Газовые лазеры молекулярные

Газовые лазеры подразделяют на три большие группы лазеры на атомных, ионных и молекулярных переходах. [c.122]

Наибольшую мощность и к.п.д. имеют газовые лазеры, генерирующие колебания на молекулярных переходах. Типичный представитель этой группы — лазер на углекислом газе. Молекула СО2 возбуждается электронными ударами в газовом разряде, причем для увеличения мощности к СО2 добавляют молекулярный азот N2. Выходная мощность возрастает благодаря резонансной передаче энергии от возбужденных молекул N2 молекулам СО2. Отношение парциальных давлений СО2 и N2 обычно выбирается в пределах 1 1...1 5 при суммарном рабочем давлении в несколько сотен паскалей. [c.122]

Газовые лазеры можно разделить следующим образом лазеры на нейтральных атомах, ионные и молекулярные лазеры. Большинство этих лазеров имеют конструкцию, схематически показанную на рис. 35.15. Эта схе- [c.288]

В качестве активных сред в лазерах применяются газы (в атомарном, ионном и молекулярном состояниях), твердые тела, жидкости и полупроводники В соответствии с этим различают газовые, ионные, молекулярные, твердотельные, жидкостные и полупроводниковые лазеры. [c.341]

В настоящее время промышленностью освоен выпуск разнообразных газовых лазеров, которые можно использовать для различных технологических операций. Однако для обработки материалов (например, для их упрочнения) в настоящее время пригодны лишь некоторые из них, в частности, молекулярные СОз-лазеры. В этих лазерах в качестве активной среды используется смесь газов СОа, Не, N3. Генерируемое излучение имеет длину волны 10,6 мкм. [c.41]

В свою очередь, каждая из групп может быть подразделена на более мелкие подгруппы. Например, в газовых ОКГ могут быть использованы энергетические уровни молекул, атомов или ионов. В связи с этим газовые лазеры подразделяются на молекулярные, атомарные и ионные. [c.17]

Газовые лазеры являются наиболее представительным классом лазеров. Как следует из названия, рабочим телом газовых лазеров является газовая среда. В зависимости от конкретной схемы уровней и способов создания инверсной заселенности в активных частицах она может состоять из одной или нескольких атомарных или молекулярных компонент. Число ионов и нейтральных атомов и молекул, на которых получена генерация, уже превысило 100 и продолжает расти. Диапазон длин волн, в котором могут работать различные газовые лазеры, простирается от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного, по существу субмиллиметрового диапазона спектра. [c.115]

Микроскопические и молекулярные процессы в газовых лазерах. — М. Атом-издат, 1981. [c.188]

Молекулярные газовые лазеры [c.359]

Газовые лазеры 343, 344 --молекулярные 359, 360 [c.549]

Газовые лазеры прежде всего подразделяются на молекулярные, атомарные и ионные в зависимости от того, какие энергетические уровни молекул, атомов или ионов используются в лазере. [c.16]

Активная среда газовых лазеров — это неравновесный газ или плазма с инверсной заселенностью. Газообразность активной среды определяет особенности газовых лазеров. Прозрачность газовых сред в широком спектральном интервале от вакуумного УФ (эксимерные лазеры) до СВЧ диапазона (молекулярные лазеры с когерентной оптической накачкой) позволяет газовым лазерам охватить чрезвычайно широкий диапазон длин волн, соот-ветствуюш,ий изменению частот более чем на три порядка. [c.39]

Если говорить о расчетах характеристик других типов газовых лазеров, то нет необходимости приводить здесь подробное описание этих задач, так как все они в той или иной мере реализуются по структурной схеме, на основе которой нами были рассмотрены расчеты характеристик Ne—Не-лазера и СОз-лазера. Читателю можно рекомендовать следующие работы по расчету характеристик атомарных и ионных лазеров [31 ] молекулярных лазеров (СО, N2) [19] эксимерных лазеров [113] лазеров на парах металлов [42]. [c.76]

Рис. 2.35. Общая блок-схема программы расчета генерации и усиления в активной среде молекулярного газового лазера (усилителя)

В настоящее время разрабатываются методы контроля пучков излучения молекулярных газовых лазеров, работающих в интервале от 5 до 10 мк. Один из способов, который оказался пригодным для наблюдения за излучением лазера на СО2 (10,6 мк), состоит в том, что луч пропускают через газовую кювету с аммиаком. На наличие лазерного пучка указывает зеленое свечение флуоресценции, которой сопровождается фотохимическое разложение газа (интенсивность флуоресценции при постоянной мощности лазера медленно уменьшается со временем). Изыскания, которые ведутся в настоящее время во многих промышленных лабораториях, несомненно приведут к разработке и других многофотонных преобразователей частоты, что позволит визуально контролировать инфракрасные лазерные пучки. [c.30]

С точки зрения единообразия механизмов инверсии и методов накачки лазеры классифицируют по типу фазового состояния активного вещества. Газовые лазеры — на нейтральных и ионизованных атомах, молекулярные газовые лазеры твердотельные — на ос- [c.672]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ [c.718]

Для накачки молекулярных газовых лазеров используются самые различные методы электрический разряд, оптическая, химическая и другие виды накачки. За- [c.718]

Ныне США выпускают около 2000 разновидностей промышленных моделей газовых лазеров. В 1974 г. только в США было изготовлено около 100 тыс. лазеров, а к 1985 г. выпуск их достигнет миллиона штук. Наибольшее число видов газовых лазеров работают в диапазоне от 0,15 до 699 мкм. Максимальная мощность гелий-неоновых лазеров доведена до нескольких ватт, ионных — до 1 киловатта, а молекулярных — до нескольких киловатт (в непрерывном режиме) и до сотен киловатт (в импульсном). [c.9]

Особенности газовых лазеров большей частью обусловлены тем, что они в подавляющем большинстве случаев являются источниками излучения, использующими атомные или молекулярные спектры люминесценции. Длины волн переходов, как правило, точно известны и практически не зависят от окружающей среды. Поскольку система энергетических уровней свободных атомов сравнительно проста, то правила отбора обычно хорошо соблюдаются и поэтому характер безызлучательных переходов достаточно хорошо изучен. Кроме того, в газовых смесях можно многообразными методами создавать инверсную населенность. Эти механизмы возбуждения и опустошения позволяют реализовать генерацию при малых значениях мощности накачек. [c.92]

Тепловая линза может играть заметную роль также в мощных газовых лазерах (например, в молекулярных лазерах на двуокиси углерода). [c.236]

Дополнительную информацию о характеристиках молекулярного поглощения в ИК-области спектра можно найти в книгах [44] и [126] детальные расчеты пропускания атмосферы проводились в работах [6, 7, 127—129]. Результаты частных расчетов пропускания атмосферы для ряда линий излучения некоторых наиболее распространенных газовых лазеров (СОг, СО, НР и ОР) приведены в работе [5]. Список наиболее важных полос поглощения ряда газов — загрязнителей атмосферы приводился [c.159]

Итак, общую картину спектра излучения оптических квантовых генераторов можно представить следующим образом. В интервале длин волн, простирающемся от вакуумного ультрафиолета до далекой инфракрасной области, с помощью разнообразных активных сред удается получать усиление излучения в участках спектра с относительной шириной (со" — со )/со, составляющей в разных случаях от 10 (лазеры на красителях) до 10" (атомные и молекулярные газы). Положение этих участков спектра определяется частотами переходов между энергетическими уровнями, характерными для используемой активной среды (атомы, ионы, молекулы в газовой, жидкой и кристаллической фазе). В пределах каждого из упомянутых участков спектр генерируемого излучения имеет вид дискретных квазимонохроматических эквидистантных компонент, расстояние между которыми задается резонатором и составляет в относительной мере величину Асо/со = Х/2Ь = = 10" — 10 . Наконец, каждая из компонент представляет собой квазимонохроматическое излучение с ничтожно малой естественной спектральной щириной бсо 10 — 10 с , так что боз/со [c.801]

Газовые лазеры подразделяются на три большие группы лазеры на атомных, ионных и молекулярных переходах. Гелиевонеоновый лазер относится к первой группе. [c.37]

В. р. используется в ионных источниках для создания плазмы, в качестве источника света в спектроскопии, в мощных молекулярных лазера.х для создання однородной активной среды (см. Газовый лазер), в плаз-мохимии для изучения хим. реакций в газах, в экснери-монтах по проблеме управляемого термоядериого синтеза для первичного пробоя газа, [c.372]

Квазирезовансные Н. п. играют определяющую роль в кинетике формирования компонентов плазмы, активной среды газовых лазеров, атмосферы и т. п. Экспериментально и теоретически исследуются такие Н. п. в медленных атомных столкновениях, как резонансная и нерезонансная перезарядка, передача возбуждения, дезактивация, деполяризация, спиновый обмен, переходы между компонентами тонкой и сверхтонкой структуры электронных оболочек атомов, между разл. молекулярными состояниями, столкновения с участием отрицат. ионов и др. Цели исследований — получение детальной информации о механизмах и оси. особенностях элементарных процессов столкновений, а также надёжная оценка величин вероятностей и сечений разл. каналов возбуждения. [c.249]

В соответствии с вышеизложенным переходы между энергетическими уровнями можно разделить на три типа 1) Переходы между двумя вращательно-колебательными уровнями различных электронных состояний, которые называются виб-ронными переходами от сокращения английских слов vibrational (колебательный) и ele troni (электронный). В целом все они попадают в ближний УФ диапазон спектра. 2) Переходы между двумя вращательно-колебательными уровнями одного и того же электронного состояния (вращательно-колебательные переходы)—в большинстве своем они попадают в ближний и средний ИК диапазоны спектра. 3) Переходы между двумя вращательными уровнями одного колебательного состояния [например, состояния с квантовым колебательным числом у = О, основного электронного состояния (чисто вращательные переходы)], которые приходятся на дальнюю ИК-область спектра. В дальнейшем мы рассмотрим колебательные и вращательно-колебательные переходы, поскольку в наиболее широко применяемых молекулярных газовых лазерах генерация осуществляется именно на этих двух типах переходов. Существуют также лазеры, работающие на чисто вращательных переходах и при этом генерирующие в дальнем ИК диапазоне спектра, но область их использования относительно ограничена (спектроскопическими приложениями). [c.96]

Представленный выше расчет является довольно грубым, поскольку он основан на предположении о том, что электрон теряет при столкновении часть своей энергии, равную б. Хотя данное условие выполняется при упругих столкновениях с атомами (в этом случае b = 2mfM), для неупругих столкновений это неочевидно [электрон-электронные столкновения не играют никакой роли в уравнении энергетического баланса (3.36), поскольку они просто перераспределяют скорости электронов без изменения их средней энергии]. Следует заметить, что упругие столкновения в действительности происходят намного чаш,е, чем неупругие (сечение упругих столкновений обычно много больше сечения неупругих столкновений). Однако доля энергии, теряемая при упругих столкновениях, очень мала. В самом деле, если бы упругие столкновения были основным механизмом охлаждения электронов, то основная часть энергии разряда тратилась бы на нагрев атомов, а не на их возбуждение, и разряд не был бы столь эффективным для накачки лазера. Другая причина, почему наши вычисления нельзя считать адекватными, состоит в предположении о максвелловском характере распределения, что не выполняется на практике [14]. Тем не менее в лазерах на нейтральных атомах и в ионных газовых лазерах отклонение от максвелловского распределения невелико, и в этих случаях в расчетах нередко используют максвелловское распределение. Однако в молекулярных лазерах, генерируюш,их на колебательных переходах, газ ионизован очень слабо и средняя энергия электронов мала Е ж 1 эВ, поскольку необходимо возбудить только колебательные состояния) по сравнению с энергией (10—30 эВ), необходимой для лазеров на нейтральных атомах и ионных газовых лазеров. Соответственно следует ожидать. [c.145]

Рассмотрим теперь четырехуровневую систему (рис. 1,8). Она встречается при описании режима генеращш очень многих типов лазеров атомарных и молекулярных газовых лазеров, твердотельных лазеров на оксидных и металлогаллоидных соединениях, активированных редкоземельными элементами, и существенно отличается от трехуровневой схемы. Уравнения баланса для заселенностей уровней четырехуровневой системы твердотельного лазера, по которой работает, на- пример, лазер на стекле, активированном неодимом [c.21]

Проведенный в п. 2.1 анализ газовых лазеров с электрическим возбуждением (ГЛЭВ) активных сред определяет совокупность основных процессов, математическое моделирование которых может быть положено в основу структурной схемы разработки этого типа лазеров с использованием ЭВМ. Блоки схемы являются общими для газовых активных сред (атомарных или молекулярных), возбуждаемых любым типом разрядов (непрерывным импульсным или импульсно-периодическим). Структурная схема, представленная на рис. 2.6, справедлива для любого типа ГЛЭВ. Остановимся кратко на характеристиках этих блоков, общих для любого газового лазера. [c.60]

Если при этом весовые коэффициенты в сумме равны единице, то каждый из них может трактоваться как процент влияния соответствующего частотного критерия в общем. Очевидно, изменение набора i будет приводить к изменению оптимума. Это можно истолковать как проявление неявной функциональной зависимости X = X (С), С Сх, g, С и при необходимости использовать эту зависимость в интересах повышения эффективности объемных оптимизационных расчетов, В последний период развиваются новые интересные подходы для решения многокритериальных задач, которые основаны на методах ма тематической теории принятия решений. Рассмотренные в этой главе задачи расчета и синтеза газовых лазеров можно с полной уверенностью отнести к многокритериальным задачам парамеяри-ческой оптимизации, причем в общем случае с нелинейным функ-ционалом. Для оптимизации характеристик газовых лазеров или поиска при заданных характеристиках оптимальных конструктивных решений в этих приборах, в отсутствии разработанных средств математического исследования такого рода задач, необ ходимо исходить из физических соображений. Эти предпосылки по существу заложены в этапы реализации основной структурной схемы разработки газовых лазеров с использованием ЭВМ, изложенной в п. 2.3.Уже на первом этапе (анализ конкретной рассматриваемой задачи) многокритериальная оптимизация характеристик газовых лазеров может быть сведена к однокритериальной. Таким примером может служить задача разработки газового лазера с заданными характеристиками излучения в дальней зоне или расчет характеристик молекулярного усилителя. Именно физические соображения определили основным объектом исследования в обратной задаче расчета газового лазера резонатор с зеркалами, имеющими переменные по апертуре коэффициенты отражения. Затем анализ технологических возможностей привел к основному критерию оптимизации этих зеркал —- минимальному числу колебаний в зависимости R (г). Такой физический подход к оптимизации на сегодняшний день является типичным в задачах квантовой электроники. Однако прикладные задачи уже в настоящее время требуют большого количества принципиально разных газовых лазеров, работающих в различных режимах генерации, спектральных диапазонах и с различными уровнями входной мощности. Не всегда физический подход может обеспечить необходимые упрощения, способные свести задачу к простейшим приемам оптимизации, которые не требуют исследований функционалов (см. выражения (2.155) и (2.156)). Оптимизация выходных характеристик и конструктивных элементов прибора с учетом тенденций, определенных в теории и эксперименте, может осуществляться подбором необходимых данных в небольшом интервале изменений управляемых переменных. Дальнейшее совершенствование оптимизационных задач с использованием ЭВМ, как основных в разработке и исследовании [c.123]

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, даюпхие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового (0,2 мк) до дальнего инфракрасного (538 мк) участков спектра. [c.5]

Можно сделать неправильный вывод, что интерферометр Фабри—Перо — самый лучший прибор для лазерной спектроскопии, хотя бы потому, что в спектроскопии высокого разрешения, т. е. в спектроскопии газовых лазеров, он — единственный прибор, обеспечивающий необходимое разрешение. Но при быстрых спектральных наблюдениях лучше всего пользоваться призменным спектрометром. А для точных измерений длин волн больше всего подходит метровый монохроматор Черни—Тернера с плоской дифракционной решеткой. Он особенно выгоден тогда, когда требуется разрешить вранхательные линии в излучении инфракрасных молекулярных лазеров. [c.334]

Молекулы двуокиси углерода и воды в лазере способны излучать целый ряд частот в диапазоне от нескольких сотых до нескольких десятых миллиметра. Конечно, кроме них, можно использовать и другие газы, даюш ие монохроматическое излучение почти во всем дальнем инфракрасном диапазоне. Большое время жизни активных молекул, заброшенных на верхний уровень, а также наличие нескольких более низких разрешенных уровней, с которых возможны сопровождаемью излучением переходы молекул на основной уровень, обусловливают высокий уровень выходной мощности молекулярного газового лазера. [c.106]

В 1960 г. Беннет и Эрриот создали первый газовый лазер на смеси Не — Ые, в 1966 г. Паттел — молекулярный лазер на СО2. [c.7]

Во многих газовых лазерах ситуация обратная в них часто Ti (гелий-неоновый лазер, многие ионные и молекулярные лазеры), так что пичковый режим свободной генерации не реализуется. [c.29]

Небольщая перестройка может быть также осуществлена во многих газовых лазерах высокого давления и некоторых полупроводниковых лазерах. Широкий обзор по импульсным молекулярным газовым лазерам высокого давления содержится в сборнике [148] в работах [168,264] представлены полезные сведения по перестраиваемым ИК-лазерам. Перестраиваемые ИК-ла-зеры при зондировании окружающей среды обладают тем достоинством, что больщинство веществ имеет колебательно-вращательные переходы, которые могут возбуждаться ИК-излуче-нием [202]. Возможные приложения нового класса лазеров на александрите, работающих в ближней ИК-области спектра, в настоящее время находятся в стадии исследований. [c.253]

Объёмная Р. существенно влияет на скорость деионизации среды в разрядном промежутке и потому должна учитываться при выборе конструкции и режима работы газоразрядных приборов. Искусственно ускоряя Р., можно получить инверсию населённости возбуждённых уровней атомов (ионов), что используется для создания лазеров на рекомбинирующей плазме (см. Газовый лазер). ф Атомные и молекулярные процессы, под ред. Д. Бейтса, пер. с англ., М., 1964 Гордиец Б. Ф., Осипе в А. И., Шелепин Л. А., Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры, М., 1980. [c.632]

Процессы неупругих С. а. весьма разнообразны. Перечень не упругих процессов, к-рые могут происходить в газе или слабоионизов. плазме, приведён в таблице. В различных лаб. условиях и явлениях природы гл. роль играют те или иные отдельные неупругие процессы соударения ч-ц. Напр., излучение с поверхности Солнца обусловлено б, ч. столкновениями между эл-нами и атомами водорода, при к-рых образуются отрицат. ионы водорода (табл., п. 26). Осн. процесс, обеспечивающий работу гелий-неонового лазера (см. Газовый лазер),— передача возбуждения от атомов гелия, находящихся в метастабильных состояниях, атомам неона (табл., п. 6) осн. процесс в электроразрядных молекулярных газовых лазерах — возбуждение колебат. уровней молекул электронным ударом (табл., п. 3) в результате этого процесса электрич, энергия газового разряда частично преобразуется в энергию лазерного излучения. В газоразрядных источниках света осн. процессами являются в т. н. резонансных лампах — возбуждение атомов электронными ударами (табл., п. 2), а в лампах высокого давления — фоторекомбинация эл-нов и ионов (табл., п. 24). Спиновый обмен (табл., п. 7) ограничивает параметры квантовых стандартов частоты, работающих на переходах между состояниями сверхтонкой структуры атома водорода или атомов щелочных металлов (табл., п. 9). Различные неупругие процессы С. а. с участием свободных радикалов, ионов, эл-нов и возбуждённых атомов определяют мн. св-ва атмосферы Земли. Мак-Даниель И., Процессы столкновений в ионизованных газах, пер. с англ.. М., 1967 Смирнов Б. М., Атомные столкновения и элементарные процессы [c.725]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...