Рубиновый лазер

Во время мощных вспышек, а тем более во время непрерывной работы лазера, стержень активного вещества сильно нагревается и его приходится охлаждать. Для этого стержень заключают в кожух, через который циркулирует охлаждающая среда. Рубиновый лазер обычно охлаждается жидким азотом, температура которого равна —196 С. [c.295]

Чем охлаждается рубиновый лазер [c.307]

Двухфотонный внутренний фотоэффект в полупроводнике наблюдался еще в 1964 г. в dS при использовании рубинового лазера. [c.345]

L — линия возбуждающего света рубинового лазера и 5 — первая и вторая стоксовы [c.600]

Для возбуждения генерации обычно пользуются импульсными газоразрядными лампами, дающими яркую световую вспышку длительностью порядка одной миллисекунды. Для возникновения генерации световая мощность, непосредственно используемая для возбуждения ионов хрома в 1 см рубина, должна составить около 2 кВт. Если лампа обеспечивает такую мощность возбуждения, то рубиновый лазер генерирует световой импульс с длительностью, несколько меньшей длительности свечения лампы. На экране, расположенном параллельно полупрозрачному зеркалу на торце рубинового стержня, можно увидеть ослепительно яркую [c.787]

Рис. 40.8. Осциллограммы свечения возбуждающей лампы-вспышки и излучения рубинового лазера.

Спектры светового импульса ксеноновой лампы и рубинового лазера совершенно различны. Ксеноновая лампа излучает импульс света со сплошным спектром, рубиновый лазер генерирует красную спектральную линию с длиной волны 694,3 нм и шириной около 0,025 нм (и меньше). Энергия светового импульса рубинового лазера сравнительно невелика и составляет несколько джоулей. Но, так как длительность импульса порядка миллисекунды, мощность лазерного импульса достигает нескольких киловатт ). О способах значительного ее повышения будет сказано ниже. [c.788]

Рубиновый лазер может давать линейно-поляризованное излучение без помощи какого-либо поляризатора. Если рубиновый стержень лазера вырезан из кристалла рубина таким образом, что оптическая ось кристалла перпендикулярна к оси стержня или составляет с ней угол 60 , то излучение линейно-поляризовано, причем вектор индукции О перпендикулярен плоскости главного сечения кристалла. [c.788]

Если сопоставить характеристики импульсного рубинового лазера, обычно применяемого в современной лабораторной практике (мощность светового импульса, ширину спектра излучения, пространственную когерентность светового пучка, его коллимацию), с аналогичными характеристиками других источников [c.788]

Отметим, что существуют рубиновые лазеры, работающие в непрерывном режиме. [c.788]

Рассмотрим некоторые способы повышения мощности излучения импульсного рубинового лазера. Так, можно увеличивать длину и повышать качество рубинового кристалла, а также мощность его оптического возбуждения. Это дает несомненные положительные результаты и позволяет повысить мощность излучаемого импульса примерно на один порядок при неизменной его длительности. [c.789]

Поэтому даже в ограниченном участке спектра число собственных частот резонатора может быть значительным. В случае, например, гелий-неонового лазера (X = 632,8 нм) число собственных частот, расположенных в пределах ширины линии усиления, равно примерно 5—10, в рубиновом лазере оно достигает сотен, а в некоторых лазерах — десятков и сотен тысяч (лазеры на красителях, см. 230). [c.798]

Как было показано в 228, спектральный интервал, в пределах которого могут располагаться квазимонохроматические компоненты излучения лазера, несколько меньше ширины линии, отвечающей переходу между уровнями с инверсной заселенностью, но пропорционален ей. В гелий-неоновом и рубиновом лазерах ширины линий составляют соответственно 0,03 см" и 20 см а ука- [c.816]

Измерения показывают, что интенсивность второй гармоники резко зависит от угла падения лазерного пучка на пластинку. На рис. 41.7 точками показаны измеренные значения мощности второй гармоники излучения рубинового лазера (А, = 0,6943 мкм, = 0,3472 мкм) при использовании в качестве нелинейной среды пластинки из кристаллического кварца (толщина 0,75 мм). На оси абсцисс отложен угол [c.838]

Рис. 41.7. Зависимость мощности (произвольные единицы) второй гармоники излучения рубинового лазера от угла падения ср на пластинку кристаллического

Благодаря дисперсии показателя преломления угол О не равен нулю, и антистоксовы компоненты рассеяния имеют максимальную интенсивность вдоль образующих конуса с углом при вершине О. В конденсированных средах угол б равен нескольким градусам (для бензола О = 2,0°, для нитробензола б = 3,0° при использовании рубинового лазера). В газовых средах показатель преломления мало отличается от единицы, дисперсия ничтожна, и направление синфазности для антистоксова рассеяния в соответствии с опытом практически совпадает с направлением распространения возбуждающего света. [c.859]

Излучение, возникающее при переходах с верхних уровней на нижние, является спонтанным. В среде с инверсной населенностью это спонтанное излучение индуцирует дополнительные переходы. Для того чтобы создать квантовый генератор, в среде с инверсной населенностью необходимо обеспечить условия автоколебательного режима. Такой режим достигается за счет помещения активной среды, т. е. вещества, в котором создается инверсная населенность, -В резонатор, выполняющий роль положительной обратной связи. Резонатор обеспечивает также пространственную и временную когерентность излучения. Простейший резонатор представляет собой два плоскопараллельных зеркала, одно из которых является полупрозрачным. В рубиновом лазере резонатором служат отполированные торцы рубинового стержня, покрытые тонким слоем металла, в полупроводниковом инжекционном лазере на арсениде галлия— это тщательно полированные боковые грани, перпендикулярные плоскости р-и-перехода. [c.318]

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]

Значительная часть лучистой энергии (более 50 %), поглощенной рубиновым стержнем, тратится на его нагревание. При температурах, превышающих примерно 1000 К, рубиновый лазер перестает генерировать. Поэто- [c.286]

Рубин представляет собой одноосный кристалл. Показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей светло-красного рубина, применяемого в лазерах, равны соответственно Ho = 1,7653 и /1 =1,7513 (для Я = 6560 А). Рубиновый лазер может давать поляризованный свет без каких-либо специальных поляризационных устройств. Для этого оптическая ось рубина не должна совпадать с его геометрической осью. Известно, что в обыкновенной волне направления волновой нормали и луча совпадают. Чтобы зеркала резонатора действовали эффективно, необходимо, чтобы волновые нормали были перпендикулярны к ним. В таком случае в рубине параллельно геометрической оси стержня будет распространяться только обыкновенный луч, а необыкновенный пойдет под углом к ней, попадая на боковую поверхность стержня. Поэтому резонатор будет эффективнее усиливать обыкновенные лучи, в которых электрический вектор перпендикулярен к оптической и геометрической осям кристалла. [c.287]

Временная зависимость выходного излучения рубинового лазера, работающего в режиме свободной генерации, обычно представляет собой хаотические пульсации (пички), которые не воспроизводятся от одного импульса лазера к другому. Генерация начинается не сразу после включения лампы-вспышки, а с некоторой задержкой. Это связано с тем, что для возникновения генерации необходимо выполнить условие самовозбуждения, т. е. создать достаточную инверсную населенность (пороговую населенность) в системе рабочих уровней. Энергия лампы-вспышки от момента ее включения до момента начала генерации расходуется именно на создание такой пороговой населенности. Типичные осциллограммы излучения рубинового лазера, работающего в режиме свободной генерации, приведены на рис. 35.13. [c.287]

Рис. 35.13. Излучение рубинового лазера в режиме свободной генерации

Накачка лазеров на красителях может осуществляться как при помощи излучения лазеров других типов (лазерная накачка), так и при помощи излучения импульсных ламп (ламповая накачка). Принципиальная схема первого жидкостного лазера, которая широко применяется и в настоящее время, приведена на рис. 35.20. Излучение рубинового лазера / падает на кювету 2 с раствором красителя, помещенную между двумя зеркалами 3, образующими резонатор. Излучение, генерируемое красителем, распространяется перпендикулярно к направлению распространения возбуждающего потока. [c.294]

А,2 = 0,694 мкм (излучение рубинового лазера) дает желтый свет с А, = 0,591 мкм. В настоящее время разработаны нелинейно-оптические устройства, позволяющие преобразовывать инфракрасное изображение в видимое. [c.308]

Впервые двухфотонное поглощение в оптическом диапазоне наблюдалось в 1961 г. в кристаллах СаРг, активированных двухвалентным европием Еи +. В качестве источника излучения в этих экспериментах был использован рубиновый лазер (Я = 6943 А). О наличии двухфотонного поглощения свидетельствовала квадратичная зависимость интенсивности флуоресценции ( . = 4250 А) от интенсивности излучения лазера. [c.311]

При сварке, например, гердшнпя [w = 0,72 э(5) с сульфидом кадмия w 2,4 эВ) луч лазера направляется сквозь последний и фокусируется па границе раздела полупроводникоп. Если сварку проводить рубиновым лазером с длиной волны 0,694 мкм (li j, = [c.169]

Отметим, что энергия фотонов нелазерных излучений с той же частотой, что у излучения рубинового лазера (1,8 эВ), явно недостаточна для осуществления внутреннего фотоэффекта в dS, ширина зоны у которого 2,4 эВ. Единственной причиной возникновения внутреннего фотоэффекта под действием мощного лазерного излучения явилось поглощение более одного фотона в каждом акте. [c.345]

V Интенсивность лазерного излучения. При увеличении мощности накачки увеличивается интенсивность лазерного излучения. Однако такое увеличение имеет предел. Это обусловлено тем, что по мере увеличения чггсла атомов в метастабпльном состоянии возрастают процессы спонтанного излучения, в результате чего, уменьшается инверсия налесснности, приводящая к уменьшению интенсивности излучения. Энергия излучения рубиновых лазеров по сравнению с газовыми больше и может достигнуть 10 Дж и более, что связано с большей концентрацией активных атомов в рубине, чем в газе. Из-за очень малой длительности излучения в рубиновых лазерах такая энергия создает мощность порядка 10 Вт/см . [c.388]

Направление синхронизма. На рис. 18.8 показаны сечения поверхностей показателя преломления обыкновенных п 1 = (ш), n i — п (2со)) и необыкновенных (и и п ) волн в кристалле KDP — дигидрофосфата калия для частоты рубинового лазера (индекс 1) и его второй гармоники (индекс 2). Как видно из рис. 18.8, под некоторым углом Оо к оптической оси (0Z) кристалла происходит пересечение эллипсоида п . и сферы п1, что означает п, = пЧ в данном направлении. Поэтому направление, определяемое значением угла я%, является направлением синхронизма. Следовательно, если поляризацию падающей волны подобрать так, чтобы основная волна в кристалле являлась обыкновенной, а кристалл подобрать так, чтобы в нем данная обыкновенная волна возбуждала необыкновенную волну второй гармоники, то в направлении о должно произойти резкое возрастание мощности второй гармоники. В формуле (18.20) не учтена потеря энергии падающей волны на нагревание кристалла и на рассеяние, в результате чего при п (2со) == п (со) длина когере1ггности превращается в бесконечность. Однако в реальных средах всегда возможны подобные потери и поэтому длина когерентности даже при п (2со) — п (со) становится конечной. И в этом случае условие синхронизма является условием наилучшей генерации второй гармоники. [c.406]

Многофотонное поглощение было теоретически предсказано М. Гепперт-Майер в 1931 г., но экспериментально было обнаружено лишь в 1962 г. (Кайзер и Гаррет) при облучении кристалла СаГо, активированного европием, светом рубинового лазера. В последующих исследованиях многофотонное поглощение подробно изучалось в парах металлов, растворах органических красителей, полупроводниках, органических и неорганических кристаллах и в газах. [c.571]

Для создания активной среды необходимо селективное возбуждение ее атомов, обеспечивающее инверсную заселенность хотя бы одной пары их энергетических уровней. Возможны различные способы создания -инверсной заселенности. Поскольку в предшествующем изложении подробно обсуждались процессы излучения и поглощения света, начнем с описания оптического метода селективного возбуждения атомов среды ). Примером оптического квантового генератора, в котором используется оптический метод возбуждения, может служить рубиновый лазер. Отметим, что этот генератор был исторически первым квантовым генератором, излучающим в видимой области спектра (Мейман, 1960 г.). [c.784]

На рис. 40.8 показаны осциллограммы интенсивности световых вспышек рубинового лазера и возбуждавшей его генерацию ксеноновой лампы. Для того чтобы эти две осциллограммы не накладывались друг на друга, ординаты одной из них (лазерной) отсчитываются вверх от горизонтальной оси временной развертки, а другой — вниз. Из сравнения осциллограмм видно, что генерация в рубине начинается не одновременно с началом световой вспышки ксеноновой лапмы, а только после обеспечения достаточной инверсной заселенности рабочих уровней ионов хрома. Излучение [c.787]

Генерация кратных гармоник впервые наблюдалась в 1961 г. (Франкен с сотр.) при распространении излучения рубинового лазера в кристаллическом кварце, дигидрофосфате калия и триглицин-сульфате. Схема эксперимента, показанная на рис. 41.6, в принципиальном отношении очень проста. На плоскопараллельный слой / слева падает коллимированный или сходящийся пучок лазерного излучения. Из пластинки выходит излучение второй гар [c.837]

Явления генерации кратных, разностных и суммарных гармоник нашли многочисленные научно-технические применения. Ценность этих явлений для лазерной техники обусловлена тем, что удвоение частоты лазерного излучения или смешивание излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра (см. 231), обеспечивает когерентное излучение с плавной перестройкой частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет смешивание инфракрасного излучения со светом мощных лазеров (рубинового или неодимового). Дело в том, что приемники инфракрасного излучения значительно уступают по чувствительности и инерционности приемникам, применяемым в видимой и ультрафиолетовой областях. В инфракрасной области очень плохо разработана фотография. Смешивание же излучения, например, с Я, = 4 мкм и 0,694 мкм (рубиновый лазер) дает желтый свет с длиной волны 0,591 мкм, который можно регистрировать и визуально, и фотографически, и с помощью фотоумножителя. Таким способом удается регистрировать даже слабое тепловое излучение. [c.845]

Рубиновые лазеры впервые были созданы в 1960 г. Мейманом. Рубин, сотни лет известный как драгоценный камень, представляет собой кристалл оксида алюминия АКОз (корунд), в котором некоторые ионы АР+ заменены ионами Сг +. Последние и являются активными центрами. В лазерах обычно используется светло-красный рубин с содержанием хрома около 0,05 % (приблизительно 1,6 10 ионов на 1 см ). [c.285]

Неодимовые лазеры — это лазеры, в которых активным элементом является либо кристалл Y3AI5O12 (обычно называемый YAG), где часть ионов иттрия Y + замещена ионами неодима Nd +, либо оптическое стекло, активированное ионами неодима. Упрощенная схема энергетических уровней неодима в кристаллах иттрий-алюми-ниевого граната приведена на рис. 35.14. В отличие от рубинового лазера, работающего по трехуровневой схеме, неодимовый лазер работает по четырехуровневой схеме. До возбуждения подавляющее число частиц находится на исходном уровне Накачка осуществляет- [c.287]

Генерацию второй гармоники впервые наблюдал Франкен в 1961 г. Схема эксперимента приведена на рис. 36.3. Сфокусированное излучение рубинового лазера 1 направляется на тонкую кристаллическую пластинку 2. Из пластинки, помимо исходного красного излучения лазера (Х = 0,6943 мкм), выходит также ультрафиолетовое излучение (Х = 0,3472 мкм). Это излучение отделяется от исходного светофильтрами 3 или спектральными приборами и регистрируется подходящим приемником излучения (фотопленка или фотоумножитель). Этот опыт особенно хорошо наблюдать, если вместо рубинового лазера использовать инфракрасный, например неодимовый, лазер (Х=1,06 мкм). Тогда из пластинки 2 выходит пучок зеленого света (А, = 0,53 мкм). [c.304]

Удвоение частоты света (генерация второй оптической гармоники). Схема опыта Франкена показана на рис. 9.2, Излучение рубинового лазера 1 проходит сквозь кристалл [c.218]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...