Характеристики с лазерами

Более дешевыми являются лазеры, в которых в качестве рабочих активных элементов используются стеклянные стержни с добавкой неодима. В настоящее время они более широко применяются при выполнении технологических процессов, чем лазеры на рубине. Характеристики некоторых лазеров на неодимовом стекле приведены Б табл. 3. Также, как и для рубиновых лазеров, энергия излучения лазеров на стекле может изменяться в очень широких пределах — от долей до сотен джоулей. Эффективность работы таких лазеров выше эффективности работы рубиновых. [c.35]

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

Ближайшими перспективами развития лазерной техники является увеличение мощности источников излучения. А. М. Прохоров в статье, посвященной 50-летию Октябрьской социалистической революции, по этому поводу указывает, что в ряде лабораторий, в том числе, конечно, и в ряде лабораторий нашей страны, получены лазеры с большой мощностью излучения [361, и для характеристики современных лазеров приводит такие цифры в лазере на неодимовом стекле были получены мощности излучения 50 Гвт (50-10" вт) и энергией излучения 250 дж при импульсе длительностью 10 сек выходная мощность некоторых лазеров на твердом теле составляет более сотни ватт лазер на кристаллах флюорита с частотой повторения вспышек 500 гц, работающий при температуре жидкого азота, способен развить мощность более 1 Мэе и т. д. [c.415]

Интенсивное исследование квантовых эффектов в сверхтонких полупроводниковых гетероструктурах уже привело к появлению новых классов полупроводниковых приборов — резонансных туннельных диодов и транзисторов, обладающих потенциально очень высоким быстродействием (предельные частоты до 10 Гц) и широким спектром других возможностей, а также инжекционных лазеров на квантовых ямах и квантовых точках с уникальными рабочими характеристиками. С обо- [c.111]

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]

Правильность всей этой выработанной нами концепции была проверена и полностью подтвердилась на практике. В случае двумерных резонаторов порог генерации при введении малой щели действительно возрастает очень резко. Так, экранирование участка шириной 3 мм повышало пороговую интенсивность накачки изображенного на рис. 4.3а широкоапертурного лазера примерно втрое. Поэтому управление характеристиками излучения лазеров с двумерными неустойчивыми резонаторами осуществляется без особого труда [70]. [c.231]

На сегодняшний день можно считать уже традиционной задачей первого этапа разработки расчет характеристик газовых лазеров с использованием ЭВМ. Будем считать, что основные конструктивные параметры приборов определены и заданы. При этих условиях, используя математическое описание совокупности процессов, определяющих работу лазера как прибора, производят расчет характеристик излучения лазера. Такой метод в разработке прибора мы будем считать прямой задачей. [c.65]

Результаты расчетов характеристик СОд-лазеров, которые получены нами при заданных условиях задачи, и сравнение их с экспериментом приведены на рис. 2.9. Как видно из этого сравнения, результаты расчетов находятся в хорошем согласии с экспериментально измеренными характеристиками (погрешность лежит в пределах точности измерения). Это позволило нам в дальнейшем использовать рассмотренную выше модель расчета при разработке раз- [c.70]

Резонаторы. Резонатор является элементом, во многом определяющим характеристики излучения лазера. Поэтому исследование открытых резонаторов, выбор их параметров для конкретного лазера является одной из узловых задач разработки и конструирования лазеров любого типа. Собственно задачи расчета пустых резонаторов (определение собственных типов колебаний и собственных частот) как в устойчивой, так и неустойчивой областях изучены довольно хорошо. За исключением нескольких случаев аналитического решения (резонаторы с бесконечными плоскими зеркалами, конфокальные устойчивые резонаторы) задачи расчета резонаторов решаются только приближенно численными [c.85]

Наряду с рассмотренными пространственными характеристиками излучения лазеров, важнейшей характеристикой, определяющей режим генерации, является временной вид излучения. Эта характеристика определяется как свойствами резонатора и активной среды, так и видом внешнего модулирующего воздействия, оказываемого на лазер. В том случае, когда на лазер не оказывается никакого внешнего модулирующего воздействия, реализуется так называемый режим свободной генерации лазера. [c.73]

Главное внимание здесь уделяется Не — Ne-лазеру, ионному аргоновому и ионному криптоновому лазерам. Другие газовые лазеры, такие, как лазер на СОз и Не — d-лазер, мы не будем рассматривать, поскольку они редко применяются для целей голографии. Свойства газовых лазеров, связанные с голографией, за исключением длины волны излучения, как правило, определяются объемом резонатора, а не лазерной средой. С точки зрения применения в голографии наиболее важным свойством газовых лазеров является когерентность лазерного излучения. По сравнению с остальными типами лазеров газовые лазеры обеспечивают наилучшие характеристики когерентности. Для голографии также представляют интерес такие характеристики газовых лазеров, как диапазон длин волн генерации и выходная мощность излучения лазера. [c.287]

Экспозиционные характеристики голографических фотоматериалов измеряют в обычных физических единицах (джоуль, эрг, ватт), удобных при работе с лазерами и электронной аппаратурой. [c.82]

Анализ влияния клиновых деформаций на распределение поля мод плоского резонатора и на характеристики излучения лазеров с такими резонаторами содержится в многочисленных теоретических и экспериментальных работах [1, 5, 55, 56, 111]. Приведем их основные результаты. [c.66]

Рис. 2.28. Поляризационные характеристики излучения лазера с чисто фазовой (а) и смешанной (в) анизотропией, б—схема лазера (Gi — фазовая пластина, Р — поляризатор, ф, ф — углы поворота оси фазовой пластинки и плоскости поляризации генерируемого излучения от горизонтальной плоскости)

Тем не менее в лазерах для технологических целей термообработанные активные элементы могут быть применены весьма успешно с их помощью можно сдвинуть вверх по шкале частот следования импульсов характеристики излучения лазеров. Так, замена обычного элемента на термообработанный в лазерной технологической установке привела к увеличению ее производительности в 3—5 раз [81], а использование термообработанных стеклянных элементов вместо элементов из АИГ Nd в установках Квант-12 и Квант-17 не вызвало снижения КПД лазеров. [c.137]

Теоретический анализ процессов тепловыделения в излучателе твердотельного лазера, влияния температуры и термооптических искажений активного элемента на свойства резонатора и характеристики излучения лазера (как это было показано выше) не только способствует более глубокому пониманию особенностей генерирования излучения твердотельными лазерами, но и закладывает фундаментальные основы рационального выбора конструкций и параметров отдельных элементов лазера, а также оптимизации конструкции излучателя в соответствии с требуемым режимом работы. [c.170]

Пороговые характеристики с учетом линейного поглощения. Пороговые условия генерации для лазеров такого типа (рис. 5.1) определяются соотношением [c.174]

Более совершенными твердотельными лазерами являются устройства на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом. Благодаря высокой теплопроводности активной среды такие лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах, причем при работе в импульсном режиме частота следования импульсов может изменяться практически в неограниченных пределах. Однако по сравнению с лазерами на рубине и неодимовом стекле при разработке лазеров на алюмоиттриевом гранате достигнут значительно более низкий уровень энергетических параметров излучения. В табл. 4 приведены характеристики некоторых лазеров на алюмоиттриевом гранате. [c.35]

Особенностью лазера на кристалле александрита является улучшение энергетич. характеристик с нагреванием АЭ выше комнатной темп-ры, что обусловлено ростом с темп-рой величины эфф. сечения гснерац, перехода. Нагревание АЭ в этом лазере приводит также к расширению диапазона перестройки длины волны г енерации в длинноволновую сторону. Лазер на кристалле александрита также работает во всех упоминавшихся выше режимах, в т. ч. и в режиме больших ср. мопшостей, чему способствует высокая теплопроводность этого кристалла ( 0.23 Вт/ем К). [c.50]

В данном случае речь идет о создании огромных (10 ...10 атомов), стабильных во времени молекул из обьшных неорганических полупроводниковых материалов, размеры и характер распределения которых в будущей приборной структуре должны воспроизводиться с высокой точностью. Возникающие при этом принципиальные сложности вряд ли нуждаются в дополнительных комментариях. Однако успешное решение такого рода проблем - это прямой путь к созданию новых классов так называемых одноэлектронных и резонансно-туннельных приборов, а также уникальных по своим характеристикам инжекционных лазеров [24, 25]. [c.87]

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]

Остановимся кратко на случае расчета характеристик СО2-лазера, когда его активная смесь возбуждается самостоятельным разрядом с источником предыонизации. Исходными уравнениями, описывающими генерацию такого лазера, являются системы (2.22) и (2.20), которые по математическому содержанию, а значит и по применяемым при их решении численным методам и построению программ на ЭВМ, ничем не отличаются от уравнений С02-лазера при несамостоятельном разряде возбуждения. Однако по физическому содержанию описание этих двух типов разрядов отличается друг от друга. Прежде всего для самостоятельного разряда несправедлива формула (2.26), т. е. для каждой выбранной смеси дрейфовая скорость электронов будет разной. Кроме того, существенные трудности при реализации уравнений (2.20) для самостоятельного разряда связаны с определением констант элементарных процессов а, р, т], появляющихся в уравнении, которое описывает развитие электронных лавин в смесях СО2—N2—Не. Эти трудности при разработке С02-лазеров с различными составами газов можно обойти, если воспользоваться методом исследования самостоятельного разряда, рассмотренным в работах [80, 152]. В них для конкретной смеси СО2—Не = 1—1—8 pz = = 1 атм) авторами проводились исследования основных характеристик самостоятельного разряда (форма и длительность импульсов тока и напряжения, их амплитуда и т. д.), причем они измерялись экспериментально и рассчитывались на ЭВМ с помощью уравнений (2.20). Конечным результатом этих исследований являются выражения, позволяющие при известной геометрии разрядной камеры определить функцию Пе (t) в самостоятельном разряде. Далее эти выражения для Пд (t) подставлялись в уравнения генерации, по которым и рассчитывались выходные характеристики излучения С02-лазера и которые сопоставлялись с характеристиками, измеренными в эксперименте [1 ]. Что касается остального алгоритма расчета, то он ничем не отличается от вышеизложенного примера расчета характеристик С02-лазера с несамостоятельным разрядом возбуждения. [c.71]

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]

Если резонатор лазера настроен на центр линии, то в излучении СОа-лазера наблюдается, модуляция сигнала на удвоенной частоте синусоиды (рис. 3.6). Если излучение уходит от центральной частоты V , то в модуляции излучения СОг-лазера наблюдаются сигналы с частотой синусоиды f и с фазами 0i и Gg. Фазочувствительный узкополосный детектор вырабатывает в зависимости от знака фазы корректирующий сигнал постоянного тока на ПП, который смещает рабочую точку синусоиды в центр-ЛИНИИ. Другим методом АС для СОа-лазеров является метод поглощающей ячейки. Однако при разработке лазерных систем на базе ГЛОН в последнее время АС осуществляется по отношению не к характеристикам СОз-лазера, а по отношению к характеристикам всей системы. При этом широко используются электронные схемы и мик-роЭВМ. Примером такой системы является система f// -излучения (рис. 3.7), которая была разработана в институте им. Макса Планка для астрономических исследований [116]. В ней не применяются традиционные методы АС. Пассивную стабилизацию имеют СОа-лазер и резонатор ГЛОН. Эта стабилизация обеспечивает изменение длины элементов конструкции под действием тепловых флюктуаций не более, чем на 2 мкм/К. Часть выходного излучения контролируется с помощью пироэлектрического детектора, подключенного ко входу микроЭВМ, которая путем регулирования частоты СОа-лазера поддерживает стабильные параметры излучения ГЛОН. После четырех часов работы лазера, генерирующего на НСООН-линии с частотой 693 ГГц, колебания амплитуды выходного сигнала не превышали 0,5 %, а дрейф частоты — 200 кГц/ч. [c.135]

Пример 3. Резонаторы ГЛОН. Как уже отмечалось, в ГЛОН могут быть использованы резонаторы двух типов открытые и волноводные. Расчет характеристик открытых резонаторов ГЛОН MIR- и // -излучение) не отличается принципиально ни по постановке задачи, ни по технике ее реализации на ЭВМ от задач открытых резонаторов в оптическом диапазоне. Поэтому при расчетах открытых резонаторов ГЛОН можно пользоваться методиками и программами, изложенными в гл. 2. Рассмотрим результаты расчетов и анализ волноводных резонаторов. Конструктивно волноводный резонатор заложен в любом газовом лазере с разрядной трубкой, которая может рассматриваться как диэлектрический полый волновод. Но в оптическом диапазоне влияние стенок трубки на формирование поля в резонаторе не учитывается, так как отношение (ИХ d — диаметр трубки, X —длина волны) в этом диапазоне очень велико и каустика эффективного поля резонатора при таких условиях меньше диаметра трубки. Однако в ИК-диапазоне с успехом используются волноводные СОг-лазеры, где отношение d/i много меньше, чем в обычных лазерах за счет уменьшения d (единицы мм) [37]. При расчете характеристик такого лазера учитывается влияние стенок на формирование поля в резонаторе. В лазерах с оптической накачкой при увеличении длины волны излучения вплоть до субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов отношение d/X становится еще меньше, даже с учетом того, что диаметры их трубок для увеличения эффективности генерации делаются большими по сравнению с диаметрами трубок СО -лазеров. Поэтому роль стенок трубки в заполненных эффективным полем объеме резонатора увеличивается. Рассмотрим наиболее типичную схему волноводного резонатора ГЛОН (рис. 3.28). Зеркала этого резонатора, расположенные на торцах диэлектрического поля волновода (трубки), имеют отверстия di и dg соответственно для ввода излучения накачки в активную среду ГЛОН и вывода излучения генерации. Так как задача является осесимметричной, будем искать искомые поля в резонаторе как функцию от координаты U (г). В качестве базисных функций этой задачи выбираются радиальные ортонормированные собственные функции бесконечного полого диэлектрического волновода со следующими условиями. [c.163]

В объеме настоящей книги дать достаточно подробное описание всех режимов генерации, элементов и конструкции, применения лазеров на гранате с неодимом не представляется возможным. Поэтому авторы выделили для подробного изложения ограниченное число вопросов, входящих в круг наиболее интересных и важных для практики. Сюда прежде всего относится материал по активной среде — кристаллам алюмоиттриевого граната с неодимом (гл. 1). Кроме традиционных вопросов по физико-механическим свойствам и спектрам люминесценции и поглощения кристалла в главе дан материал по динамике населенностей уровней накачки и генерации, рассмотрены термооптические искажения, оказывающие существенное влияние на характеристики излучения. Также подробно рассмотрены методы расчета энергетических и временных характеристик излучения лазеров в основных режимах генерации (гл. 2, 3). [c.3]

В основу теоретических расчетов лазера положены уравнения генерации, позволяющие оценить ха]рактеристикн выходного излучения, используя данные о лазере (активной среде, резонаторе, Источнике накачки и т. п.). Относительно простыми и достаточно точными являются полуклассические укороченные уравнения лазера [41, 42]. Для лазеров на гранате с неодимом эти уравнения часто сводятся к балансным , которые описывают большинство закономерностей генерации и позволяют достаточно просто оценивать энергетические характеристики излучения лазеров. [c.47]

Проведем численные оценки основных характеристик излучения лазеров с модуляцией до бротности при непрерывной накачке, Считая, что остаточные потери модулятора равны потерям активного элемента. [c.140]

Фотоматериалы. В распоряжении голографистов еще нет серийно выпускаемых фотоматериалов для цветной голографии — ни на стекле, ни на гибкой подложке. Благодаря большому количеству исследований разработаны материалы только для монохромной съемки типа ЛОИ, ПЭ, имеющие при сравнительно высокой чувствительности достаточное отношение сигнал/шум. В НИКФИ были оптимизированы процессы синтеза и сенсибилизации эмульсий типа ПЭ и созданы фотослои, чувствительные к зеленой и красной областям спектра, с высокой дифракционной эффективностью и отношением сигнал/шум для съемки отражательных и пропускающих голограмм с лазерами непрерывного излучения. На основе этих слоев разработаны способы двухслойного полива на стекло для цветной изобразительной голографии и изготовления экранов и на гибкую подложку для цветной киносъемки на двух длинах волн. Экспозиционные характеристики двухслойного цветного фотоматериала для изобразительной голографии приведены на рис. 97. [c.157]

Наряду с энергетическими в сильной степени от состава стекла зависят и спектральные характеристики излучения лазера. Так, ширина спектра генерации лазера на силикатном стекле даже при 1 акачках, близких к порогу, составляет единицы нанометров. Повышение уровня накачки вызывает расширение спектрального интервала генерации до 8,0... 12,0 нм. В то же время ширина спектра генерации стекол фосфатной основы даже при десятикратном превышении энергии накачки над порогом, не превосходит 0,2 нм. [c.168]

В книге рассмотрено современное состояние термооптики твердотельных лазеров, систематизированы материалы исследований термооптических явлений в лазерных активных средах. Дан анализ влияния термооптических аберраций и изменений температуры активной среды на характеристики излучения лазеров. Описаны приемы компенсации термооптических эффектов при конструировании и эксплуатации лазеров и рассмотрены вопросы выбора элементов излучателя лазера с учетом его термооптики. Приведены методы экспериментального определения термооптических деформаций активных элементов и термооптических характеристик сред. [c.2]

Поляризационные характеристики излучения лазеров с пространственно однородной анизотропией. Отметим, что матричный метод, позволяя довольно просто определить собственные поляризации анизотропных резонаторов, не дает ответа на вопрос о том, какое состояние будет иметь излучение, реально генерируемое лазером (точно так же, как знание распределения амплитуд и фаз мод пустого резонатора не позволяет еще судить о расходимости света, испускаемого лазером). В связи с этим прежде чем перейти к рассмотрению лазеров с неоднородной анизотропией резонаторов, нужно остановиться на результатах экспериментального определения поляризационных характеристик излучения однородно-анизотропных лазеров. Экспериментальное исследование поляризационных характеристик таких лазеров часто осложняется тем, что при малой величине амплитудной анизотропии (и произвольной величине фазовой), когда разница потерь мод, связанная с поляризационной анизотропией, мала или вовсе отсутствует, генерируется смесь собственных поляризаций. Излучение при этом оказывается квазинеполяризо-ванным и разделить его на составляющие довольно сложно. Отметим, что можно добиться весьма сильной дискриминации по потерям мод, входящих в генерацию, при работе лазера в режиме пассивной модуляции добротности. Наряду с известным [c.93]

В данном разделе приведены экспериментальные данные для генераторов с обращающим зеркалом на фоторефрактивном кристалле с нелокальным откликом. Возможно получение генерации и в кристалле с локальным откликом. Впервые усиленное отражение при четырехволновом смешении в фоторефрактивном кристалле было получено на LiTaOs во внешнем электрическом поле [60], т.е. именно при локальном отклике. Однако генератор экспериментально реализован не был. Расчетные характеристики генерации лазера с обращающим зеркалом на основе нелинейной среды с локальным откликом приведены в гл. 5. [c.159]

Все рассмотренные схемы были предложены в начале 80-х годов. Они были предназначены в основном для улучшения расходимости излучения мощных лазеров и базировались на нелинейных средах с локальным откликом типа насыщающихся двухуровневых поглотителей. Анализ выходных характеристик и зффективносги таких гибридных лазеров показал, что они предпочтительнее лазеров с обычными резонаторами только при очень высоких значениях ненасыщенного усиления (см. обзор [2] и СШ1С0К литературь в нем). При слабом насыщении обращающего зеркала выходные характеристики гибридного лазера примерно такие [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...