Длительность действия лазерного

В условиях типичных небольших длительностей действия лазерного импульса (не превышающих длительности выхода излучения накачки из ядерного взрывного устройства) характер воз- [c.154]

Говоря о действии луча на вещество, мы имели в виду концентрацию световой мощности лишь в пространстве (ведь интенсивность луча есть мощность, отнесенная к единице площади его сечения). Надо, однако, учитывать и концентрацию мощности во времени. Ее можно регулировать, изменяя длительность одиночных лазерных импульсов или частоту следования импульсов (если генерируется последовательность импульсов). Предположим, что интенсивность достаточна для того, чтобы металл не только плавился, но и кипел при этом излучение лазера представляет собой одиночные импульсы. В данном случае в материале поглощается значительная световая энергия за очень короткое время. За такое время поверхность расплава не успевает переместиться в глубь материала в результате еще до того, как расплавится сколько-нибудь заметная масса вещества, начнется его интенсивное испарение. Иными словами, основная часть поглощаемая веществом световой энергии лазерного импульса расходуется в подобных условиях не на плавление, а на испарение. [c.296]

Наибольшая твердость стали наблюдается при облучении импульсом ОКГ длительностью 10 с, наименьшая — при механическом воздействии, а при воздействии импульса 10 с она имеет промежуточное значение. Механизм процессов, происходящих при воздействии излучения длительностью 10 с, может быть представлен так [33]. На поверхности материал под действием лазерного излучения переходит в плазменное состояние. В результате расширения плазмы образуется ударная волна, давление которой может достигать довольно большого значения. Распространяясь вглубь материала, ударная волна может приводить к необратимым процессам в материалах, вызывать пластическую деформацию. [c.23]

Опасное действие лазерного света зависит от интенсивности излучения и его длительности. Особенно высоких значений интенсивность лазерного излучения может достигать на сетчатке глаза вследствие фокусирующего действия хрусталика глаза. При этом энергетическая освещенность сетчатки зависит от углового размера источника излучения по отношению к глазу, а также от диаметра зрачка, который в свою очередь определяется средней — фоновой— освещенностью роговицы глаза. [c.100]

Принцип действия лазерной установки упрощенно состоит в следующем. Импульсная лампа дает вспышку света длительностью около 0,001 с и облучает активное вещество — рубин. Свет импульсной лампы посылает на рубиновый стержень поток фотонов с длиной волны 410—500 нм (4100—5000 А). [c.594]

Вопрос о стационарности. характера взаимодействия лазерного излучения с нелинейной средой требует более детального рассмотрения. Ответ на этот вопрос следует из сопоставления времени действия излучения с характерным временем возникновения того конкретного нелинейного процесса на атомном уровне, который ответствен за нелинейное взаимодействие. Так как для возникновения нелинейных явлений необходимо излучение большой интенсивности, то, как правило, речь идет об излучении лазеров с модуляцией добротности, т. е. о длительностях импульсов излучения, лежащих в диапазоне 10 — 10 с. Из материала, приведенного выше в лекциях 2, 3 и 9, следует, что, как правило, характерные времена установления индуцированной нелинейности больше указанных выше длительностей импульса лазерного излучения, и тем самым реальное взаимодействие можно считать стационарным. Однако существуют условия, когда взаимодействие существенно не стационарно, и это приводит к ряду эффектов, качественно отличных от эффектов, имеющих место при стационарном взаимодействии (лекция 15). [c.142]

Помимо необратимых решеток (оставшихся после действия лазерного импульса) наблюдаются и обратимые решетки, существующие только в течение длительности импульса. Такие обратимые решетки возникают также при действии лазерных импульсов на жидкие металлы, а также на расплавы полупроводников. Наблюдаются не только одномерные, но и двумерные структуры, а также более сложные упорядоченные образования (см. рис. 2.30). Периоды и ориентации решеток существенно зависят от характеристик лазерного излучения - угла падения в, поляризации, [c.154]

В настоящее время проводятся опыты по нагреву участка поверхности тела пучком электронов. Под действием импульса длительностью 7-10 с из электронов, разогнанных в поле напряжением 300 кВ, возбуждается акустический сигнал, соизмеримый по амплитуде смещения с сигналом от иммерсионного пьезопреобразователя. Форма акустического сигнала довольно ТОЧНО повторяет форму импульса электронов, которая в отличие от лазерного импульса довольно легко поддается управлению. Недостаток способа состоит в сложности и громоздкости конструкции ускорителя электронов. [c.224]

Импульсная лазерная С. при длительности импульсов излучения 20—40 нс имеет ошибку измерения неск. м. Применение систем с накоплением сигнала даёт ошибку менее 1 м. При энергии излучения в импульсе ок. 0,3 Дж достигается дальность действия по протяжённым объектам до 20 км. [c.465]

Основные энергетические характеристики процесса лазерной сварки - это плотность Е мощности лазерного излучения и длительность I его действия. При непрерывном излучении t определяется продолжительностью времени экспонирования, а при импульсном - длительностью импульса. Превышение верхнего предела " вызывает интенсивное объемное кипение и испарение металла, приводящее к выбросам металла и дефектам шва. На практике лазерную сварку ведут при Е = 10 ...10 Вт/см . При Е < 10 Вт/см лазерное излучение теряет свое основное достоинство - высокую концентрацию энергии. Изменение Е и t позволяет сваривать лазерным лучом различные конструкционные материалы с толщиной от нескольких микрометров до десятков миллиметров. [c.236]

Соотношение (1.4) наблюдается в любых экспериментах, когда многофотонный процесс носит прямой характер (т.е. при отсутствии промежуточных резонансов с реальными состояниями, см. гл. V), и не возникает насыщения полной вероятности за время действия излучения, т.е. когда цг к) V <С 1. Здесь т — длительность лазерного импульса. [c.16]

В этой главе не рассматриваются ни физические принципы действия лазеров, ни их конструкции. Этим вопросам посвящена богатая литература. Для общего ознакомления с лазерами можно рекомендовать книги [3.3-3.4 . Лазерам с ультракороткими длительностями импульсов, наиболее часто используемым при исследовании процесса нелинейной ионизации атомов, посвящены книги [3.5 3.7]. Ниже рассматриваются лишь некоторые свойства лазерного излучения, имеющие существенное значение для экспериментов по нелинейной ионизации атомов. [c.59]

Наиболее наглядно можно представить себе последовательность преобразования энергии оптического возбуждения в полупроводнике, если обратиться к картине поглощения им фемтосекундного лазерного импульса. При длительности поглощенного импульса Гр 10" с = 100 фс основные этапы преобразования его энергии будут разворачиваться уже после прекращения его действия. [c.143]

Преимуществами лазерного луча являются возможность передачи энергии на больщие расстояния неконтактным способом, сварка через прозрачные оболочки, так как для световых лучей прозрачные среды не служат преградами, получение качественных соединений на металлах, особо чувствительных к длительному действию теплоты, сварка на воздухе, в защитной атмосфере, вакууме. Основной недостаток лазерного источника энергии низкие значения к. п. д. установок, высокая стоимость оборудования, недостаточная мощность серийного оборудования. [c.17]

В зависимости от типа калориметра и постоянной времени регистрирующего прибора после действия лазерного импульса можно наблюдать выходной сигнал с тремя характерными особенностями. Разумеется, длительность выходного импульса лазера очень мала по сравнению с любыми тепловыми постоянными времени калориметра и его форму нельзя разрешить. Тем не менее может наблюдаться короткий высокий пик, указывающий на тепловую волну, которая доходит до датчика прежде, чем установится равновесие. Форма и амплитуда этого пика зависят от положения лазерного пучка по отношению к датчику. Но этот узкий пик не представляет интереса при определении входной энергии. По мере того как энергия распределяется по всему калориметру, первоначальный импульс напряжения спадает к почти постоянному значению. Энергию лазерного импульса определяют по квазипостоянному выходному сигналу датчика температуры, умножая его на калибровочную постоянную калориметра. Через несколько десятков секунд или минут выходной сигнал датчика медленно спадет, так как температура калориметра возвращается к своему первоначальному значению (комнатной температуре). Чтобы свести к минимуму разброс результатов измерения, обусловленный изменениями потерь, зависящих от времени, целесообразно измерять выходной сигнал датчика спустя некоторое время и давать возможность калориметру устанавливаться в равные промежутки времени (порядка нескольких минут) между последующими измерениями. При самых точных измерениях перед каждым измерением калориметр следует выдерживать, пока он не вернется к одной и той же температуре. Но, к сожалению, это обычно требует очень много времени. [c.177]

Метод спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС) применялся для термометрии при абляции полимера (полиметилметакрилата, ПММА) под действием лазерного импульса (Л = = 1,064 мкм) длительностью 150 пс [4.43]. Для получения расеянного света использовались два импульсных (г 50 пс) лазера на красителях, перестраиваемые по длине волны генерации. Рассеянное излучение анализировалось с помощью спектрометра и детектировалось фотодиодной матрицей. [c.107]

Эксперименты по наблюдению и измерению эффекта Штарка проводятся в поле излучения импульсных лазеров с модуляцией добротности при длительности импульса от нескольких наносекунд до нескольких десятков фемтосекунд. Из этих цифр легко оценить, что до очень больших значений главных квантовых чисел 10 типичные расстройки резонанса достаточно велики, так что они соответствуют постоянным времени, меньшим, чем длительность лазерных импульсов. Это означает, что величина штарковского возмущения определяется мгновенным значением напряженности поля излучения. Уровень сдвигается на фронте лазерного импульса, сдвиг достигает максимума в максимуме импульса, уменьшается на спаде импульса, и к его окончанию уровень возвращается к исходному невозмущенному значению. Таким образом, интегральный эффект, возникающий за время действия лазерного импульса, состоит в уширении наблюдаемой линии в спектре поглощения вспомогательного света. При этом величина уширения имеет порядок максимального сдвига уровня, возникающего в максимуме импульса. Именно такое уширение и наблюдалось в первом экспериментальном исследовании эффекта Штарка в поле лазерного излучения [4.Г. [c.88]

Мы уже упоминали в п. 2.5.7 о неожиданно сильном эффекте надпороговой ионизации атомов — электроны, уже освобожденные полем из атомного плена , продолжают интенсивно поглощать фотоны из падающего лазерного излучения. Электронный континуум оказывается как бы структурированным под действием лазерного излучения в спектре энергии фотоэлектронов образуются многочисленные пики, разнесенные на величину кванта энергии электромагнитного поля (см. рис. 2.23д). Когерентный оптический отклик квазисвободных электронов, совершающих вынужденные колебания большой амплитуды в поле мощной световой волны в окрестности материнских ионов, оказывается сильно нелинейным, что может привести к генерации множественных оптических гармоник, хорошо сфазированных друг с другом, а следовательно, и к генерации сгустков электрического поля длительностью порядка 10" — 10 с (в аттосекундном диапазоне). [c.183]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

Под действием этого давления неиспарённая часть мишени движется к центру симметрии и сжимается. Как правило, длительность лазерного имнульса примерно равна времени сжатия. Для мишени в виде тонкой ободочки процесс сжатия описывается т. н. моделью тонкой оболочки [c.563]

Лазерный источник (ЛИМЗ). В источнике этого типа в результате взаимодействия сфокусированного лазерного излучения с поверхностью мишени создаётся плазменный факел с высокими темп-рой и плотностью электронов, поглощающий осн. часть световой энергии. В нём за времена 1 мкс происходят ионизация и образование многозарядных ионов. Осн. параметры лазерного источника при использовании СОг-лазера 10 с/см, до 100 эВ, длительность импульса 1 —10 мкс при частоте повторения импульсов 1 Гц, Источник позволяет получать высокозарядные ионы с относительно большой интенсивностью пучка в импульсе, поэтому он применяется в ускорителях импульсного действия (синхротроны, накопительные кольца). [c.196]

Поскольку обычно справедливо неравенство Avo/v = = (AvqL/2 ) 1, мы видим, что в случае однородного ушире-ния линии импульс имеет значительно большую длительность, чем в случае неоднородного уширения. В качестве заключительного замечания по этому вопросу укажем на то, что механизм сужения импульса, который изображен на рис. 5.41, в, не играет сколько-нибудь существенной роли в случае неоднородно уширенной линии, хотя, очевидно, действует и в этом случае. Действительно, длительность импульса в данном случае определяется обратной шириной линии, а основная роль модулятора состоит в осуществлении такого синхронизма между модами, на которых происходит генерация, чтобы лазерные импульсы проходили через модулятор в те моменты времени, в которые потери минимальны (рис. 5.41,а). [c.315]

Медленно меняющиеся явления и явления, в которых происходят периодические колебания, изучают с применением лазеров непрерывного действия. Среди них наиболее популярным является Не—Не-лазер, диапазон достижимых мощностей которого лежит в пределах от долей до 100 мВт. В тех случаях, когда для изучения больших объектов требуется более высокая выходная мощность, применяют аргоновый ионный лазер, дающий на одной линии в одномодовом режиме мощность в несколько ватт. В многомодовом режиме аргоновый лазер в видимой области спектра обеспечивает мощность 10 Вт и более. Для исследования повторяющихся явлений можно использовать либо непрерывный лазер с различными обтю-)аторами, либо лазер с генерацией повторяющихся импульсов. Имеются аргоновые лазеры с длительностью импульса порядка 20 мкс, пиковой мощностью 5 Вт и с частотой повторения импульсов до 20 кГц. Для многих экспериментов эти параметры являются удовлетворительными. Интерферометрия больших объектов, движущихся с высокими скоростями, требует применения рубиновых лазеров, работающих в импульсном режиме. Выходная энергия в импульсе типичного голографического рубинового лазера составляет 30 мДж при длительности импульса 20 не. Для увеличения энергии до нескольких джоулей можно использовать каскады усилителей, однако большие лазерные системы на рубине недешевы и сложны в эксплуатации. [c.510]

Лазерные дальномеры на рубине и неодимовом стекле обеспечивают измерение расстояния до неподвижных или медленно перемещающихся объектов, поскольку частота следования импульсов небольшая. Не более одного герца. Если же нужно измерять небольшие расстояния, но с большой частотой циклов измерений, то используют фазовые дальномеры с излучателями на полупроводниковых лазерах. В них в качестве источника применяется, как правило, арсенид галлия. Вот характеристики одного из дальномеров, выпускаемых в США [9] выходная мощность 6,5 Вт в импульсе, длительность которого равна 0,2 мкс, а частота следования импульсов 20 кГц. Расходимость луча лазера составляет 350X160 мрад, т. е. напоминает лепесток. При необходимости угловая расходимость луча может быть уменьшена до 2 мрад. Приемное устройство состоит из оптической системы, в фокальной плоскости которой расположена диафрагма, ограничивающая поле зрения приемника в нужном размере. Коллимация выполняется короткофокусной линзой, расположенной за диафрагмой. Рабочая длина волны составляет 0,902 мкм, а дальность действия от О до 400 м. В печати сообщается, что эти характеристики значительно улучшены в более поздних разработках. Так, например, английская фирма Бритиш Эйркрафт разработала лазерный дальномер с дальностью действия 1500 м и точностью измерения расстояния +30 м. Этот дальномер имеет частоту следования 12,5 кГц при длительности импульса 1 МКС. Другой дальномер, разработанный в США, имеет диапазон измерения дальности от 30 до 6400 м. Мощность в импульсе 100 Вт, а частота следования импульсов составляет 1000 Гц [9]. [c.138]

В различных применениях особенно пригодными для осуществления пассивной синхронизации мод оказались твердотельные лазеры и лазеры на красителях. Но они существенно различаются между собой не только по параметрам генерируемых импульсов, но и по самому механизму процесса генерации. Пассивная синхронизация мод в лазере на красителе характеризуется тем, что время релаксации лазерного красителя имеет тот же порядок величины, что и время прохода через резонатор вместе с тем оно велико по сравнению с длительностью импульса в установившемся состоянии лазера с непрерывной накачкой точно так же, как и время релаксации красителя, служащего поглотителем. Это условие приводит к тому, что снижение усиления играет важную роль в формировании импульса. Благодаря комбинированному действию насыщаюш,егося поглотителя (ослабляющего передний фронт импульса) и усилителя (ослабляющего задний фронт импульса) становится возможным такой режим лазера, при котором образуется ультракороткий импульс. В отличие от лазера на красителе синхронизация мод в твердотельном лазере характеризуется тем, что время релаксации усилителя очень велико по сравнению с временем прохода в резонаторе. При этом условии основой формирования ультракороткого импульса служит следующий механизм. Быстро релаксирующий насыщающийся поглотитель выделяет один-единственный интенсивный флуктуационный максимум из флуктуирующего шумового фона. Далее этот пик интенсивности [c.97]

Эти условия в лазере с кольцевым резонатором, показанном схематически на рис. 6.15, а, были реализованы Форком, Грином и Шенком [6.6, 6.32]. В качестве усилителя использовался родамин 6G, а в качестве поглотителя — DOD I, растворенный в этиленгликоле. Для создания возможно более узкого поглотителя применялось сопло специальной формы, создававшее струю, толщина которой в месте прохождения светового пучка составляла примерно 10 мкм. Усилитель накачивался аргоновым лазером непрерывного действия, обеспечивавшим мощность накачки от 3 до 7 Вт на длине волны 5145 А, коэффициент малосигнальных потерь в поглотителе составлял 20%, а коэффициент пропускания выходного зеркала —3%. При помощи этой установки были получены лазерные импульсы длительностью от 65 до 90 фс со спектральной шириной 50+10А. [c.223]

Как и раньше, усиление можно определить методом максимальных потерь, измеряя вводимые потери, при которых генерация начинает исчезать. Но в импульсных газовых лазерах усиление зависит одновременно от плотности тока и от давления и может изменяться на протяжении импульса (даже если амплитуда импульса тока постоянна, что бывает очень редко). Таким образом, хотя потери, при которых начинается лазерное действие, легко определить, гораздо больше сведений дают исследователю динамические характеристики разряда. В тех импульсных газовых лазерах, в которых инверсия происходит во время импульса тока, в отличие от лазеров, в которых генерация происходит в период послесвечения разряда (после того, как прекратился импульс тока), и в отличие от самоограничивающихся газовых лазеров, которые генерируют импульсы наносекундной длительности, можно измерять ослабление, при котором луч лазера пропадает в какой-то момент времени в пределах токового или оптического импульса накачки [21—23]. Осциллограф, регистрируюихий выходной сигнал приемника в зависимости от токовой или оптической накачки, позволяет определить ток или [c.243]

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]

Широко известны различные примеры проявления этих специфических свойств лазерного излучения. Так, например, в различных прозрачных средах возникает его самофокусировка, т. е. нарушается один из основных законов оптики — закон прямолинейного распространения света. Самофокусировка обусловлена большой интенсивностью лазерного излучения, под действием которого изменяется коэффициент преломления среды. Другой хорошо известный пример — возможность разделения изотопов ла-эерным излучением за счет высокой монохроматичности излучения и его селективного воздействия па состояния сверхтонкой структуры атомных спектров. Когерентность лазерного излучения и, в частности, его экстремально малая расходимость позволяют фокусировать излучение в кружок, диаигетр которого порядка длины волны излучения, т. е. порядка 1 мкм. При длительности лазерного импульса порядка фемтосекунд длина цуга, т. е. той области пространства, где локализовано электромагнитное поле вдоль направления его распространения, составляет величину порядка 10 см, т. е. величину порядка длины волны излучения Можно привести и другие примеры, столь же принципиально противоречащие привычным представлениям, сложившимся в до-лазерную эпоху, когда существовали лишь некогерентные источники излучения. [c.6]

Если лазерное излучение является непрерывным, то элект-ропные состояния, возмущенные под действием поля излучения (т. е. состояния с измененными анергиями), являются стацпо-париыми. Если лазерное и.злучеиие импульсное, но длительность [c.32]

На первый взгляд, может показаться, что, используя световое давление, можно создать трехмерную ловушку для нростраи-ственной локализации нейтральных атомов ). В частности, из-за спадания напряженности светового поля в сечении лазерного Луча при удалении от его оси на атом, движущийся поперек оси пучка, действует градиентная сила ), препятствующая его выходу из пучка. Однако по ряду причин ни одна из предложенных конкретных схем ловушек, основанных как на световом давлении, так и на градиентных силах, не решает проблему длительной локализации холодных атомов [8]. [c.106]

Необходимо иметь в виду, что импульс излучения твердотельных лазеров состоит из отдельных импульсов длительностью около 1 мкс с периодом следования в несколько микросекунд (т. е. пичковая структура импульса). Наличие такой структуры приводит к превышению в несколько раз пиковых значений теплового потока в свариваемой детали по сравнению со средним его значением. При этом могут быть легко созданы условия для интенсивного испарения металла. Действие пичковой структуры лазерного излучения можно существенно ослабить, применив сферический резонатор в ОКГ вместо плоскопараллельного. При определенной геометрии сферического резонатора можно даже получить беспичковую структуру излучения. [c.54]

Широкие возможности технологических лазеров импульсно-периодического действия с соответствующими модуляторами добротности и другими оптико-электронными усгройствами позволяют устанавливать необходимые скорость и длительность нагрева материала, с помощью светоделительной оптики и зеркал направлять излучение на те или иные технологические позиции, достигнуть высокой сте- пени автоматизации технологического процесса обработки с применением координатных устройств относительного перемещения луча и детали, управляемых от УЧПУ, ЭВМ или персонального компьютера. Элементами оборудования для лазерной обработки являются лазер, система формирования и фокусировки излучения, фиксирования и управления перемещениями заготовки, блок управления, различные вспомогательные устройства и приспособления, аппаратура для контроля параметров излучения (рис, 1,18,8), [c.612]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...