Лазер принцип

На явлении индуцированного излучения электромагнитных волн возбужденными квантовыми системами основана работа оптических квантовых генераторов (лазеров). Принцип работы лазера можно понять, рассматривая квантовые переходы между двумя энергетическими уровнями 2 и Е (E2>Ei). [c.316]

Высокоскоростные неэлектронные камеры для покадровой съемки. В настоящее время только камеры с неподвижной пленкой обладают достаточным временным разрешением, чтобы быть пригодными для изучения лазеров. Принцип работы таких приборов показан на фиг. 3.11. Вращающийся оптический элемент, обычно зеркало, последовательно отклоняет падающий пучок света на ряд отдельных неподвижных фотокамер. Вблизи поверхности вращающегося зеркала и в каждой выходной камере образуется действительное изображение, но свет в камеру [c.54]

Новейшим достижением в области сварки и резки является применение мощного концентрированного светового луча, получаемого в специальной установке, называемой лазером. Принцип работы лазерной установки следующий (рис. 124) от источника питания 1 подается энергия на блок 2 накопления энергии, который состоит из мощных световых ламп. Световая энергия через систему линз 3 облучает специально изготовленный лазерный материал 4 (искусственный рубин), который заряжается световой энергией и посылает ее в одном, строго определенном направлении. Эта энергия дополнительно фокусируется в устройстве 5 и затем направляется на обрабатываемое изделие. [c.278]

В качестве источника 2 возбуждающего света может использоваться рубидиевый лазер. Принцип действия заключается в следующем. Поляризуемое вещество, например газ поляризуется магнитным полем катушек 4 и возбуждается лазером до момента просветления, которое происходит, когда большая часть атомов переходит в возбужденное состояние и поглощение возбуждающего излучения пропадает. Затем в полость 6 помещается исследуемая магнитная лента 8. Локальные магнитные поля, записанные на ленте, будут создавать, как было показано выше, намагниченные участки в ферромагнитном зеркальном слое стенки полости. В результате вблизи данных участков атомы КЬ перейдут в другое, невозбужденное состояние и начнут поглощать возбуждающее излучение. Интенсивность поглощения возбуждающего излучения пропорциональна величине магнитной индукции вблизи поверхности полости, обусловленной намагниченной лентой, помещенной в данную полость. Таким образом, по распределению светового потока в объеме кюветы можно судить о характере намагниченности ленты. [c.233]

Для реализации резкого сброса температуры рабочего газа используется сверхзвуковое сопло Лаваля. При непрерывной подаче рабочего газа реализуется режим стационарной генерации теплового лазера. Принцип работы такого устройства схематически показан на рис. 11.11. [c.105]

Лазерный луч. При лазерной сварке для местного расплавления соединяемых частей используют энергию светового луча полученного от оптического квантового генератора-лазера. По виду активного вещества-излучателя лазеры разделяют на твердые, газовые, жидкостные и полупроводниковые, по принципу генерации лазерного луча — импульсные и непрерывные. [c.16]

Особые свойства лазерного излучения — высокая спектральная чистота и пространственная когерентность — позволяют, сильно увеличивая давление света, найти ему разные применения. Это стало возможным благодаря фокусировке лазерного луча в пятно с радиусом, равным одной длине волны. Оказалось, что силы давления, вызываемые сфокусированным лазерным светом, достаточно велики для перемещения маленьких частиц в различных средах. Используя сфокусированный лазерный пучок, удается сообщить как крошечным микроскопическим частицам, так и отдельным атомам и молекулам ускорения, в миллионы раз превосходящие ускорение свободного падения. Подобное увеличение давления света в луче лазера может найти весьма широкие применения в разных областях науки и практики. Так, например, используя такое высокое давление, в принципе возможно производить разделение изотопов, разделение частиц в жидкости, ускорение до больших скоростей электрически нейтральных частиц, проведение анализа атомных пучков и т. д. [c.353]

Прежде чем ознакомиться с устройством и принципом действия лазера, рассмотрим некоторые вопросы взаимодействия света с веществом. [c.378]

Принцип действия лазера. На примере твердотельного лазера объясним принцип действия лазера. В качестве активной среды [c.383]

Лазер 378—390 —, применения 388—390 —, принцип действия 383-386 —, условие генерации 386 Линза 179 и д. [c.427]

Из приведенного выше описания принципа работы лазеров видно, что оптические квантовые генераторы основаны на трех фундаментальных идеях, родившихся в различных областях физики. Первая идея сформулирована Эйнштейном, который постулировал возможность процесса вынужденного испускания в рам- [c.783]

В предыдущих параграфах, посвященных описанию принципа действия и конкретных схем лазеров, основное внимание концентрировалось на энергетической стороне дела, а именно, на методах образования достаточно большой инверсной заселенности и на усилении поля в активной среде. Существенную роль при этом играл резонатор, зеркала которого отражали падающий на них свет в активную среду и тем самым способствовали достижению порога генерации. Однако, помимо указанной функции, резонатор выполняет и другую — формирует пространственно когерентное и монохроматическое излучение. [c.794]

Аналогично тому, как принцип Гюйгенса—Френеля находит обоснование Б электромагнитной теории света, принцип цикличности также является следствием более общих соображений. Однако в принятом здесь элементарном способе изложения принцип цикличности вполне достаточен для интерпретации совокупности свойств лазеров, работающих в стационарном режиме. [c.795]

Вследствие ограниченности поперечных размеров зеркал и активной среды лазера распространение волн в резонаторе сопровождается дифракционны.ми явлениями. Поэтому применение принципа цикличности к распределению амплитуды поля по волновому фронту сводится к решению дифракционной задачи квантовый генератор формирует когерентный световой пучок с таким поперечным распределением амплитуды, которое с учетом дифракционных явлений должно воспроизводить себя на протяжении одного цикла. [c.801]

Соотношение (229.10), которое можно получить и из принципа цикличности, означает дискретность набора частот в спектре излучения лазера с плоским резонатором. Однако, как легко показать, [c.806]

Электромагнитное поле, генерируемое лазером, зарождается из спонтанного излучения активной среды. Поэтому, хотя при возбуждении одного типа колебаний и формируется монохроматическое поле, его начальная фаза совершенно произвольна. Если возбуждается много типов колебаний, то их начальные фазы, как кажется на первый взгляд, не могут быть согласованными, так как они должны определяться различными спектральными компонентами случайного спонтанного излучения. Высказанная точка зрения предполагает, однако, независимость различных типов колебаний, т. е. основана на принципе суперпозиции, который несправедлив в области нелинейных явлений. В лазерах же нелинейные явления играют принципиальную роль (см. 225), вследствие чего типы колебаний в большей или меньшей степени должны влиять друг на друга, и может осуществиться их синхронизация. Специальные меры, способствующие реализации режима генерации сверхкоротких импульсов и упомянутые в начале параграфа, предназначены для усиления нелинейного взаимодействия типов колебаний. [c.814]

В данной главе мы изложили физические принципы, положенные в основу устройства оптических квантовых генераторов, разобрали некоторые их общие свойства и описали три типа лазеров — рубиновый, гелий-неоновый и лазер на красителях. Помимо указанных, существует большое число других лазеров, отличающихся по тем или иным свойствам, а именно способами возбуждения активной среды, спектральной областью, в которой находится излучение, мощностью, коэффициентом полезного действия, временными характеристиками и т. д. и т. п. [c.819]

Датчики с голограммой кодовой маски. Принцип работы. этих датчиков основан на свойствах голограммы менять пространственное положение восстановленного изображения пропорционально перемещению восстанавливающего источника, которым служит световое пятно, создаваемое лазером на поверхности контролируемого объекта. На голограмме предварительно в процессе градуировки записывается изображение кодовой маски, представляющей собой транспарант с прозрачными и [c.89]

Принцип работы лазера в режиме модуляции добротности состоит в следующем. Допустим, что внутрь оптического резонатора помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация не возникает и, следовательно, инверсия населенности может достигнуть очень высокого значения. При достаточной мощности накачки на метастабиль-ном уровне можно накопить почти все частицы активного вещества. Однако условие генерации выполняться не будет, так как потери резонатора слишком велики. Если быстро открыть затвор, то усиление в лазере будет существенно превышать потери и накопленная энергия выделится в виде короткого интенсивного импульса света. Поскольку в данном случае добротность резонатора изменяется от низких до высоких значений, то такой режим называется режимом модуляции добротности резонатора. При быстром открывании затвора (за время, которое короче времени развития лазерного импульса) выходное излучение состоит из одного гигантского импульса. При медленном же открывании затвора может генерироваться много импульсов. [c.283]

Полупроводниковые лазеры. Прежде чем говорить о принципе работы полупроводникового лазера, напомним некоторые сведения о полупроводниках. [c.295]

Рис. 35.23. Принцип действия полупроводникового лазера

До создания лазеров в оптике и спектроскопии практически безраздельно господствовал принцип линейности. Согласно этому принципу реакция вещества на действие света линейно зависит от напряженности действующего светового поля. Отсюда однозначно следует, что оптико-спектроскопические параметры (показатель преломления, коэффициент поглощения, эффективность люминесценции и рассеяния и др.) не зависят от интенсивности световых потоков и определяются только свойствами вещества. [c.298]

До создания лазеров этот принцип не подвергался сомнению и считался надежно подтвержденным всей совокупностью экспериментальных и теоретических данных о распространении света в веществе. Известно лишь несколько работ, в которых высказывалась мысль о том, что принцип линейности в оптике следует рассматривать, как первое приближение в описании оптических явлений, и предпринимались попытки обнаружить оптические эффекты, выходящие за рамки этого приближения. Уже упоминалось об опытах Вавилова (1920) по проверке линейности закона поглощения света веществом, аналитическим выражением которого является известный закон Бугера — Ламберта — Бера (см. 21.6). И хотя в этих опытах был использован очень широкий диапазон интенсивностей световых потоков, никаких отклонений от закона Бугера — Ламберта — Бера не было обнаружено. Причина неудачи заключалась в низкой спектральной плотности [c.298]

Использование в оптическом эксперименте лазерных источников света привело к открытию ряда явлений, не совместимых с принципом линейности. Практически одновременно с созданием первых лазеров были обнаружены такие нелинейные оптические явления, как генерация гармоник, сложение и вычитание частот световых потоков, вынужденное комбинационное рассеяние света, двухфотонное поглощение. Было ясно также, что сам лазер — это оптическая система, в которой важную роль играет эффект насыщения усиления света активной средой. Все это стимулировало бурное развитие теоретических и экспериментальных исследований нелинейного взаимодействия света с веществом, разработку методов практического использования нелинейных оптических явлений в науке и технике и привело, в частности, к возникновению нелинейной оптики. [c.298]

Принцип действия оптической схемы заключается в следующем. Плоская световая волна, получаемая от лазера 7 посредством оптического блока 6, после прохождения через исследуемую турбулентную среду попадает на клиновидную стеклянную пластину 5. На последней осуществляется выделение двух требуемых лучей. В качестве первого можно рассматривать, например, луч, проходящий путь В — Е — В, т. е. луч, отраженный от передней поверхности пластины. Тогда в качестве второго следует взять луч. [c.225]

Сведения о принципах и режимах работы лазеров можно найти, к примеру, в [1, 2, 3]. [c.895]

По своей физической природе сверхпроводимость является сверхтекучей жидкостью, состоящей из электронов. Однако электроны имеют полуцелый спин и подчиняются статистике Ферми-Дирака, для них Бозе-конденса-ция невозможна. Фермионы как бы отталкивают от своего состояния другие фермионы, а бозоны как бы стараются втянуть в свое состояние другие бозоны. Это проявляется во многих процессах, например в генерации индуцированного излучения фотонов, благодаря которому функционируют лазеры. Построить лазер на электронах в принципе нельзя, потому что даже два электрона нельзя поместить в одно и то же квантовое состояние. Поэтому для объяснения сверхпроводимости необходимо прежде всего понять, каким путем электроны могут подвергнуться Бозе-конденсации. [c.371]

При изучении потоков с большими до- и сверхзвуковыми скоростями широкое применение получили оптические и акустические методы. Их основное преимущество заключается в возможности производить локальные измерения без ввода в поток каких-либо датчиков. В принципе и оптические, и акустические приборы работают либо за счет изменения параметров при прохождении волн через заданную область, либо при их рассеивании на инородных частицах в потоках. Применение лазеров и голографии, а также доплеровского эффекта в оптике и акустике открывает большие перспективы в изучении полей скоростей и турбулентных характеристик. [c.497]

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРА [c.61]

Рассмотрим принцип действия лазера (рис. 31). Активная среда 2 лазера, представляющая собой монокристалл (матрицу) с введенными в нее активными ионами (активатором), помещена между двумя зеркалами 1 и 4, из которых одно способно полностью отражать падающее на него излучение, а другое отражает лишь 95 % (остальное излучение оно способно пропустить). В качестве системы возбуждения (накачки) используется мощная лампа 3. Кристалл и лампа накачки заключены в цилиндрический отражатель, позволяющий полнее использовать излучение лампы. [c.61]

Рис. 31. Принцип действия лазера

Рассматривая принцип действия лазера, было принято, что уровень 2 начальный, а уровень 1 конечный данного лазерного перехода. Создание состояния инверсной населенности в двухуровневой системе с помощью внешней накачки весьма затруднительно вследствие равенства В 2 = 21- Для получения инверсной населенности Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым была предложена трехуровневая система (рис. 33, а). При интенсивной накачке происходит поглощение, вызывающее переходы с основного уровня / на уровень 5, вследствие чего уменьшается населенность уровня I и возрастает населенность уровня 3. Спустя некоторое время, часть частиц возвращается на уровень /, а часть переходит на уровень 2. При этом скорость перехода частиц с уровня 3 на уровень 2 больше, чем с уровня 2 на уровень 1. В результате на уровне 2 происходит накопление [c.62]

Каков принцип действия твердотельного лазера [c.78]

Для исследования фотоматериалов и работ на хромированной желатине представляют интерес гелий-кадмиевые лазеры, принцип работы которых подобен гелий-неоновому лазеру. Конструкция их отличается тем, что трубка имеет резервуар для изотопа кадмия. Гелий-кадмиевые лазеры генерируют в синей области спектра (0,441 мкм), мощность излучения до 50 мВт, длина когерентности до 10 см. Отечественной промышленностью выпускается гелий-кад-миевый лазер ЛГ-31 с указанными параметрами. [c.49]

Как и должно быть, вероятности ноглогцения фонона пропорциональны функции распределения фононов а вероятность испускания пропорциональны 1 + Л , то есть имеет место вынужденное рождение фононов, как и положено для бозонов. Вынужденное испускание хоропю известно из теории лазеров, принцип действия которых основан на вынужденном рождении фотонов. [c.45]

Для более наглядного понимания принципа подчинения, рассмотрим действие лазера, порождающего когерентное излучение при достижении критических условий. В докритическом состоянии активные атомы лазера при подаче энергии в систему возбуждаются и испускают отдельные цуги световых волн. Критическое состояние системы достигается в тот момент, когда подаваемая энергия становится когерентной, т.е. она уже не состоит из отдельных некоррелированных цугов волн, а превращается в бесконечную синусоиду. Это означает, что хаос (в виде цугов световых волн) сменяется порядком, причем параметром порядка служит возникаютцая когерентная волна. Она вынуждает атомы осцилировать когерентно, подчиняя их себе (рисунок 1.6, [c.34]

Выше мы обращали внимание на поляризованность светового пучка, создаваемого лазером. В зависимости от конкретного устройства лазера поляризация может быть линейной, круговой или эллиптической, но в любом случае испускается поляризованный, а не естественный свет. В рамках принципа цикличности это свойство излучения лазера самоочевидно. Впрочем, строго монохроматический свет всегда поляризован, и поэтому ценность принципа цикличности в данном случае состоит не в утверждении факта поля-ризованности излучения лазера, а в возможности с его помощью установить состояние поляризации в том или ином лазере. Мы не будем останавливаться более на этом тонком вопросе, решение которого требует привлечения многих сведений о конструкции резонатора и о свойствах активной среды, [c.796]

В этой главе рассмотрим принцип действия и устройство некоторых квантовых генераторов, работающих в оптическом дпаиазоне длин волн (в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях). На современном этапе лазеры достигли весьма высокого уровня развития. Существует большое число разнообразных типов и конструкций лазеров, среди которых можно выделить твердотельные, газовые (атомные, ионные, молекулярные), жидкостные (лазеры на красителях), химические, полупроводниковые. [c.267]

Для перестройки и сужения спектра генерации в лазерах на красителях используются дисперсионные светофильтры и призмы, интерферометры Фабри — Перо, дифракционные решетки, а также селективные элементы, работающие на принципе распределенной обратной связи. В РОС-лазерах обратная связь осуществляется за счет брэгговского отражения излучения от периодической структуры, возникающей в акгизной среде в результате модуляции ее показателя преломления. Введение одного селектирующего элемента сужает спектр генерации примерно до 1 нм без существенного снижения выходной мощности. Получение более узких линий достигается за счет комбинации нескольких селекторов и сопряжено со значительными потерями выходной мощности. [c.957]

Необходимые концентрации энергии могут быть в принципе созданы с помощью лазеров (Н. Г. Басов, О. Н. Крохин, 1962) и импульсных пучков релятивистских электронов (Е. К. Завойский, 1968). В обоих этих методах уже сейчас уверенно регистрируются 14-мегавольтные термоядерные нейтроны (остающиеся 3,6 МэВ приходятся на ядро jHe ). Однако на пути создания термоядерного реактора высокой плотности все еще остаются значительные трудности. Перспективы создания лазерного термоядерного реактора зависят от того, в какой мере на опыте удастся осуществить предсказанное теоретически сильное (в 10 —10 раз) сжатие мишени под действием сферически симметричного лазерного импульса, специальным образом зависящего от времени. Действительно, в отсутствие сжатия необходимая для нагревания твердотельной плазмы энергия равняется десятку мегаджоулей. Наиболее мощные лазеры, например установка Шива в Ливерморской лаборатории США, обладают энергией в импульсе около 10 кДж. Лазеры с энергией в импульсе 10 —10 Дж появятся, видимо, не скоро. При тысячекратном сжатии мишени необходимая энергия согласно (11.40) уменьшается в миллион раз, так что появляется возможность уже с современными лазерами достичь условия (11.36) Лоусона. В лазерных системах достижение критерия Лоусона, однако, не будет означать, что мы находимся накануне их промышленного использования. Дело в том, что при нагревании плазмы лазерами используется не электрическая, а световая форма энергии, которая получается из электрической с к. п. д. порядка 1%. Поэтому для промышленного применения лазерных систем критерий Лоусона нужно превзойти по крайней мере в 100 раз. Создание демонстрационного лазерного термоядерного реактора специалисты прогнозируют к 2000 г. [c.594]

Стереолитография. В процессе обработки данных STL-файла на стереолитографической установке геометрическая модель изделия последовательно представляется набором тонких слоев толщиной 50... 150 мкм. В основе процесса стереолитографии лежит принцип послойного наращивания изделия путем полимеризации жидкого фотополимера под воздействием УФ-излучения лазера. Послойное наращивание включает в себя следующие основные этапы (рис. 1.43) [c.78]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...