Импульс длительность, модуляция добротност

Лазер на кристалле рубина работает обычно в импульсном режиме. Различают два режима работы рубинового лазера режим свободной генерации и режим с модуляцией добротности. Работа рубинового лазера в режиме свободной генерации продолжается до тех пор, пока интенсивность излучения импульсной лампы не станет слишком малой и уровень инверсной населенности не упадет ниже порогового. Обычно стандартные рубиновые кристаллы длиной в несколько сантиметров при диаметре 1 с.м позволяют получить в этом режиме полную энергию в импульсе излучения порядка нескольких джоулей. Длительность самого импульса генерации при этом измеряется миллисекундами и, следовательно, средняя мощность излучения генератора порядка нескольких киловатт. [c.283]

Для обработки тонких покрытий толщиной 500—2000 А необходимо обеспечить плотность энергии излучения 1—60 Дж/см , а для уменьшения повреждения подложки и термического искажения рисунка длительность лазерного импульса должна находиться в пределах от 10 до 500 не. Этим требованиям удовлетворяют твердотельные н газовые лазеры с модуляцией добротности резонатора, химические лазеры на органических красителях и полупроводниковые. Из табл. 25 видно, что выбор лазеров. [c.160]

Метод модуляции добротности [22] позволяет получать лазерную генерацию в виде коротких импульсов (длительностью от нескольких наносекунд до нескольких десятков наносекунд) с высокой пиковой мощностью (от нескольких мегаватт до нескольких десятков мегаватт). Основная идея метода состоит в следующем. Предположим, что в резонатор лазера помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация возникнуть не может и инверсия населенностей может достичь значения, которое намного превышает пороговое, имеющее место в отсутствие затвора. Если теперь резко открыть затвор, то усиление в лазере существенно превысит потери и накопленная энергия выделится в виде короткого и интенсивного светового импульса. Поскольку при этом происходит переключение добротности резонатора от низкого к высокому значению, то данный метод называется модуляцией добротности. [c.284]

Рассмотрим теперь импульсно-периодический лазер с модуляцией добротности при непрерывной накачке (рис. 5.33), Прежде всего заметим, что после включения добротности и в течение времени формирования импульса модуляции добротности по-прежнему применимы уравнения (5.88). Следовательно, пиковая выходная мощность, выходная энергия и длительность импульса даются соответственно выражениями (5,95), (5.100) и (5.101). [c.301]

Модуляция усиления, как и модуляция добротности, является методом, позволяющим генерировать лазерные импульсы короткой длительности (обычно от нескольких десятков до нескольких сотен наносекунд) и высокой пиковой мощности. Однако в отличие от модуляции добротности, при которой потери резко переключаются до низкого уровня, при модуляции усиления резко переключается усиление до высокого уровня. Модуляция усиления осуществляется с помощью столь короткого импульса накачки, что инверсия населенностей, а следовательно, и усиление начинают заметно превышать пороговые значения [c.303]

Для Nd YAG-лазера в режиме модуляции добротности, схема которого представлена на рис. 5,36, вычислите ожидаемый порог, выходную энергию и длительность импульса (при = Ю Дж), если коэффициент пропускания выходного зеркала будет уменьшен до 20 /о. [c.328]

Получите выражения для выходной энергии и длительности импульса в трехуровневом лазере с модуляцией добротности, [c.328]

В отношении конструктивных особенностей лазеры на александрите похожи на Nd YAG-лазеры. Хотя александрит может также работать в непрерывном режиме, меньшее сечение делает более практичным импульсную генерацию с высокой частотой повторения импульсов в режиме либо свободной генерации (длительность выходного импульса порядка 200 мкс), либо генерации с модуляцией добротности (длительность выходного импульса порядка 50 не). Характеристики импульсного лазера на александрите, а именно зависимость выходной энергии от входной и дифференциальный КПД практически аналогичны характеристикам Nd YAG-лазера с теми же размерами активного стержня. Были достигнуты средние мощности порядка 100 Вт при частоте повторения импульсов порядка 250 Гц. Оказывается, что лазеры на александрите успешно применяются в тех случаях, когда необходимо получить излучение с А, ж 700 нм и высокой средней мощностью (например, при лазерном отжиге кремниевых пластин) или когда необходимо перестраиваемое по частоте излучение (например, при лазерном контроле загрязнения окружающей среды). [c.343]

В этом разделе мы рассмотрим работу лазерного усилителя с помощью скоростных уравнений. Допустим, что плоская волна постоянной интенсивности / падает (в точке z = 0) на лазерный усилитель длиной I вдоль оси z. Ограничимся рассмотрением случая, когда падающее излучение имеет вид импульса длительностью Тр, причем т, < < (т, Wp ), где ti — время жизни нижнего, а т — время жизни верхнего уровня активной среды и Wp — скорость накачки усилителя. Это, по-видимому, наиболее подходящий набор условий, необходимых для лазерного усиления. Он применяется, например, когда нужно усилить импульс излучения Nd YAG-лазера в режиме модуляции добротности. Поэтому мы не будем здесь рассматривать случай непрерывного режима усиления (стационарного усиления), а читателю советуем обратиться к соответствующей литературе [7,8]. [c.485]

Ключ к природе такого механизма появился, когда было обнаружено. что мощность второй гармоники значительно возрастает, если излучение накачки действует на световод в течение нескольких часов [54]. На рис, 10,13 показана зависимость средней мощности второй гармоники от времени при распространении по световоду длиной 1 м импульсов накачки на длине волны 1,06 мкм, с длительностью 100-130 ПС и со средней мощностью 125 мВт, от Nd ИАГ-лазера с модуляцией добротности и синхронизацией мод. Мощность второй гармоники со временем растет почти экспоненциально и начинает насыщаться после 10 ч. Максимальная эффективность преобразования составляла около 3%. Импульсы на длине волны 0,53 мкм на выходе световода имели длительность около 55 пс и мощность, достаточную для накачки лазера на красителе [54]. Этот эксперимент способствовал дальнейшему возрастанию интереса к ГВГ в световодах, и в последнее время изучению процесса подготовки и природы генерации второй гармоники в волоконных световодах уделяется значительное внимание [55-72]. Уровень понимания этих процессов пока далек от совершенства, и работа продолжается. Остаток этой главы посвящен обзору состояния дел ко времени написания. [c.309]

В 1962—1963 гг. после создания лазеров с модуляцией добротности резонатора, оптика получила в свое распоряжение источники мощных импульсов с длительностями 10 —10 с. Генераторы гигантских наносекундных световых импульсов (их мощности составляли в то время 10 —10 Вт) совершили подлинный переворот во многих разделах лазерной физики в значительной мере своими успехами обязана им и нелинейная оптика. [c.9]

Лазеры с модуляцией добротности позволяют получать боль-щие мощности в импульсах, длительность которых 10" с (нано-секундные импульсы) однако лазеры могут работать также и в режиме синхронизации мод и генерировать при этом импульсы, длительность которых 10 . .. 10 с (пикосекундные импульсы). [c.14]

Режим модуляции добротности лазера характеризуется основными параметрами временем задержки генерации з,. длительностью гигантского импульса Ти, пиковой мощностью Р вых № энергией И вых излучения импульса. Временем задержки является время линейного развития генерации. Длительность импульса, как правило, отсчитывается по уровню 0,5 от амплитудного значения мощности излучения. [c.133]

Лазеры с импульсной накачкой. Для избежания заметных потерь энергии накачки за счет спонтанного распада населенности метаста бильного уровня длительность импульса накачки Тн лазеров с модуляцией добротности выбирается не более Ти Время [c.134]

СОг-лааера, генерирующих на длинах волн 1,06 и 10,6 мкм соответственно. Вспомогательный маломощный ИАГ М(1-лазер с пассивной модуляцией добротности кристаллом LiF. Fa за счет коротких мощных импульсов, длительность которых 120 не, пиковая мощность 30 кВт при средней мощности 30 Вт удаляет поверхностный окисный слой и создает затравочную зону разрушения. Основной непрерывный СОг лазер излучением мощностью до 500 Вт осуществляет процесс обработки. Наличие затравочной зоны разрушения резко увеличивает поглощательную способность обрабатываемого материала на длине волны основного излучения и повышает эффективность использования энергии СОг-лазера. [c.157]

Сокращение длительности импульсов генерации до 10 —10 с и меньше позволяет повысить выходную пиковую мощность генератора до 10—1000 МВт и больше. Такие короткие мощные импульсы (гигантские импульсы) получаются в лазере, если он работает в режиме с управляе.мой добротностью резонатора (модуляция добротности ). [c.283]

Лазеры с модуляцией добротности позволяют получить большие мощности в импульсах наносекундной длительности. Действи- [c.31]

Установка имеет следующие технические характеристики. Энергия одномодового излучения в режиме модуляции добротности 0,5 Дж, а длительность импульса 4-10" с. Коэффициент усиления двухкаскадного усилителя 20, размер голографируемой сцены 200x200x1000 мм, пределы измерения разности оптической длины пути от 1 до 60 мкм. Пределы геометрических размеров объекта от 20 до 2-10 мкм. Погрешность результата измерения [c.311]

В режиме свободной генерации длительность импульсов излучения составляет 0,1—10 мс, энергия излучения в схемах усиления монщости достигает многих кДш. Характерная длительность импульсов включаемой добротности составляет ок. 10 нс при использовании для модуляции добротности эл.-оятич. устройств. На рис. 2 приведена схема Н. л. с модулиров. добротностью. Характерная энергия лазерного генератора такого типа составляет 1—2 Дж. [c.320]

Т. л. с успехом работают в режиме модуляции добротности резонатора, что позволяет генерировать гигантские импульсы, длительность и энергия к-рых зависят от скорости включения затвора и свойств активной среды. Обычные значения длительности таких импульсов (1 — 10)10 "с. Их пиковая моншость ограничивается при этом оптнч, прочностью активных и пассивных элементов резонатора, к-рая обычно составляет величину [c.49]

Большое соотношение ширины контура усиления Т. л. и частоты межмодовых биений ( 10 ) позволяет достаточно просто осуществлять режим синхронизации мод и получать сверхкороткие импульсы длительностью 10 " — 10 с, ограниченной обратной шириной линии усиления. Так же, как и модуляция добротности, синхронизация мод в т. л. осуществляется как активным, так и пассивным образом, Т, л, может также работать в режиме усилителя [c.49]

Рис. 5.31. Типичиая временная зависимость интенсивности / лазерного пучка в резонаторе длиной 60 см с пассивной модуляцией добротности, осуществляемой насыщающимся поглотителем. Величина In — это интенсивность шума в данной моде, обуыовленного спонтанным излучением. Приведена также длительность импульса ( 30 не), измеренная как ширина импульса на

Nd YAG-лазера с модуляцией добротности. Лазер работает в импульсном режиме, и модуляция добротности в нем осуществляется с помощью кристалла KD P (дейтерированный дигидрофосфат калия, KD2PO4) в ячейке Поккельса [25]. На рисунке указаны также размеры стержня и резонатора. Из рисунка видно, что пороговая энергия лазера ср 3,4 Дж, а энергия выходного излучения Е ж 0,12 Дж при Ер 10 Дж (т. е. при х = = р/ ср = 2,9). Найденная из измерений длительность импульса лазера при этой накачке составляет около 6 не. [c.302]

Рубиновые лазеры обычно работают в импульсном режиме. При этом для накачки используется импульсная ксеноновая лампа среднего давления ( 500 мм рт. ст,) в конфигурации, приведенной на рис. 3.1, б или (чаще) в конфигурации рис, 3.1, а. Диаметр стержня обычно составляет 5—10 мм, а длина стержня 5—20 см. Рубиновый лазер имеет следующие выходные параметры 1) в режиме модуляции добротности его мощность в одиночном гигантском импульсе длительностью 10—20 не составляет 10—50 МВт 2) в режиме синхронизации мод пиковая мощность в импульсе длительностью 10 пс равна нескольким гигаваттам. При накачке ртутными лампами высокого давления лазеры на рубине могут работать также и в непрерывном режиме. [c.334]

Лазеры на красителе работают либо в импульсном, либо, если выполняется условие (6.19), в непрерывном режиме. Лазерная генерация в импульсном режиме получена на большом числе различных красителей, причем для накачки применялись как импульсная лампа с коротким импульсом (при длительности переднего фронта <С 1 мкс), так и лазер, генерирующий короткие световые импульсы. В обоих случаях короткие импульсы необходимы для того, чтобы обеспечить генерацию до того, как в триплетном состоянии накопится существенная населенность, и до появления градиентов показателя преломления в жидкости. При накачке импульсной лампой можно применять эллиптический осветитель или осветитель с плотной упаковкой (см. рис. 3.1,6 и в). Чтобы обеспечить лучшую однородность накачки, а отсюда и более симметричные градиенты показателя преломления, применяют также и спиральные лампы в конфигурации, аналогичной рис. 3.1, а. Для лазерной накачки часто применяют азотный лазер, УФ-излучение которого подходит для накачки многих красителей, генерирующих в видимой области спектра. Для получения больших энергий и средних выходных мощностей для накачки УФ-излучением все чаще применяют более эффективные эксимерные лазеры (в частности, KrF и XeF), в то время как для красителей с длиной волны излучения более чем 550—600 нм предпочитают использовать вторую гармонику Nd YAG-лазера в режиме модуляции добротности (Х = 532нм), а также зеленое или желтое излучение лазера на парах меди, [c.393]

Параметрическое усиление можно использовать для создания лазеров, помещая световод в резонатор Фабри-Перо. Такой четырехфотонный волоконный лазер недавно был продемонстрирован в эксперименте [36]. При накачке импульсами длительностью 100 пс на длине волны 1,06 мкм от Nd ИАГ-лазера с модуляцией добротности и синхронизацией мод на выходе волоконного четырехфотонного лазера наблюдались импульсы длительностью 65 пс на длине волны 1,15 мкм. Длина резонатора подстраивалась таким образом, чтобы накачка была синхронной. Ширина спектра генерации составляла 100 ГГц в соответствии с формулой (10.4.7). [c.306]

Помеш,ение в резонатор частотного фильтра может радикально изменить ситуацию [6]. Авторы исследовали генерационные характеристики импульсного лазера на фосфатном стекле с активной синхронизацией мод и модуляцией добротности. В качестве фильтра использовался эталон Фабри — Перо толш,иной 0,25 мм с шириной полосы пропускания 15 см . Благодаря фазовой самомодуляции и ограничению полосы усиления длительность импульсов в цуге монотонно уменьшалась от 40 до 4 пс. Наивысшее спектральное качество достигалось в конце цуга. [c.244]

Дальнейшее улучшение генерационных характеристик лазера на гранате с двойной модуляцией достигается за счет введения электронного управления добротностью резонатора и специального выбора режима работы [8] (рис. 6.5). Предварительное формирование временной структуры излучения производится в условиях низкой добротности резонатора, а затем, при резком увеличении добротности, происходит быстрое развитие цуга генерации. Электронная система обратной связи обеспечивает скачкообразный рост добротности резонатора в промежутке между пичками предварительной генерации. При оптимальном значении длительности свободной генерации 100 мкс формировались цуги спекгрально-ограниченных импульсов с длительностью 35 ПС, пиковой мощностью свыше 1 МВт (при частоте следования 1 кГц) и уровнем флуктуаций энергии не более 5 %. Частоту повторения цугов v можно варьировать в ингервале от единиц до десятков килогерц. Авторы [8] отмечают, что при использовании специальных режимов модуляции добротности частоту можно увеличить до сотен килогерц. [c.245]

Третий и четвертый члены в правой части уравнения (4.144) описывают изменение инверсии рабочих уровней под действием накачки и спонтанных переходов. Если длительность генерируемых импульсов настолько мала, что за время, равное их длительности, изменение инверсии под действием накачки и за счет спонтанных переходов невелико, то третьим и четвертым членами в уравнении (4.144) можно пренебречь. Это, как правило, справедливо для режима модулированной добротности. В случае модуляции добротности (исключая пассивные методы с использованием фото-тропных веществ) изменение добротности соответствует изменению во времени коэффициента полных потерь к от пот (О-Необходимо отметить, что V в уравнении переноса (4.146) — так называемая эффективная скорость фотонов в резонаторе с активным и фототропным элементами. Она позволяет избежать математических трудностей, связанных с тем, что активная и фото-тропная среды находятся в различных областях пространства и учитывает реальное замедление фотонов в активной среде (скорость распространения v — с/п) и в фототропной (скорость распространения Кф =с1пф). Для случая, когда используется полностью система уравнений (4.144) — (4.146), т. е. при введении фототропного затвора в резонатор, формула для эффективной скорости движения фотонов в резонаторе может быть записана в виде [c.222]

Класс дальномеров на базе импульсных лазеров на АИГ-Nd с модуляцией добротности имеет ряд преимуществ по сравнению с дальномерами на рубиновых и стеклянных лазерах. За счет большей эффективности и меньших энергий накачки возможно Пр1име-нение микроминиатюрных радиоэлектронных и оптических деталей, что позволяет довести массу дальномеров до 2—3 км (биноклевые варианты дальномеров). Широкий температурный диапазон, чрезвычайно Простой процесс измерения дальности (в блоке индикации визуально наблюдается значение далйности, азимута и угла места цели),. параметры импульса излучения (длительность импульса Д = 5—10 не, крутизна фронта 3—5 не) делают дальномеры на AИГ-Nd-лaзepax весьма перспективными для различных систем [102]. [c.126]

Поскольку при модуляции добротности достигается большой начальный коэффициент усиления активной среды /Со, то прозрачность выходного зеркала может быть заметно выше, чем при свободной генерации. Приближенный анализ оптимальных суммарных потерь излучения в резонаторе приведен в [41]. С точки -Зрения максимума внутрирезонатбрной мощности и минимума. длительности импульса излучения лазера потери резонатора должны быть такими, чтобы выполн ялось соотношение Npo/ p.nop = = 3,5 (при этом накачка считается заданной). В принятых нами обозначениях это соответствует превышению порога генерации - чх = 3,5. Для практики, как правило, интерес представляет не внутрирезонаторная, а выходящая наружу мощность излучения. В этом случае необходима искать оптимальное значение не пол- ных Кпу а только излучательных (через выходное зеркало) потерь резонатора Кр, считая внутрирезонаторные потери заданными, к . [c.136]

Получены следующие рабочие характеристики рубинового лазера энергия излучения задающего генератора 30 мДж энергия на выходе двухпроходного усилителя 0,1 Дж частота повторения импульсов 6 Гц длительность импульсов в режиме модуляции добротности 50 НС. [c.154]

Для обеспечения регулярности и детерминированности излучаемого сигнала, а также для увеличения его импульсной мощности используется режим модуляции добротности резонатора лазера. Получаемые при этом импульсы света имеют длительность 10 ... 10-9 с nppj пиковой мощности излучения 10. .. 1000 МВт. [c.161]

В режиме модуляции добротности лазеры на стекле обеспечивают излучение моноимпульса с высокой пиковой мощностью при длительности импульса 10 с. Как и лазеры на рубине, лазеры на стекле в моноимпульсном режиме бывают одноэлементные и многоэлементные (каскадные). [c.167]

Основой передающего устройства лазерного локатора GSF служила лазерная головка с рубиновым активным элементом, работавшая в режиме модулированной добротности с частотой повторения 1 Гц. Активный элемент длиной 70 мм и диаметром 9,5 мм излучал энергию в пределах от 0,9 до 1,2 Дж в импульсе при длительности импульса 24...30 не и времени нарастания переднего фронта 5...8 НС. Модуляция добротности осуществлялась призмой полного внутреннего отражения, вращавшейся с частотой 24 000 об/мин, я также дополнительной оптической ячейкой, содержавшей раствор криптоцианина и метанола, которая выполняла роль пассивного затвора. Расходимость лазерного излучения на выходе лазерной головки составляла приблизительно 10 радиан. С помощью десятикратного телескопа Галилея расходимость уменьшалась до величины 1,2-10 радиан. Часть выходного излучения лазерй с помощью кварцевой пластинки, ориентированной под углом Брюстера, отводилась на фотодиод. Сигнал с выхода фотодиода использовался, с одной стороны, для запуска счетчика измерения дальности, а с другой — для контроля выходной энергии лазерного импульса. [c.187]

В качестве передатчика в локаторе PATS был применен лазер на основе кристалла алюмоиттриевого граната с присадкой йонов Nd +, работавший в режиме модуляции добротности на длине волны 1,06 мкм. Частота повторения импульсов равнялась 100 Гц. Каждый импульс выходного излучения лазера имел длительность 25 НС и энергию около 25 мДж, что соответствовало пиковой мощности около 1 МВт. [c.198]

Передающее устройство лазерного локатора представляло собой лазер на рубине, работавший в режиме модулированной добротности с частотой повторения импульсов 1 Гц, энергией излучения в импульсе 1 Дж н расходимостью выходного излучения 5 мрад. Длительность импульса по уровню 0,5 равнялась 30 не. Режим модуляции добротности осуществлялся вращением призмы полного внутреннего отражения с частотой вращения 24 тыс. об/мин. Так же, как и в лазерном локаторе GSF , формирование отдельного импульса излучения на временном интервале импульса накачки обеспечивалось пассивным просветляющимся затвором, в качестве которого была применена кювета с раствором криптоцианина в метаноле. Длительность выходного импульса лазера составляла при этом 30 НС. [c.203]

В режиме модуляции добротности лазерный передатчик генерировал импульсы длительностью приблизительно 250 не, поэтому усилитель 8 имел ширину полосы пропускания 3,5 МГц. Усиленный импульс через схему стробирования 10 поступал на расширитель импульсов 11, на выходе которого формировался импульс длительностью 0,25... 1,5 МКС с амплитудой, равной амплитуде входного импульса. Это было необходимо для согласования длительности импульса с постоянной времени люминофора экрана видеоконтроль-ного устройства. Далее сигнал вводился в усилитель 12, коэффициент усиления которого увеличивался со временем по квадратичному закону. Это позволяло выровнять яркости близко и далеко расположенных объектов при их отображении на экране видеоконт-рольного устройства. В самом деле, амплитуда импульсов на выходе фотодетектора 7 пропорцио- [c.255]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...