Стекло с неодимом, лазер

Развитие лазерной сварки прошло через два этапа. Вначале развивалась точечная сварка — на основе импульсных твердотельных лазеров на рубине и на стекле с неодимом. С появлением мощных лазеров на Oj и лазеров на гранате с неодимом, дающих непрерывное излучение или последовательность часто повторяющихся импульсов, стала развиваться шовная сварка с глубиной проплавления до нескольких миллиметров (и даже сантиметров). [c.297]

Лазерные источники с энергией 10 Дж позволяют получить световой пучок с интенсивностью Ю " Вт/см и больше. При такой интенсивности напряженность светового поля достигает значения 10 В/см. С помощью лазеров на стекле с неодимом (Я = 10 600 А) получают напряженности поля до 10 В/см, [c.8]

Эксперименты проводились на установке с лазером на стекле с неодимом, работающем в режиме модулированной добротности [59]. В лазерный блок входили пять усилителей и генератор, с помощью которых можно получать импульсы, близкие к треугольной форме, с энергией до 500 Дж и длительностью от 25 до 30 нс. При фокусировании излучения линзой с фокусным расстоянием 100 см диаметр фокального пятна составлял 3 см. Для изучения микро-структурных изменений и эффекта ослабления волны давления в материале использовались образцы толщиной 0,3 см и меньше. [c.24]

Характеристики твердотельных лазеров на стекле с неодимом [c.36]

Нелинейные кристаллы — удвоители частоты устанавливаются либо на пути излучения по выходе его из резонатора, либо внутри резонатора. В настоящее время осуществлены также устройства, основанные на нелинейных эффектах, позволяющие получить третью и четвертую гармоники основного излучения. Такого рода умножители получили широкое распространение. При их помощи оказывается возможным преобразование инфракрасного лазерного излучения, например к = 1,06 мкм, от лазеров на стекле с неодимом или иттриево-алюминиевом гранате в излучение А- = 0,53 мкм, соответствующее видимой части спектра. [c.77]

В установке используется импульсный лазер на стекле с неодимом, позволяющий получать импульсы излучения с максимальной энергией 10 Дж, обходясь при этом одной импульсной лампой со сроком службы более 100 ООО вспышек. Установка позволяет работать при автоматическом управлении с частотой [c.305]

Технические параметры установки позволяют получать вакуумно-плотные швы при точечно-шовной сварке со скоростью до 30 мм/мин. Применяемый в данной установке лазер имеет следующие характеристики активный элемент — стекло с неодимом номинальная энергия излучения 10 Дж, режим работы импульсный, с частотой следования 1 Гц стабильность"энергии излучения при этом 5%. [c.306]

Кристалл-6 . Установка с лазером на стекле с неодимом предназначена для сверления и фрезерования различных металлов и неметаллических материалов керамики, ситалла, феррита, рубина и др. Диаметр обрабатываемых отверстий 0,1—0,6 мм, глубина обработки до 3 мм, ширина обрабатываемого паза 0,05— 0,2 мм, точность обработки 3—4-го класса. Энергия импульса [c.307]

ЛАЗЕРЫ НА СТЕКЛЕ С НЕОДИМОМ [c.177]

Весьма важные преимущества стеклянной матрицы заключаются и в возможности изготовления качественных активных элементов больших размеров. В настоящее время в лазерной технике используются элементы с поперечными размерами до 5... 10 см и длиной до 2 м. Большие размеры элементов позволяют в свою очередь получать большие энергии в импульсе излучения. В современных промышленных лазерах на стекле с неодимом энергия излучения в режиме свободной генерации достигает 10 Дж. [c.178]

Благодаря возможности получения большой энергии излучения с хорошей расходимостью лазеры-усилители широко используются в термоядерных исследованиях. В современных лазерных термоядерных установках с применением в качестве активного элемента стекла с неодимом получают импульсы излучения с энергией 10 . ..10 Дж и длительностью <10" с, т. е. с мощностью излучения <10 ...10 Вт. [c.178]

Некоторое повышение КПД по сравнению с рубиновым лазером обусловлено тем, что сосредоточенная в возбужденных уровнях энергия на пороге генерации в лазере на стекле с неодимом существенно меньше. Эта разница становится особенно ощутимой при работе в режиме с модулированной добротностью, где КПД неодимового лазера может отличаться более чем на порядок. [c.179]

Подводя итог, отметим, что лазеры на стекле с неодимом представляют большой интерес для использования в технологии с большим диапазоном энергий излучения (1...10 Дж) и низкой стоимостью. Для сравнения укажем, что коэффициент Вт для наиболее мощных неодимовых лазеров составляет 10...20 по сравнению с 0,1.... ..0,3 для рубина большого размера. [c.179]

В твердотельных лазерах (рабочее тело -рубин, стекло с неодимом и др.) накачка, как правило, производится специальными источниками излучения 3, направленными на рабочее тело I отражателем 4 (рис. 5.17). Для направления излучения и усиления генерации активный элемент помещают между двумя точно установленными зеркалами-отражателями - резонаторами 2, один из которых в целях вывода излучения из лазера делается полупрозрачным. Вышедшее из лазера излучение фокусируется специальной оптической системой 5 и в виде луча направляется на обрабатываемый объект б. [c.244]

Рубиновые лазеры, когда-то очень популярные, теперь применяются менее широко, поскольку они были вытеснены такими конкурентами, как лазеры на основе Nd YAG или лазеры на стекле с неодимом. Поскольку рубиновый лазер на самом деле работает по трехуровневой схеме, необходимая пороговая энергия накачки приблизительно на порядок превышает соответствующую величину для Nd YAG лазера таких же размеров. Однако рубиновые лазеры все еще широко применяются в некоторых научных и технических приложениях, для которых более короткая длина волны генерации рубина дает существенное преимущество перед Nd YAG-лазером (например, в импульсной голографии, где Nd YAG нельзя использовать из-за малой чувствительности фотопленки в более длинноволновом диапазоне генерации Nd YAG-лазера), Стоит также отметить, что в про- [c.334]

Как мы уже отмечали, основные переходы иона Nd + —это переходы, совершаемые тремя электронами, принадлежащими оболочке 4/. Эти электроны экранируются восемью внешними 5s-и 5р-электронами, Соответственно уровни энергии в стекле с неодимом в основном располагаются так же, как и в кристалле Nd YAG. Поэтому и наиболее интенсивный лазерный переход имеет длину волны % ж 1,06 мкм, Однако в стекле из-за неоднородного уширения, обусловленного локальными неоднородностями кристаллического поля стеклянной матрицы, линии лазерных переходов намного шире. В частности, основной лазерный переход с Х=1,06 мкм примерно в 30 раз шире, поэтому максимальное сечение перехода приблизительно в 30 раз меньше, чем в кристалле Nd YAG. Разумеется, более широкая линия благоприятна для работы в режиме синхронизации мод, в то время как меньшее сечение необходимо для импульсных высокоэнергетических систем, поскольку пороговая инверсия для паразитного процесса УСИ (усиление спонтанного излучения) [см. (2.153)] соответственно увеличивается. Таким образом, по сравнению с Nd YAG в стекле с неодимом до включения УСИ может быть запасено в единичном объеме больше энергии. Наконец, поскольку полосы поглощения в стекле с неодимом также много шире, чем в кристалле Nd YAG, а концентрации ионов Nd + обычно вдвое больше, эффективность накачки стержня из стекла с неодимом приблизительно в 1,6 раза больше, чем в стержне из Nd YAG тех же размеров (см. табл. 3.1). Однако наравне с этими преимуществами стекла с неодимом по сравнению с кристаллом Nd YAG стекло обладает весьма серьезным ограничением, связанным с его низкой теплопроводностью, которая приблизительно в десять раз меньше, чем в Nd YAG. Это существенно ограничивает применения лазеров на стекле с неодимом импульсными системами при небольшой частоте повторения импульсов (с 5 Гц), чтобы избежать проблем, связанных с нагревом стержня. [c.338]

С точки зрения конструктивных особенностей, т. е. имея в виду схемы накачки и размеры стержня, наиболее часто используемые лазеры на стекле с неодимом существенно не отличают- [c.338]

Из всего большого класса твердотельных лазеров [48, 35, 43] в современной лазерной локации наиболее широко используются три типа лазеры на рубине, на стекле с неодимом и на гранате, работающие в импульсно-периодическом режиме. Первый тип дает излучение на длине волны Я=0,69 мкм, второй и третий — на %= = 1,06 мкм. Импульсные мощности, реализуемые этими лазерами, доходят до 10 Вт при длительности импульса 10 с и частоте следования импульсов до 10 Гц и выше. Кроме того, важной с практической точки зрения особенностью рассматриваемого класса твердотельных лазеров является то обстоятельство, что высокие выходные мощности позволяют весьма эффективно преобразовывать излучение методами нелинейной оптики во вторую и высшие гармоники 1[48]. Это особенно важно для лазеров, генерирующих излучение в ближней ИК-области спектра (стекло с неодимом, гранат), для которой техническая совместимость приемопередающей пары в ряде конкретных случаев недостаточно высока [24]. [c.158]

Как и лазеры на рубине, лазеры на стекле, активированном ионами неодима, могут работать во всех временных режимах излучения, выбор которого определяется областью применения лазера. В режиме свободной генерации лазеры на стекле с неодимом [c.166]

Основные параметры некоторых типов многоэлементных лазеров на стекле с неодимом, работающих в режиме модулированной добротности [c.167]

Энергия излучения одноэлементных лазеров на стекле с неодимом лежит в пределах 0,1. ..4 Дж и определяется м,аксимально реализуемыми на практике размерами активных модуляторов добротности и величиной пороговой плотности энергии, при которой наступают необратимые процессы разрушения активных элементов лазера. Величина пороговой плотности энергии разрушения при длительности импульса 30 не и при условии обеспечения приемлемой долговечности составляет для промышленных образцов элементов из неодимового стекла 4... 5 Дж/см [39]. [c.167]

Перспективные лазеры. Начиная с момента создания твердотельных лазеров и по настоящее время происходит непрерывное наращивание мощности их излучения. Однако, если в первые годы темпы роста были для всех основных типов твердотельных лазеров примерно одинаковы, то в последнее время произошло заметное снижение темпов роста мощности излучения лазеров на рубине и гранате по сравнению с лазерами на стекле с неодимом. Это объясняется тем фактом, что возможности улучшения генерационных свойств рубина практически исчерпаны, а для лазеров на гранате все еще существуют значительные технологические трудности вы- [c.177]

Предельные мощностные характеристики лазера на стекле с неодимом в режиме высоких частот повторения импульсов/В. Г. Дмитриев, [c.196]

Кизил . Установка предназначена для размерной микрообработки тонких пленок и металлической фольги. Используется лазер на стекле с неодимом. Лазер работает в импульсном режиме [c.309]

Кристалл-7 . Установка с лазером на стекле с неодимом служит для сверления в деталях инструментальной оснастки сквозных отверстий перед их дальнейшей контурной обработкой на электроискровых станках. Длительность импульса 150—200 мкс, энергия импульса излучения 0,1—5 Дж, частота следования импульсов 0,5—10 Гц. Диаметр обрабатываемых отверстий 0,05— 0,4 мм. Глубина обработки до 4 мм, точность обработки по 5-му классу. Потребляемая мощность 4,5 кВт. Габаритные размеры установки 1700X900X1500 мм. [c.308]

Кристалл-8 . Автомат с лазером на стекле с неодимом применяется для подгонки толстопленочных резисторов. Толщина обрабатываемых пленок до 30 мкм, ширина реза 0,1—0,2 мм, точность подгонки 5%, машинное время подгонки одного резистора 1,5 с. Длительность импульса излучения 0,1—0,2 мс, частота следования импульсов 20 Гц. Потребляемая мощность 2,5 кВт. Габаритные размеры 2800x1100x1500 мм. Масса 400 кг. [c.308]

Активным элементом лазера является стекло с неодимом. Частота следования импульсов при работе в автоматическом режиме может изменяться от 4 до 10 Гц. Напряжение питания 220 В, 50 Гц. Потребляемая мощность 1,5 кВт. Применяется принудительное охлаждение дистиллированной водой. Габаритные размеры 600x1200x1400 мм. Масса 300 кг. [c.308]

Микроскопическая установка с ОКГ Оптин-481 . Установка предназначена для пробивания систем микроотверстий в различ ных материалах. В качестве активного элемента лазера исполь зуется стекло с неодимом. Работает в режиме одиночных и перио дических импульсов. Оптика микроскопа, сочлененного с лазером позволяет фокусировать излучение ОКГ на поверхность мате )иала и контролировать форму и размер полученных отверстий Имеется программное устройство, позволяющее пробивать отвер стия по заданной программе с частотой 2 Гц. Установка универ сальна и может быть использована в различных областях физики микроэлектроники, медицины и т. п. [c.310]

Лазерный масс-спектрометр. Он предназначен для микроло-кального анализа металлов и других материалов на наличие газов и прочих примесей в зоне 5—100 мкм. Исследуемые материалы находятся в диапазоне масс 2—200 М чувствительность к измерению газовых примесей не хуже 10 а точность определения количества примесей 30—50%. На установке можно исследовать образцы размером 50x50x20 мм. В установке используется лазер на рубине или стекле с неодимом с энергией излучения 1 Дж. Режим работы лазера импульсный. Габаритные размеры вместе с масс-спектрометром составляют 1500x2600x2000 мм, а масса 350 кг. [c.313]

Конструктивно лазеры на стекле с неодимом мало обличаются от р убиновых лазеров. В случае использования элементов больших размеров для получения однородного возбуждения используют несколько ламп накачки, расположенных вокруг элемента. [c.178]

Эффективность преобразования электрической энергии в энергию излучения лазера на стекле зависит от режима генерации и составляет 1 % при квантовом КПД иона неодима 0,5. Распределение энергии по каналам потерь в лазере на стекле с неодимом близко к рубиновому лазеру (Лр.к 0,5 т1э-> 0,5 Т1отр 0,7 Т1сп 0,13 [c.179]

Наибольшее распространение получила сварка с помощью оптических квантовых генераторов — лазеров — с твердотельными активными элементами (стержни из алюмоитгриевого граната, рубина, стекла с неодимом и т. д.) и газовых генераторов, где активным элементом является столб газовой смеси (СО2, азот и т. д.). [c.454]

Следующий крупный успех — прорыв в область пикосекундных масштабов времени (t 10 с) датируется 1966—1968 гг. В эти годы были предложены и реализованы методы синхронизации продольных мод лазеров и созданы первые пикосекундные лазеры на стекле с неодимом, генерировавшие импульсы с длительностями до нескольких пикосекунд (их стали называть сверхкороткими ) и мощностями 10 —10 Вт. В те же годы были предложены и впервые продемонстрированы методы нелинейно-оптического формирования и сжатия пикосекундных импульсов, запущены параметрические генераторы перестраиваемых по частоте пикосекундных импульсов, позволившие перекрыть видимый и инфракрасный диапазоны спектра. Таким образом, была продемонстрирована эффективность использования быстрой электронной нелинейности в пико- и субпикосекундной оптической технике. [c.9]

Усилители на стекле с неодимом. Эксперименты по усилению и компрессии импульсов лазера на фосфатном стекле (Я=1,054 мкм, т = =5 пс) проведены авторами [71]. Выделенный из цуга генерации одиночный импульс испытывал бездисперсионную самомодуляцию в коротком (L=40 см) отрезке градиентного многомодового световода. Использование многомодового световода со сравнительно большим диаметром сердцевины (50 мкм) позволило увеличить выходную энергию частотно-модулированного импульса до 2 мкДж. В усилителе на фосфатном стекле его энергия увеличивалась до 500 мкДж, после чего он сжимался до 700 фс. Регистрация производилась методом двухфотонной люминесценции с использованием оптического многоканального анализатора. Пиковая мощность импульса с учетом потерь в решеточном компрессоре составила 300 МВт. [c.269]

Успехи последних лет в разработке твердотельных лазеров с широкими линиями усиления позволяют по-новому взглянуть на перспективы мош,ных твердотельных фемтосекундных систем. В таблице в разделе экспериментальные достижения приведены результаты, полученные группой Рочестерского университета в системе, исполь-зуюш,ей стекло с неодимом [18]. Однако новые лазерные материалы, такие, например, как сапфир с ионами титана (ширина линии усиления составляет около 3500 см ), позволяют рассчитывать на усиление импульсов длительностью Ти к 10 фс до энергий, достигаюш,их десятков джоулей [18]. Быстро прогрессируют и мощные усилители [c.293]

Лазер, как генератор светового излучения, должен содержать среду, усиливающую свет, и резонатор, осуществляющий положительную обратную связь между генерируемым светом и усиливающей средой. Роль усиливающей среды в нашем случае играет кристалл алюмоиттриевого граната с неодимом (АИГ-Nd). Этот кристалл по сравнению с другими лазерными активными средами (например, рубин, стекло с неодимом и т. д.) обладает удачным сочетанием физических и спектральных свойств, позволяющих ему успешно работать практически во всех известных режимах генерации (импульсных и непрерывных). Так, например, в непрерывном режиме лазеры на гранате с неодимом позволяют достигать мощности излучения до 1 кВт [13, 14]. В импульсном режиме достигаются мощности излучения до 100—1000 МВт [15, 16]. Основное излучение лазеров на гранате с неодимом находится в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. С помощью хорошо разработанных методов нелинейной оптики это излучение эффек-1ИВН0 преобразуется в излучение видимого и ближнего ультрафиолетового диапазонов спектра [17, 18]. Эта возможность существенно расширяет области применения АИГ-лазеров. [c.5]

Кроме рубинов к активным средам в твердотельных лазерах относят иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) с неодимом и стекло с неодимом. ИАГ имеет химический состав Y3AI5O12. Кристаллы ИАГ активируются ионами Nd +. Генерация на ИАГ с неодимом происходит на длине волны 1,06 мкм. Для голографии используют вторую гармонику излучения 0,53 мкм (зеленая линия). Ионы неодима можно вводить в различные стекла. Наилучшими свойствами обладают фосфатные стекла, активированные неодимом, которые могут работать в частотном режиме с высокими энергиями излучения. [c.44]

Сравнение эффектавнос генерации второй гармоники излучения лазеров на рубине (Сг ) и стекле с неодимом (Nd некоторых соединений и положение полосы поглощения [c.120]

Е 8кТ. Если выполняется это условие, то при термодинамическом равновесии системы населенность уровня 2 незначительна. Это облегчает условия для создания инверсной населенности между уровнями 3 и 2. Поэтому для возбуждения чегырехуровневой системы требуется меньшая энергия по сравнению с трехуровневой. Этим объясняется большее значение энергетического КПД лазера на стекле с неодимом по сравнению с лазером на рубине. [c.166]

Генерационные характеристики лазеров на стекле с неодимом в значительной степени зависят от марки стекла, используемого в качестве активного элемента. Так, фосфатные стекла обеспечивают более высокую энергию и КПД генерации и меньшую угловую расходимость. По оценкам [31], использование активных элементов из фосфатных стекол в лазерных устройствах позволяет достичь эффективности генерации в 1,5 раза большей, чем у силикатных стекол, в ,5 раза меньшей расходимости излучения и вдвое большей частоты следования им тульсов. [c.167]

В настоящее время существует ряд методов борьбы с нежелательными искажениями активной среды в мощных импульсно-периодических лазерах на стекле с неодимом [10, 31]. К наиболее эффективным следует отнести выбор конфигурации активного элемента (пластинки, диски и т. д.) выбор оптимального режима термостабилизации, при котором минимальны поперечные градиенты температуры подбор марок стекла. Однако, несмотря на существующие методы борьбы с тепловыми эффектами и достигнутые в этом направлении положительные результаты, проблема повышения частоты следования импульсов генерации в мощных лазерах на стекле с неодимом остается пока актуальной. [c.168]

В табл. 4.6 представлены параметры некоторых типов мощных лазеров на стекле с неодимом, обеспечивающих излучение на длине золны 0,53 мкм. [c.173]

Рис. 5.10. Схема лазера с тепловой нелинейной q)eдoй на основе бензилового спирта с красителем. Накачка осуществлялась гигантским импульсом лазера на стекле с неодимом

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...