Импульс излучения (генерации)

Импульс излучения (генерации) 5, [c.305]

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]

Импульс, излученный лазером в режиме свободной генерации, не гладкий он имеет сложную пульсирующую структуру и состоит из большого числа отдельных импульсов — пичков, длительность каждого из которых примерно 10 с. Хаотичность этих пульсаций и отсутствие их повторяемости от импульса к импульсу указывают на то, что они вызываются различными факторами. Одним из факторов, обусловливающих пульсацию, является взаимодействие между типами колебаний, возникающих в резонаторе. Однако пульсации могут иметь место и при работе ОКГ в одномодовом режиме в этом случае они обычно носят регулярный характер и представляют собой релаксационные колебания. [c.25]

Особый класс составляет ЛК с распределённой обратной связью (РОС). В РОС-лазерах роль резонатора играет структура с периодич. изменением показателя преломления и (или) усиления. Обычно она создаётся в активной среде под действием двух интерферирующих пучков накачки. РОС-лазер характеризуется узкой линией генерации ( 10 см ), к-рая может легко перестраиваться в пределах полосы усиления путём изменения угла между пучками накачки. ЛК наиболее эффективны для генерации ультракоротких импульсов излучения. Самые короткие импульсы ( 10 с) достигнуты в непрерывных ЛК с пассивной синхронизацией мод. [c.564]

Основными параметрами, характеризующими импульсные СОг-лазеры, являются выделяемая в импульсе энергия излучения длительность импульса генерации т и возможная частота повторения импульсов излучения f . Средняя мощность излучения в импульсе при этом составит Р = йи/Ти, а средняя мощность импульсного лазера [c.144]

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]

Сжатие квазинепрерывного излучения твердотельных лазеров. Импульсы квазинепрерывной генерации YAG лазеров имеют сравнительно большую длительность t 100 пс, невысокую пиковую мощность Ро 10 Вт и следуют с большой частотой повторения 10 Гц. Достаточно сильная частотная модуляция таких импульсов может быть получена только в длинных световодах, L IO —10 м. [c.260]

Детальное исследование зависимости спектральных и временных характеристик на длине волны излучения Я=1,06 мкм проведено в [53], По мере увеличения входной мощности Ро от 50 Вт до 100 Вт длительность импульса на выходе световода длиной 125 м увеличивалась от 85 до 127 пс, а его огибающая приближалась к прямоугольной (рис. 6.17). Затем наблюдалось уменьшение до 43 пс при Ро=180 Вт. Авторы [53] связывают эту немонотонную зависимость с комбинационным преобразованием частоты. Иллюстрацией может служить рис. 6.17а (3), на котором отчетливо виден стоксов импульс (Яс = 1,12 мкм), опережающий импульс накачки. Генерация излучения на стоксовой [c.261]

В некоторый момент времени to, когда инверсная населенность (и соответственно коэффициент усиления) активной среды достигают заданных значений A/ po( o), потери резонатора резко уменьшаются до минимальных, определяемых остаточными потерями элементов и пропусканием выходного зеркала. С этого момента начинается второй этап линейного развития генерации, в течение которого мощность излучение в резонаторе (и на выходе) медленно нарастает практически по линейному закону, начиная со спонтанного уровня. Поскольку в этот период излучение имеет уже вынужденный характер, то происходит формирование его пространственной и спектральной структур. Длительность этапа линейного развития хотя и существенно превосходит длительность последующего импульса излучения, однако значительно-короче характерного времени нарастания инверсной населенности Т, Поэтому инверсная населенность активной среды под дей- ствием источника накачки за это время практически не увеличивается. Также мало изменяется (уменьшается) инверсная населенность под действием поля излучения, поскольку его мощность остается весьма малой. [c.132]

Как ВИДНО из оценок, оптимальная прозрачность выходного. зеркала лазера с модуляцией добротности значительно больше, чем при свободной генерации и определяет основную часть общих потерь резонатора. Поэтому лазер с модуляцией добротности допускает помещение в резонатор дополнительных управляющих элементов без заметного снижения выходной мощности излучения. Приведенные оценки относятся к лазеру без диафрагмы в резонаторе, т. е. к многомодовому излучению. При выделении нулевой моды мощность падает в 3—5 раз. Источники накачки в рассматриваемом лазере должны работать в импульсном режиме, что ограничивает возможную частоту следования импульсов излучения, обычно на уровне не более нескольких сотен герц. [c.138]

Лазер может работать в режиме модулированной добротности с коротким импульсом излучения (десятки наносекунд), либо в режиме свободной генерации с длительностью импульса до сотен микросекунд. [c.45]

Рубиновые лазеры обеспечивают излучение практически во всех временных режимах работы в режим ё свободной генерации, модулированной добротности и синхронизации мод [54, 39]. Каждый из указанных режимов работы реализуется направленным воздействием на динамику формирования импульса излучения в резонаторе лазера и имеет свои отличительные особенности. В режиме свободной генерации обеспечиваются наиболее высокие уровни энергии излучения при наибольших значениях- КПД, в режиме модулированной добротности — наиболее высокие уровни импульсной мощности излучения при несколько меньших значениях КПД, в режиме синхронизации мод — сверхвысокие уровни импульсной мощности излучения при сверхкоротких импульсах. [c.161]

Энергия излучения рубиновых лазеров в режиме свободной генерации лежит в пределах от долей джоуля до сотен джоулей [44]. Однако, несмотря на значительную величину выходной энергии, режим свободной генерации в силу нерегулярности высвечивания импульсов излучения и низкого Вт) значения импульсной [c.161]

В случае же схемы на рис. 5.86 генерация была устойчива. При этом наблюдалась строгая корреляция между импульсами излучения, генерируемыми в направлениях по ходу часовой стрелки и против него. Этот результат неудивителен, если учесть, что такой резонатор представляет собой линейный резонатор с двумя обращающими зеркалами. Мощность генерации в таком резонаторе достигала 1 Вт. [c.184]

Объемные электрооптические модуляторы и затворы. Наиболее тиражными из промышленно выпускаемых электрооптических устройств являются электрооптические затворы — модуляторы добротности лазеров, в первую очередь твердотельных, используемые для генерации так называемых гигантских импульсов излучения с существенно большей плотностью мощности излучения, необходимой в ряде практических применений, в том числе — в [c.201]

Весьма эффективным методом генерации ультракоротких импульсов является так называемая пассивная синхронизация мод, при которой в лазерный резонатор дополнительно к остальным лазерным элементам вводится насыщающийся поглотитель. Это вещество, имеющее в спектре поглощения переход на частоте лазера, причем поперечное сечение поглощения должно быть по возможности большим. Для этих целей особенно подходят органические красители. При попадании импульса излучения лазера на такой поглотитель его молекулы возбуждаются, а поле падающего излучения поглощается. Рассмотрим, например, изменение населенности двухуровневой системы под влиянием поля излучения. В соответствии с (1.22) и (1.23) получим для разности населенностей AN = Ni — N2 в стационарных условиях (Tb>T2i) соотношение [c.96]

Исследования на рубиновом лазере с накачкой вблизи порога показывают, что частоты осевых мод и длина волны линии люминесценции почти не зависят от времени. Но если отношение уровня накачки к пороговому уровню становится большим, то длина волны линии люминесценции возрастает с 6935 А при 100° К (с соответствуюш.ей шириной линии 0,15 А) до 6943 А при 300° К (с шириной линии люминесценции, равной 3—4 А). Число осевых мод, которые могут генерировать, возрастает со временем, а длина волны осевых мод возрастает при увеличении длины лазера. Установка позволяет также четко выявить быстропеременный характер разрешенных групп осевых мод, интегральное усреднение которых по спектру дает квазинепрерывное выходное излучение. Иначе говоря, генерация разных осевых мод, по-видимому, происходит почти независимо. В течение импульса излучения наблюдается значительное перескакивание мод. [c.391]

Продолжительность импульса излучения зависит от того, в течение какого времени вследствие излучения инверсная заселенность изменится настолько, что система выйдет из условия генерации. Продолжительность зависит от многих факторов, но обычно составляет 10 — [c.314]

Таким образом, чем шире спектр генерации Avг, тем короче импульс излучения. [c.188]

Ультракороткие импульсы. Многомодовая генерация может оказаться полезной для генерации мощных нмнульсов излучения очень короткой длительности. Известно, что совокупность N синусоидальных колебаний со строго фиксированной фазой, набор частот к-рых представляет собой арифметич. прогрессию, образует последовательность импульсов (рис. И). [c.549]

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]

В импульсных С. источником излучения обычно являются твердотельные. и полупроводниковые лазеры, работающие в ближнем ИК-диапазоне (0,8- -1,06 мкм), излучение к-рых формируется в виде коротких импульсов. Медленно меняющиеся расстояния измеряются с помощью одиночных импульсов при. быстро меняющихся расстояниях применяется непрерывно-импульсный режим излучения. Твердотельные лазеры допускают частоту следования импульсов излучения до 50—100 Гц, полупроводЕШКОвые — до 10 —10 Гц, Короткие импульсы (20—40 нс) твердотельных лазеров формируют в режиме модуляции добротности с помощью различного рода оптических затворов. В полупроводниковых лазерах генерация коротких импульсов мощностью до сотен Вт осуществляет- ся путём формирования коротких импульсов тока накачки. [c.464]

Ограниченные размеры кристалла, естественно, определяют энергетические возможности рубиновых лазеров. Предельную энергию генерации в режиме с модулированной добротностью можно сравнительно просто оценить, полагая, что все активные ионы возбуждены к началу импульса излучения. Тогда энергия в импульсе VNoho) 10-10 3 Дж. Реальные значения энергии излучения в режиме модулированной добротности составляют 1Дж при длительности импульса 30 НС. Рекордные значения энергии гигантского импульса достигают десятков Дж. В режиме свободной генерации полная энергия излучения за время накачки активного элемента мс может быть несколько выше, так как в силу пичкового характера генерации активные ионы могут испытывать многократное возбуждение и тушение в каждом импульсе накачки. Так как время между двумя соседними пичками составляет 10 мкс, то даже при возбуждении всех ионов в каждом пичке полная энергия излучения лазера за время свободной генерации будет меньше 300 Дж, В реальных условиях эта величина, как правило, не превышает 1...10 Дж, т. е. средняя.мощность излучения в режиме свободной генерации составляет 1...10 кВт по сравнению с 10 МВт в режиме модулированной добротности. [c.175]

Рис. 6.12. Осциллограимы фотоэдс фотоэлектрического приемника излучения (а) и терыоадс прибора ПТЭК (б). Импульс излучения оптического квантового генератора (режим неупорядоченной свободной генерации). Метки времени через 0,1 мсек. Отснет

Некоторые световоды меняют свои оптические свойства под действием интенсивного светового излучения в течение периода от нескольких минут до нескольких. часов. В разд. 10.5 обсуждалась генерация второй гармоники в световодах, подвергшихся воздействию импульсов излучения на длине волны 1,06 мкм. Другой фото-индуцированный эффект в световодах проявляется в появлении постоянной решетки показателя преломления в световодах, легированных германием, после воздействия на них непрерывного излучения аргонового лазера вблизи 0,5 мкм. Этот эффект впервые наблюдался Хиллом с соавторами [39] и затем интенсивно изучался [40-50]. Его механизм, однако, не вполне ясен. Этот эффект фоточувствительности световода представляет практический интерес, поскольку световод с наведенной в нем решеткой действует как низкополосный брэгговский фильтр [40]. Кроме того, его диспфсия вблизи длин волн, на которых формируются решетки показателя преломления, аномальна (Рз < 0). Это свойство можно использовать для компенсации материальной дисперсии световодов в системах оптической [c.318]

Отметим, что сильная зависимость коэффициента поглощения оптического излучения от превышения энергий светового кванта ширины запрещенной зоны Wg позволяет, используя различные (или перестраиваемые) источники света, в широких пределах изменять характерную глубину области фотогенерации носителей В тех случаях, когда длительность акустических импульсов определяется временем пробега звука по области поглощения света (та т = (6 a) i), это должно приводить к эффективной перестройке длительности акустических импульсов. Для генерации сверхкоротких импульсов деформации с важно, что в полупроводниках можно реализовать поглощение оптического излучения в тонком приповерхностном слое (/ 10- —10-1 см-1). [c.167]

Остановимся подробнее на усилении фемтосекундных импульсов в эксимерах. Основные особенности здесь связаны с широкой полосой усиления и большим сечением индуцированного перехода (ст = 10 см2). Поэтому в экснмерных усилителях велика вероятность возникновения паразитной генерации, что приводит к необходимости использования затравочных импульсов с высоким контрастом и осуществления пространственной фильтрации излучения в промежутках между каскадами. Большая часть запасенной в среде энергии может быть снята коротким импульсом излучения при условии, что затравочный импульс [c.274]

Усилитель. Проблемы разработки и расчета характеристик усилителя в лазерной системе, в том числе и на основе газов, возникают прежде всего тогда, когда от этой системы необходимо получить более короткие и более интенсивные импульсы излучения, чем при использовании одного генератора с применением техники модуляции добротности и сихронизации мод. Кроме этого усилитель широко используется в лазерных системах с частотной селекцией и селекцией пространственного распределения поля излучения. В таких системах исходное излучение формируется задаюш,им генератором небольшой мош,ности, в кототом разработанными методами селекции частоты и пространственного распределения сравнительно легко добиваются заданных характеристик излучения. Роль усилителя в такой системе сводится к усилению полученного от задаюш,его генератора излучения до нужного уровня мош,ности, причем искажения, вносимые усилителем во все характеристики исходного сигнала, не должны превышать пределов точности их экспериментальных определений. В этом разделе мы остановимся на анализе и расчете характеристик молекулярных газовых усилителей (МГУ) излучения СОа-лазера. Это опять же связано с широким кругом прикладных задач, в которых используют такие системы, начиная от лазерного термоядерного синтеза и прикладной нелинейной оптики в ИК-Диапазоне и кончая современной технологией. Сразу отметим, что весь алгоритм этого анализа и расчета может быть использован при разработке усилителя на любых газах с возбуждением его активной смеси электрическим разрядом. Обш,ей схемой анализа МГУ можно считатьструктурнуюсхему для лазеров (см, рис. 2.3). Для задач усилителя в ней исключается из описания Резонатор и вместо уравнения, описываюш,его режим генерации, в блоке Mil в полуклассическую модель вместо (2.21, г) и в балансную модель вместо (2.22, в) вводятся уравнения, описываюш,ие прохождение излучения в среде усилителя, а именно [c.77]

Форма средней составляющей мощности импульса излучения определяется формой импульса накачки и фактически воспроизводит ее начиная с момента возникновения генерации. Так, например, если форма импульса накачки колоколообразная, то форма импульса генерации имеет вид колокола, обрезанного с переднего фронта в точке U, Рассмотрим основные энергетические характеристики излучения импульснь1х лазеров. [c.130]

Длительность импульсов излучения лазеров в режиме свободной генерации обычно составляет от сотен микросекунд до нескольких миллисекунд, что суш ественно больше периода релаксационных колебаний лазера (около 10 мкс). Поэтому все источники технических шумов излучения непрерывных лазеров, описанные в 3.3, проявляются и здесь, они могут также при вести к Бичковому режиму генерации [41, 42, 73, 74]. При этом существенное значение в импульсных лазерах приобретает механизм модуляции потерь резонатора, связанный с тепловым нагревом активного элемента. Дело в том, что за время действия импульса накачки тепловое равновесие между активным элементом и окружающей средой не успевает установиться и в течение всего периода импульса накачки температура элемента монотонно повышается. Поэтому во время действия импульса генерации оптическая длина активного элемента монотонно увеличивается, что может привести к возникновению паразитной модуляции потерь резонатора (см. 3.3). [c.131]

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]

Электрический импульс с выхода ФЭУ обрабатывается с целью устранения амплитудных флуктуаций и поступает в устройство из-а ерения дальности. Упрощенная схема этого устройства показана ка рис. 5.24. Оно интересно прежде всего тем, что в нем применена аналого-цифровая схема слежения за дальностью. В состав устройства измерения дальности входят быстродействующий счетчик 1 фирмы Hewlett — Pa kard модели 5360А, вычислитель 7 фирмы R A модели 4101, а также другие блоки, показанные на рис. 5.24. При работе локатора возможны два режима измерения дальности— режим измерения временной задержки и режим слежения за дальностью. Связи, относящиеся ко второму режиму, показаны на рис. 5.24 пунктирными линиями. Рассмотрим сначала режим измерения временной задержки. При этом счетчик 1 предварительно устанавливается в нулевое состояние, переключатель 10 пропускает на вход устройства формирования строб-импульса дальности 9 только код с выхода счетчика 1, а все связи, обозначенные пунктирной линией, не задействованы. В момент генерации импульса излучения лазера формируется стартовый импульс, запускающий счетчик дальности 1. Отраженный от цели лазерный импульс, зарегистрированный фотоприемным устройством, останавливает работу счетчика 1. При этом на выходе последнего формируется код дальности, который вводится в вычислитель 7 и в устройство формирования строб-импульса дальности 9. Это устройство представляет собой реверсивный счетчик, на счетный вход которого поступают импульсы от синхронизатора 8. Длительностью этих импульсов определяется длительность строб-импульса дальности. В рассматриваемом устройстве можно было устанавливать дли- [c.205]

Немонотонность приращений оптического пути возникает при совместном действии аберраций второго и четвертого порядков, описывающих термооптические деформации активного элемента при температурах, близких к центральной температуре области атермализации То (см. п. 1.4). На рис. 2.19 и 2.20 приведен пример влияния таких аберраций на энергию импульса и на расходимость излучения в режиме свободной генерации для лазеров с активными элементами 010X120 мм из стекол ГЛС-22 и ГЛС-2 [95]. Сравнительная величина аберраций второго и четвертого порядков, как это было показано в п. 1.4, зависит от температуры поверхности активного элемента. При понижении температуры боковой поверхности энергия импульсов излучения уменьшается (рис. 2.19), что объясняется описанным выше увеличением потерь в резонаторе из-за отклонения лучей [c.81]

В лазерах с самоограничением и в лазерах, работающих в послесвечении разряда, усиление удобно измерять только методом максимальных потерь [24—26]. Длительность импульса в лазере с самоограничением или в периодически пульсирующем лазере зависит от установления инверсии в газе на начальном участке импульса возбуждения. Инверсия происходит в результате преимущественного заселения (прямыми переходами или через каскадные процессы) какого-либо верхнего лазерного уровня. Действие лазера кончается обычно тогда, когда ограниченная временем жизни метастабильного состояния заселенность нижнего уровня, участвующего в генерации, становится равной за-селенности верхнего уровня. Очевидно, что изучать детальным образом зависимость между входным импульсом и соответствующим импульсом излучения лазера трудно. Хотя механизм, которым обусловлена инверсия в лазерах с послесвечением, иной, из-за разделенности во времени, связанной с лазерным действием, возможность прямых измерений возбуждения усиления тоже исключается. [c.244]

На рис. 6.5 приведена экспериментальная зависимость акустической энергии, излучаемой единичным очагом пробоя в сферу с радиусом, превышающим дистанцию трансформации ударной волны в акустическую, от плотности энергии воздействующего импульса излучения СОг-лазера субмикросекундной длительности. Регистрируемая длительность генерации акустического излучения гпределяется разницей моментов времени прихода на микрофон [c.200]

Электрооптические кристаллы находят широкое практическое применение. Из них изготовляются оптические затворы и модуляторы для передачи информации с использованием лазерного пучка, генерации гигантских импульсов излучения. Модуляторы света применяются в световой связи, в светодальномерах, в устройствах звукозаписи звукового кино, в цветном телевидении, в автоматических поляриметрах, в устройствах скоростной фото- и киносъемки и пр. Электрооптические преобразователи используются в управляемых узкополосных интерференционно-поляризационных светофильтрах, в устройствах для измерения высоких напряжений, в оптических элементах счетно-решаюших систем. Создавая неоднородное электрическое ноле в электрооптическом кристалле, можно эффективно изменять направление распространяюш,егося в нем светового пучка. Остановимся кратко на некоторых из перечисленных применений. [c.206]

О первые генерация второй гармоники была осуществлена Франкеном с сотрудниками в 1961 г. при прохождении импульса излучения рубинового лазера (Я,=694 нм) через пластинку кварца. Излучение второй гармоники (Я, = 347 нм) соответствует ближней ультрафиолетовой области. Измерения показали, что ее интенсивность испытывает осцилляции по мере наклона пластинки к оси лазерного пучка. Эти осцилляции объясняются изменением длины пути [c.490]

Наконец, надо иметь в виду, что форма импульса излучения существенно зависит от режима работы лазера. Так, например, не во всех режимах 1) является гладкой кривой (рис. 3). В этом смысле важным выделенным режимом является режим генерации одной моды с фиксированными поперечными и продольным индексами (так называемый одночастотный режим генерации). Только в таком случае 0 (1) является гладкой кривой, имеющей колоколообразиый характер. Очевидно, что такая характеристика импульса лазерного излучения, как его длительность Тл, является усредненной характеристикой. Отметим, что такое привычное определение усредненной длительности импульса, как его полуширина , целесообразно лишь для случая линейного (однофотоппого) характера взаимодействия. При нелинейном взаимодействии необходимо вводить иное усреднение, отражающее нелинейную зависимость взаимодействия от интенсивности излучения (см. ниже). [c.10]

Лазеры на парах меди - конструкция, характеристики и применения (2005) -- [ c.5 , c.62 , c.83 , c.84 , c.88 , c.90 , c.97 , c.113 , c.116 , c.124 , c.134 , c.137 , c.142 , c.178 , c.183 , c.215 , c.216 , c.236 , c.243 , c.248 , c.249 , c.260 , c.261 , c.273 , c.275 , c.277 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...