Длительность действия лазерного излучения

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Физика поглощения и релаксации энергии короткого лазерного импульса в полупроводниковом кристалле. При действии на поверхность полупроводника импульсного лазерного излучения с плотностью энергии длительностью Тр и энергией кванта Ььо благодаря межзонному поглощению (см. рис. 2.27) происходит генерация неравновесных электронно-дырочных пар. [c.144]

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]

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]

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]

Исследования показали, что существуют по крайней мере три основных механизма повреждения глаз термомеханический (акустический удар), тепловой и фотохимический. Необратимые повреждения сетчатки при экспозиции малой продолжительности могут возникнуть в результате акустического удара, сопровождающего локальный нагрев вблизи сильно поглощающих пигментных гранул [171]. При длительных экспозициях повреждение более вероятно может наступить в результате термической денатурации сложных органических молекул [172] или фотохимического действия излучения. Определенный интерес для лазерного зондирования окружающей среды может представлять недавняя работа [170], согласно которой пороговые повреждения в ближней УФ-области спектра могут наступить как результат фотохимического действия при значительно более низких значениях экспозиции, чем это принималось ранее. В табл. 5.5 приведены данные о ПДЭ для глаз, основанные на рекомендациях вышеупомянутого института и результатах, приведенных в работе [170]. [c.229]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Газовые лазеры. Возможность создания лазерного драйвера ИТС на основе газового лазера весьма заманчива с точки зрения возможности достижения высокого КПД и частотного режима работы такого лазера. Среди газовых лазеров имеется три типа лазеров, которые способны, в принципе, обеспечить достижение параметров реакторного драйвера по энергии, длительности импульса и плотности потока энергии, доставляемой на мишень. Такими лазерами являются йодный лазер, СОг-лазер и эксимерные лазеры. Пионерские работы в области физики мощных йодных лазеров были выполнены в СССР. Активно работы в этой области развивались также в ФРГ и ЧССР. В настоящее время исследования в области взаимодействия излучения йодного лазера с веществом ведутся в России и Чешской Республике. В России, в РФЯЦ-ВНИИЭФ, действует крупнейший в мире йодный лазер ИСКРА-5 , способный обеспечить энергию 30 кДж в 12 пучках при длительности импульса до 2 не на основной частоте излучения с длиной волны Л = 1,35 мкм [5]. На этом лазере был выполнен боль- [c.25]

Идея С. была высказана А. Майкельсоном (США), первый светодалъномер был реализован А. А. Лебедевым в 1936, большое развитие С. получила после разработки лазеров. Импульсная лазерная С. обеспечивает при длительности импульсов излучения 20—100 не ошибку измерения 5—10 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.669]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...