам. Если же применены два лазера, то возможно рассогласование пятен, которое приводит к появлению полос на изображении. Этот эффект можно устранить только повторной калибровкой, которая может быть выполнена лишь силами специально обученного персонала.

Твердотельные лазеры имеют следующие достоинства:

небольшая длина волны позволяет получить пятно диаметром менее 10 мкм и значительно повысить разрешение записи;

минимальные потери при прохождении по оптоволоконным световодам и легкость модуляции упрощают конструкцию лазерных установок;

значительное число известных материалов (в особенности металлов) имеют высокий коэффициент поглощения в области излучаемых длин волн, что облегчает разработку формных пластин и повышает эффективность лазерной записи.

По сравнению с СО₂ лазерами они работают на значительно более короткой длине волны, что позволяет фокусировать излучение твердотельных лазеров в пятно меньшего размера. По сравнению с аргоновыми лазерами они обеспечивают в 2-3 раза большее значение коэффициента полезного действия. К их преимуществам относятся также компактность, мобильность и т.д.

По сравнению с газовыми, лазеры на гранате являются более дорогими и при эксплуатации требуют большего внимания к профилактике – необходимы периодическая замена ламп накачки, поддержание чистоты охлаждающей жидкости, через которую осуществляется накачка. Кроме того, в лазере на гранате существуют некоторые трудности с обеспечением стабильности излучения.

В CtP-устройствах, оснащенных твердотельными лазерами, компании предлагают фотополимеризующиеся и серебросодержащие формные пластины, а также пластины с гибридными и термочувствительными слоями. При этом под воздействием лазера с длиной волны 1064 нм термочувствительные слои могут подвергаться термодеструкции, абляции или термоструктурированию.

Твердотельными YAG-лазерами оснащаются CtP-устройства Polaris (Agfa), LaserStar LS (Krause), DigiPlater (PPI) и многие другие. Однако в последнее время все чаще вместо твердотельных лазеров используются лазерные диоды.

В ФНА твердотельные лазеры практически не применяются.

Оптоволоконные лазеры

Эти лазеры весьма условно можно выделить в отдельный тип, так как в них использован примерно такой же механизм возбуждения активной среды (накачки), как у газовых или твердотельных лазеров.

В качестве накачки также используются лазерные диоды. Эти источники были разработаны для телекоммуникационных систем волоконной связи, где они применяются в качестве усилителей сигналов. Представьте себе, что кристалл, в котором происходит генерация полезного лазерного излучения, как бы растянут на несколько десятков метров и представляет собой сердцевину волокна диаметром несколько микрон, которая находится внутри кварцевого волокна. Излучение диодов направляется в кварцевое волокно, и на всем его протяжении происходит оптическая накачка сердцевины.

Применение лазерного стекла в качестве активного элемента в твердотельных лазерах известно давно. В отличие от кристаллов, лазерные стекла имеют неупорядоченную внутреннюю структуру. Наряду со стеклообразующими компонентами SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, BeF₂, в них содержатся Na₂O, K₂O, Li₂O, MgO, CaO, BaO, Al₂O₃, Sb₂O₃. Активными примесями чаще всего служат ионы неодима Nd³⁺; используются также гадолиний Gd³⁺, эрбий Er³⁺, гольмий Но³⁺, иттербий Yb³⁺. Концентрация ионов неодима Nd³⁺ в стеклах доходит до 6% (по массе).

В лазерных стеклах достигается высокая концентрация активных частиц. Другим достоинством таких стекол является возможность изготовления активных элементов больших размеров практически любой формы и с очень высокой оптической однородностью. Стекла получают в платиновых или керамических тиглях. К недостаткам использования стекол в качестве лазерных материалов следует отнести относительно широкую полосу генерации (3­10 нм) и низкую теплопроводность, препятствующую быстрому отводу тепла при мощной оптической накачке.

Волоконные лазеры имеют очень высокую (до 80%) эффективность преобразования излучения лазерных диодов в полезное излучение. Для обеспечения их работы достаточно воздушного охлаждения. Эти лазерные источники весьма перспективны для систем цифровой записи печатных форм.

На рис. 3.22 представлена схема работы волоконного лазера с полупроводниковой накачкой и в общем виде весь оптический тракт вплоть до обрабатываемого материала. Главная особенность этого лазера состоит в том, что излучение здесь рождается в тонком, диаметром всего 6­8 мкм, волокне (сердцевине; например, активной средой может быть иттербий), которое находится внутри кварцевого волокна диаметром 400­600 мкм. Излучение лазерных диодов накачки вводится в кварцевое волокно и распространяется вдоль всего сложного составного волокна, имеющего в длину несколько десятков метров.

Рисунок 3.22 – Оптическая система с волоконным лазером:

1 – сердцевина, легированная иттербием, диаметр 6-8 мкм; 2 – кварцевое волокно, диаметр 400-600 мкм; 3 – полимерная оболочка; 4 – внешнее защитное покрытие; 5 – лазерные диоды оптической накачки; 6 – оптическая система накачки; 7 – волокно (до 40 м); 8 – коллиматор; 9 – модулятор света; 10 – фокусирующая оптическая система

Излучение оптически накачивает сердцевину, и именно здесь, на атомах иттербия, происходят физические превращения, приводящие к возникновению лазерного излучения. Вблизи концов волокна на сердцевине делают два так называемых дифракционных зеркала в виде набора насечек на цилиндрической поверхности сердцевины (дифракционные решетки) – так создается резонатор волоконного лазера. Общую длину волокна и количество лазерных диодов выбирают, исходя из требуемой мощности и эффективности. На выходе получается идеальный одномодовый лазерный пучок с весьма равномерным распределением мощности, что позволяет сфокусировать излучение в пятно малого размера и получить большую, чем в случае мощных твердотельных Nd:YAG­лазеров, глубину резкости.

Стоит также отметить, что ряд таких свойств излучения волоконных лазеров, как, например, характер поляризации пучка, делает удобным и надежным управление этим излучением с помощью акусто­оптических устройств и позволяет реализовать многолучевые схемы записи изображений.

Поскольку оптическая накачка идет по всей длине волокна, то отсутствуют такие свойственные обычным твердотельным лазерам эффекты, как термолинза в кристалле, искажения волнового фронта вследствие дефектов самого кристалла, нестабильность луча во времени и др., которые всегда препятствовали достижению максимальных возможностей твердотельных систем. Однако сами принципы строения и работы волоконного лазера гарантируют высокие эксплуатационные характеристики и делают данные устройства совершенными преобразователями светового излучения в лазерное.

«Сердечник» лазера толщиной всего лишь несколько микрометров состоит из иттербия и функционирует как резонатор. Наилучшего качества удается добиться при длине волны излучения 1110 нм, при этом длина оптоволоконного кабеля может достигать 40 м. Серийно выпускаются лазеры мощностью от 1 до 100 Вт, с КПД около 50%. Оптоволоконные лазеры обычно не требуют специального охлаждения. Минимальный размер пятна у современных оптоволоконных лазеров – около 20 мкм, причем при использовании механизмов коррекции его удается уменьшить до 5 мкм. Глубина фокуса составляет 300 мкм, что позволяет без механизма автофокусировки успешно работать с формными материалами различной толщины.

Полупроводниковые лазеры

В лазерах этого типа активной средой является полупроводниковый кристалл. Наиболее распространенный способ накачки – пропускание через кристалл тока.

Полупроводниковый инжекционный лазер представляет собой двухэлектродный прибор с p-n-переходом (поэтому часто используется термин «лазерный диод»), в котором генерация когерентного излучения связана с инжекцией носителей заряда при протекании прямого тока через p-n-переход.

Активная среда инжекционного лазера (рис. 3.23) размещена в тонком прямоугольном параллелепипеде, расположенном между р и n слоями полупроводниковой структуры; толщина d активной области около 1 мкм. Полированные или сколотые торцы кристалла (шириной w), выполненные оптически плоскими и строго параллельными, в такой конструкции действуют как оптический резонатор (аналог резонатора Фабри-Перо). Коэффициент отражения оптического излучения на полированных плоскостях кристалла достигает 20-40%, что обеспечивает необходимую положительную обратную связь без применения дополнительных технических средств (специальных зеркал или отражателей). Однако боковые грани кристалла имеют шероховатую поверхность, что уменьшает отражение оптического излучения от них.

Рисунок 3.23 – Конструкция полупроводникового лазера

Накачка активной среды в лазерном диоде обеспечивается внешним электрическим смещением р-n-перехода в прямом направлении. При этом через р-n-переход протекает значительный ток I_лд и достигается интенсивная инжекция возбужденных носителей заряда в активную среду полупроводникового лазера. В процессе рекомбинации инжектированных электронов и дырок излучаются кванты света (фотоны).

Лазерные колебания возбуждаются и генерируются, если усиление фотонов в активной среде превышает потери оптического излучения, связанные с частичным выводом, рассеянием и поглощением фотонов. Коэффициент усиления фотонов в активной среде полупроводникового лазера оказывается значительным только при интенсивной инжекции заряда. Для этого необходимо обеспечить достаточно большой электрический ток I_лд.

Чтобы систему с активным веществом превратить в генератор, необходимо создать положительную обратную связь, то есть часть усиленного выходного сигнала нужно возвратить в кристалл. Для этого в лазерах используются оптические резонаторы. В полупроводниковом лазере роль резонатора выполняют параллельные грани кристалла, создаваемые методом скола.

Кроме того, необходимо обеспечить электрическое, электронное и оптическое ограничения. Суть электрического ограничения состоит в том, чтобы максимальная доля пропускаемого через структуру электрического тока проходила через активную среду. Электронное ограничение – это сосредоточение всех возбужденных электронов в активной среде и принятие мер против их расплывания в пассивные области. Оптическое ограничение должно предотвратить растекание светового луча при его многократных проходах через кристалл и обеспечить удержание лазерного луча в активной среде. В полупроводниковых лазерах это достигается за счет того, что зона удержания луча характеризуется несколько большим значением показателя преломления, чем соседние области кристалла, – вследствие этого возникает волноводный эффект самофокусировки луча. Неодинаковость показателей преломления достигается различием в характере и степени легирования зон кристалла, включая использование гетероструктур.

При рекомбинации свободных электронов и дырок в полупроводниках освобождается энергия, которая может сообщаться кристаллической решетке (переходить в тепло) или излучаться в виде квантов света (фотонов). Для полупроводниковых лазеров принципиально важным является испускание фотонов (излучательная рекомбинация). В кремниевых и германиевых полупроводниках доля рекомбинационных актов, вызывающих излучение фотонов, весьма невелика; такие полупроводники по существу непригодны для лазеров.

Иначе протекают рекомбинационные процессы в бинарных (двойных) полупроводниках типа А³В⁵ (а также А²В⁶ и А⁴В⁶), где в определенных, технически совершенных условиях доля излучательной рекомбинации приближается к 100%. Такие полупроводники являются прямозонными; возбужденные электроны проходят запрещенную зону, теряя энергию и излучая фотоны напрямую, не изменяя импульса и направления движения, без дополнительных стимулирующих условий и средств (промежуточных энергетических уровней и тепловых воздействий). Вероятность прямых излучательных переходов оказывается наиболее высокой.

Среди бинарных соединений типа А³В⁵ в качестве лазерных материалов доминируют кристаллы арсенида галлия GaAs. Расширение физических и технических возможностей полупроводниковых лазеров обеспечивают твердые растворы арсенида галлия, в которых атомы дополнительных элементов (алюминия – Al, индия – In, фосфора – Р, сурьмы – Sb) смешаны и жестко фиксированы в общей кристаллической решетке базовой структуры. Распространение получили тройные соединения: арсенид галлия–алюминия Ga_1–xAl_xAs, арсенид индия–галлия In_xGa_1–xAs, арсенид–фосфид галлия GaAs_1–x P_x, арсенид–антимонид галлия GaAs_xSb_1–x и четверные соединения: Ga_xIn_1–xAsyP_1–y, Al_xGa_1–xAsySb_1–y. Содержание (х или у) конкретного элемента в твердом растворе задано в пределах 0<х<1, 0<у<1.

Эффективно излучающими прямозонными полупроводниками являются двойные соединения А³В⁵ (InAs, InSb, GaSb), A2B6 (ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, CdS, CdTe, CdSe), группа (PbS, PbSe, PbTe) и твердые растворы (Zn_1–xCd_xS, CdS_1–xSe_x, PbS_1–xSe_x, Pb_xSn_1–xTe).

Длина волны излучения полупроводникового лазера достаточно жестко связана с шириной запрещенной зоны, которая, в свою очередь, четко определяется физическими свойствами конкретного полупроводникового соединения. Варьируя состав лазерного материала, можно изменять ширину запрещенной зоны и, как следствие, длину волны лазерного излучения.

Инжекционные лазеры имеют следующие достоинства:

•сверхминиатюрность: теоретическая минимальная длина резонатора близка к 10 мкм, а площадь его поперечного сечения – к 1 мкм²;

•высокий КПД преобразования энергии накачки в излучение, приближающийся у лучших образцов к теоретическому пределу; это обусловлено тем, что лишь при инжекционной накачке удается исключить нежелательные потери: вся энергия электрического тока переходит в энергию возбужденных электронов;

•удобство управления — низкие напряжения и токи возбуждения, совместимые с интегральными микросхемами; возможность изменения мощности излучения без применения внешних модуляторов; работа как в непрерывном, так и в импульсном режиме с обеспечением при этом очень высокой скорости переключения (в пикосекундном диапазоне).

Управление полупроводниковыми лазерами (лазерными диодами) обеспечивается схемотехническими средствами и потому оказывается относительно несложным. Мощность излучения Ризл полупроводникового лазера (рис. 3.24) зависит от инжекционного тока Iлд (тока возбуждения) в активной зоне лазерного диода (ЛД). При небольших уровнях тока Iлдполупроводниковый лазер действует как светодиод и генерирует некогерентное оптическое излучение небольшой мощности. При достижении порогового уровня тока Iлд оптические колебания в лазерном резонаторе генерируются, становятся когерентными; резко возрастает мощность излучения Ризл. Однако генерируемая мощность Ризли в этом режиме пропорциональна уровню тока Iлд. Таким образом, возможности изменения (переключения, модуляции) мощности излучения полупроводникового лазера прямо связаны с целенаправленным изменением инжекционного тока Iлд.

В импульсном режиме действия лазерного диода его рабочая точка М (рис.3.24а) фиксируется на пологом участке ватт­амперной характеристики Ризл = (Iлд) в предпороговой области лазера. Резкое увеличение тока Iлд переводит рабочую точку на крутой участок характеристики (например, в положение N), что гарантирует возбуждение и интенсивный рост мощности лазерных колебаний. Спад тока Iлди перевод рабочей точки лазера в исходное положение М обеспечивают срыв лазерных колебаний и резкое снижение выходной мощности лазерного излучения.

В аналоговом режиме модуляции лазерных колебаний рабочая точка Q фиксируется на крутом участке ватт­амперной характеристики (рис. 3.24б). Изменение тока Iлд под действием внешнего информационного сигнала приводит к пропорциональному изменению выходной мощности полупроводникового лазера.

Рисунок 3.24 – Диаграммы управления мощностью излучения полупроводникового лазера в режимах цифровой (а) и аналоговой (б) модуляции

Инжекционным лазерам присущи и недостатки, к наиболее принципиальным из которых можно отнести:

• невысокую когерентность излучения (в сравнении, например, с газовыми лазерами) — значительную ширину спектральной линии;

• большую угловую расходимость;

• асимметрию лазерного пучка.

Асимметрия лазерного луча объясняется явлением дифракции, из­за которой световой поток, излучаемый прямоугольным резонатором, расширяется неодинаково (рис. 3.25а): чем уже торец резонатора, тем больше угол излученияθ. В полупроводниковом лазере толщина d резонатора заметно меньше его ширины w; поэтому угол излучения θ|| в горизонтальной плоскости (рис. 3.25б) меньше угла θ₁ в вертикальной плоскости (рис. 3.25в), а луч полупроводникового лазера имеет эллиптическое сечение. Обычно θ_|| ≈ 10­15°, a θ₁ ≈ 20-40°, что явно больше, чем у твердотельных и, особенно, газовых лазеров.

Рисунок 3.25 – Рассеяние оптического излучения полупроводникового лазера

Для устранения асимметрии эллиптический гауссов пучок света с помощью скрещенных цилиндрических линз (рис. 3.9) преобразуют в пучок круглого сечения.

Рисунок 3.26 – Преобразование эллиптического гауссова светового пучка в круговой с помощью скрещенных цилиндрических линз

В допечатных процессах лазерные диоды нашли чрезвычайно широкое применение В качестве источников экспонирующего излучения во многих фотовыводных и формовыводных устройствах, а также в цифровых печатных машинах.

Как правило, лазерное излучение поступает на экспонируемый материал от лазерного диода через оптиковолоконные световоды. Для оптимального оптического согласования полупроводниковых лазеров и волоконных световодов используются цилиндрические, сферические и стержневые (градиентные) линзы.

Цилиндрическая линза (рис. 3.27а) позволяет преобразовать сильно вытянутый эллипс пучка лазерного излучения и придать ему на входе в волоконный световод почти круглое сечение. При этом эффективность ввода лазерного излучения в многомодовый световод достигает 30%.

Рисунок 3.27 – Применение цилиндрической (а) и сферической (б) линз для оптического согласования полупроводникового лазера и волоконного световода

Сферическая линза (рис. 3.27б) обеспечивает преобразование расходящихся лучей лазерного излучения в параллельный пучок света значительного диаметра, что заметно облегчает дальнейшее преобразование и оптимальный ввод оптического излучения.

Эффективным элементом такого преобразования и ввода является стержневая (градиентная) линза, которая фокусирует излучение в пучок, сходящийся под необходимым (относительно небольшим) углом с числовой апертурой волоконного световода. Стержневые линзы имеют цилиндрическую форму с плоскими торцами для ввода оптического излучения. В стержневой (градиентной) линзе, как и в градиентном оптическом волокне, коэффициент преломления не является постоянным, а уменьшается пропорционально квадрату расстояния: от центральной оси (то есть пропорционально квадрату радиуса). Однако, в отличие от градиентного световода, у градиентной линзы большой диаметр (1­2 мм) и нет оболочки.

На рис. 3.28апоказаны траектории светового пучка в градиентной линзе, в которую вводится параллельный пучок, далее изменяется и продвигается по синусоидальной траектории. Такая траектория распространения света имеет период (шаг)

,

где g — параметр, определяющий распределение показателя преломления (и, как следствие, степень фокусировки) линзы.

Создавая (вырезая) градиентный стержень определенной длины L, можно четко сформировать определенные фокусирующие свойства линзы. Если L = Lр /2, то падающий параллельный пучок света можно сфокусировать в объеме линзы, а затем вывести его вновь в виде параллельного пучка.

Градиентная линза длиной L = Lp /4 фокусирует параллельный пучок света в пятно небольшого диаметра (рис. 3.28б), что эффективно при вводе пучка оптического излучения значительного диаметра в волоконный световод с небольшой числовой апертурой.

Формируя градиентную линзу длиной L ≤ Lp /2 в техническом варианте, представленном на рис. 3.28в, можно успешно согласовать по оптическому каналу полупроводниковый лазер и волоконный световод

Рисунок 3.28 – Применение стержневых линз для ввода и вывода оптического излучения

В системах CtP обычно используются диоды малой мощности. Однако при их объединении в группы суммарная мощность системы может достигать сотен ватт при КПД 50%. Обычно полупроводниковые лазеры не требуют применения специальных систем охлаждения. Интенсивное водяное охлаждение используется только в устройствах повышенной мощности.

Главным недостатком полупроводниковых лазеров является неодинаковое распределение энергии по сечению лазерного луча. Однако, благодаря хорошему соотношению цены и качества, полупроводниковые лазеры стали в последнее время наиболее востребованным видом источников экспонирующего излучения в CtP-системах.

Широко применяются сегодня инфракрасные диоды с длиной волны 670 и 830нм. Среди устройств, оснащенных ими — Lotem и Trendsetter (Creo); PlateRite (Dainippon Screen); Topsetter (Heidelberg); XPose! (Luscher); Dimension (Presstek). Для повышения производительности устройств экспонирование осуществляется матрицей диодов. Минимальный размер точки обычно лежит в пределах 10-14 мкм. Однако малая глубина резкости ИК-диодов требует применения дополнительных операций по коррекции луча. Из достоинств ИК-диодов можно отметить возможность загрузки пластин при дневном свете.

В последнее время во многих моделях CtP-устройств используется фиолетовый лазерный диод с длиной волны 405 нм. Полупроводниковый фиолетовый лазер применяется в промышленности сравнительно недавно. Его внедрение связано с разработкой технологии DVD. Достаточно быстро новый источник излучения стал применяться в системах Computer-to-Plate. Фиолетовые лазерные диоды дешевы, долговечны и имеют достаточную для воздействия на копировальные слои пластин энергию излучения. Однако из-за коротковолновой эмиссии лазер очень прихотлив в работе, а на качество записи большое влияние оказывают качество поверхности печатной пластины и состояние оптики. Пластины для экспонирования фиолетовым лазером можно загружать при желтом освещении. В настоящее время фиолетовый лазер используется в следующих устройствах: Palladio (Agfa); Mako 2 (ECRM); Luxel V/Vx (FujiFilm); Prosetter (Heidelberg); PlateDriver (Esko-Graphics).

Применение длинноволновых полупроводниковых и светодиодных источников заметно упрощает схему построения ФНА. Однако эти источники имеют малую мощность, а это приводит к получению «мягкой» точки, площадь которой при копировании па формпый материал уменьшается. Длина волны этих лазеров — от 660 нм (красные) до 780 нм (инфракрасные).

Поиск по сайту: