Лазер на рубине

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]

Генерация лазера на рубине может осуществляться как в импульсном, так и в непрерывном режиме. Рубиновый лазер имеет кпд, обычно не превышающий 1 %. Остальная часть энергии накачки переходит в тепловую и должна быть эффективно рассеяна. Именно поэтому монокристаллы рубина, обладающие большой теплопроводностью, широко применяют в лазерной технике. [c.75]

Твердотельные и жидкостные лазеры. Активной средой твердотельных лазеров являются кристаллы и стекла, содержащие в качестве активных примесей ионы переходных металлов (например, Сг), редкоземельных элементов (например, N l), актинидов (например, U). К ним предъявляются требования высокой прозрачности, однородности свойств, механической прочности и стойкости к излучению. Основным способом энергетической накачки является оптический. В качестве примера приведем лазеры на рубине и на алюмо-иттриевом гранате. [c.341]

Лазер на рубине. Рабочим веществом является рубин, активными центрами — ионы хрома. Линия генерации имеет X ж 0,69 мкм, к. п. д. 1%, режим работы — импульсный, энергия в импульсе до 500 Дж. [c.341]

В качестве твердой активной среды в лазерах одним из первых был использован рубин. Диапазон энергии импульсов, генерируемых лазерами на рубине, довольно широк (от долей джоуля до нескольких сот джоулей). Недостатком таких лазеров является высокая стоимость рабочих элементов, зависящая от их размеров. Обычно лазеры на рубине работают при частоте следования импульсов не более 1 импульса в секунду во избежание чрезмерного перегрева рабочего тела и тем самым изменения (снижения) энергии излучения и увеличения расходимости. В табл. 2 приведены характеристики некоторых лазеров на рубине. [c.35]

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 рубине [c.36]

Дальнейшее увеличение интенсивности накачки уже не сможет изменить создавшегося положения, так как в случае равенства iVj = произведение B Uy,N будет равно Во и М , при любом значении и . Отсюда следует, что в такого рода двухуровневой системе под действием световой накачки получить инверсию невозможно. Для осуществления инверсии необходимо иметь по крайней мере три уровня. В твердотельных лазерах используются вещества, работающие как по трех-, так и по четырехуровневой схеме. К первым относятся лазеры на рубинах, ко вторым — лазеры, в которых в качестве рабочего тела используются стекла с примесью неодима. [c.20]

Лазер на рубине обычно работает в импульсном режиме. Накачка производится импульсными ксеноновыми лампами. Электрический разряд в лампах осуществляется от батареи конденсаторов, которая предварительно заряжается от источника постоянного тока. [c.23]

Обычные источники света излучают в широком интервале частот, поэтому в качестве источников накачки применяются лазеры, например твердотельный лазер на рубине. Проникновение света в полупроводник происходит на глубину, значительно большую, чем проникновение электронного пучка, что приводит к излучению больших мощностей одновременно до 50% возрастает к. п. д. Однако общий к. п. д. всей системы из двух лазеров оказывается низким вследствие малого к. п. д. твердотельного лазера, поэтому полупроводниковые квантовые генераторы с оптической накачкой широкого применения не получили. [c.63]

У лазера на рубине (трехуровневый лазер, % = 694,3 нм) диаметр стержня составляет 6,3 мм, а длина равна 7,5 с.м. Стержень находится в резонаторе, образованном двумя плоскими зеркалами, расположенными друг от друга на расстоянии L = 50 см и имеющими коэффициенты пропускания соответственно Га = О и Tj = 0,5. Пусть коэффициент внутренних потерь за проход составляет Ti = 10 %. Используя для Ni, п и а значения, приведен- [c.328]

Основную группу лазеров на твердых телах составляют лазеры на ионных кристаллах и стеклах. Основной метод возбуждения таких лазеров — оптическая накачка, наиболее характерный режим работы — импульсный. При этом, конечно, выбор исходных уравнений и численных значений величин для расчета существенно зависит от длительности импульсов накачки, гене рации и частоты их следования. Основные схемы расчета лазеров на твердых телах в настоящее время можно считать достаточно хорошо разработанными [10, 12, 27, 75, 89—92]. Твердотельные лазеры, наиболее важными и типичными представителями Которых являются лазеры на рубине и активированных неодимом стеклах, возникли одними из первых. Их разработка, исследование и расчет продолжается уже свыше четверти века и многие проблемы можно считать решенными, а методы расчета хорошо разработанными. Однако формулировки общих задач и методов расчета на современном этапе развития представляются более сложными, чем в случае электроразрядных лазеров на газах. [c.176]

Конструкции лазеров на АИГ-Nd с импульсной накачкой и их элементная база. Конструкции импульсных лазеров во многом аналогичны конструкциям лазеров на рубине и стекле, а также конструкциям лазеров на гранате с непрерывной накачкой. Конкретное конструктивное исполнение во многом определяется назначением лазера. [c.109]

Рис. 24. Схема твердотельного лазера на рубине, работающего в режиме свободной генерации

Для накачки импульсных лазеров на красителях можно применять твердотельные лазеры на рубине и неодимовом стекле (вторая и третья гармоники). [c.53]

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]

Лазеры на указанных выше активных средах работают, как правило, в импульсном режиме с оптической накачкой, в качестве которой используется световая энергия импульсных или непрерывных ламп [48]. Сравнительные характеристики лазеров на рубине, стекле, активированном неодимом и гранате, приведены на рис. 4.1, 4.2 и в табл. 4.1. [c.160]

Основные параметры одноэлементных лазеров на рубине приведены в табл. 4.2. Энергия их излучения лежит в пределах 0,1. .. 2 Дж, что определяется максимально реализуемыми на практике размерами активных элементов, диаметр которых по опубликованным данным не превышает 14 мм, а длина — 250...300 мм [10, 39]. Кроме того, величина максимальной энергии, снимаемой с активного элемента, определяется допустимой плотностью мощности излучения с торца активного элемента, выбираемой из условия обеспечения приемлемой долговечности кристаллов рубина [10, 24, 39]. [c.163]

Для дальнейшего увеличения энергии и выходной мощности излучения лазера на рубине используются многокаскадные системы типа задающий генератор-усилитель . [c.163]

Параметры некоторых типов лазеров на рубине, работающих [c.164]

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]

Дальнейшее увеличение мощности (энергии) достигается, как и для лазеров на рубине, при переходе на многоэлементные (каскадные) конструкции с последовательным или параллельным усилением излучения. Основные параметры наиболее типичных многоэлементных лазеров на стекле, активированном неодимом, выполненных по схеме последовательного усиления моноимпульсного сигнала, приведены в табл. 4.3. [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]

Существуют лазеры, излучающие эиерг ию импульсами, длительность и частоту повторений которых можно варьировать. В частности, очень распространены импульсные лазеры на рубине (/. а 0,69 мкм) и неодимовом стекле (/ г 1,06 мкм), мощность которых может достигать нескольких мегаватт, а в специальном режиме гигантских импульсов — значений ]() Вт и более. Однако при столь большой мощности уширяется спектр и уменьшается монохроматичность излучения. [c.35]

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]

Установка УИГ-Ш. Измерительная голографическая установка предназначена для измерения параметров быстропротека-ющих процессов методами голографии и голографической интерферометрии. Установка позволяет измерять изменение оптической длины пути в прозрачных объектах, координаты и геометрические параметры отражающих и рассеивающих объектов, распределение скоростей движения частиц в пространстве, деформации поверхностей произвольной формы. Установка предназначена для использования в лабораторных условиях. В ее состав входят лазер на рубине, лазерные усилители, блоки управления, блоки синхронизации и временной задержки, оптическая скамья с комплектом приборов для монтажа, юстировки и контроля голографических схем. [c.311]

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]

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]

Принципиальной основой работы лазеров является эффект вынужденного (индуцированного) излучения, предсказанный А. Эйнштейном в 1916 г. В 1939 г., а затем в 1951 г. В. А. Фабрикант предложил способ усиления светового излучения путем пропускания его через специальным образом подготовленную усиливающуюся среду. Принципиальные основы построения лазера, как генератора световых колебаний, были заложены в трудах А. М. Прохорова, Н. Г. Басова и Ч. Таунса в 1955—1959 гг. Первый лазер (на рубине) был запущен Т. Мейманом в 1960 г. Лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимом был впервые запущен Г. Гейзиком в 1964 г. [12]. [c.5]

Им пульсный режим накачки является традиционным для твердотельных лазеров. Лазеры на гранате характеризуются высокими частотами шовторения (25—300 Гц), что отличает их от лазеров на рубине и стекле, нашедших в настоящее время широкое пра ктиче-С Кое применение. Поэтому лазеры на гранате с импульсной накач- кой хорошо дополняют области применения лазеров на рубине и стекле, как правило, работающих с частотой повторения импульсов до 10 Гц. [c.107]

Одной из наиболее существенных перспектив использования операции обращения волнового фронта является осуществление автоматической фокусировки излучения на мишень, что крайне важно, например, для осуществления термоядерного синтеза. Схема эксперимента, выполненного для этих целей Рагульским и др. [46], поясняется также на рис. 13. Достаточно слабое излучение дополнительного лазера на рубине подсвечивает точку Р на экране L. Интенсивность волны Wo излучения, рассеянного этой точкой, после прохождения волны через лазерный усилитель U увеличивается при этом оптические неоднородности усилителя вызывают трансформацию волны Wo в волну W - Волна W попадает на бриллюэновское зеркало К, обращается им и трансформируется в волну 1F, сопряженную с волной, падающей на кювету. После прохождения через усилитель обращенная волна переходит в волну WI, обращенную по отношению к слабой волне, испущенной мишенью. Эта волна точно фокусируется на мишень, несмотря на присутствие оптических неоднородностей рабочего тела усилителя и оптических деталей, установленных на пути излучения. [c.721]

Из многочисленного семейства лазеров для голографической съемки применимы два типа лазеров непрерывного действия — газовые лазеры (на нейтральных атомах с тлеюш,им разрядом, на ионизированных газах с дуговым разрядом) и твердотельные импульсные лазеры (на рубине, гранате и неодимовом стекле). Для воспроизведения голографических изображений и копирования пригодны те же непрерывные лазеры, что и для съемки, а также лазеры на парах металлов. Имеется класс лазеров на красителях, которые можно применить для проекции и в перспективе использовать для съемки голограмм. [c.36]

В НИКФИ сконструирован макет лазера на рубине, работаю-шего в режиме свободной генерации (рис. 24). Активный его элемент — рубиновый стержень с длиной активной части 120 мм, диаметром 8 мм. Энергия в импульсе 0,1 Дж с длительностью импульса 500 МКС. С его помощью проведены офтальмологические исследования, в том числе получены отражательные голограммы глаза животного и изобразительные голограммы размером 9x12 см. [c.46]

Рис. 94. Оптическая схема лазера на рубине t — глухое зеркало усилителя 2—активный элемент усилителя 5 — светоделнтельная пластинка 4 — резонансный отражатель 5 — диафрагма —активный элемент генератора 7 — фототропный затвор — глухое зеркало генератора 9 — юстнровочнын гелий-неоновый лазер ОКГ-13

Оптическая схема лазера на рубине приведена на рис. 94. Лазер состоит из задающего генератора и двухпро.кодного усилителя. Ге- [c.153]

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]

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]

Рассмотрим сначала основные составные части.лазерного локатора ONERA. В качестве передатчика применен лазер на рубине с модуляцией добротности и частотой повторения импульсов 10 Гц. Лазерный передатчик вместе с приемным телескопом смонтирован на поворотной платформе со степенями свободы по углу места и азимуту. Помимо измерения угловых координат лазерный локатор мог измерять дальность до цели измерением временного интервала между моментом излучения зондирующего импульса и моментом прихода отраженного импульса. [c.190]

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]

Из приведенного анализа зависимостей / з. ОПТ от потерь и от температуры активной среды (см. рис. 3.28 и 3.30) можно сделать вывод о том, что изменение температуры заметно влияет на энергетику лазера и компенсировать это влияние перебором / з. опт невозможно. Когда снижение энергии излучения во время работы лазера недопустимо, необходимо принимать меры по стабилизации температуры. Особенно явно возникает необходимость термостабилизации лазера на рубине [77]. [c.159]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...