Лазер реальный

Величина % определяет, очевидно, область изменения х, у, рде интенсивность колебаний, пропорциональная а%х, у ), уменьшается в е раз по сравнению с максимальным значением аЬ, достигаемым при х = О, у = 0. Таким образом, величина Wq характеризует размеры области, в которой сосредоточена энергия волны в плоскости ЕЕ, и в дальнейшем будет называться шириной распределения интенсивности. Дифракционные явления в случае изменения амплитуды по закону (43.2) обладают рядом замечательных особенностей, позволяющих сравнительно просто анализировать многие дифракционные задачи. Реально распределения амплитуд вида (43.2) возникают при излучении электромагнитных волн лазерами. [c.186]

В реальных оптических схемах для получения изображения трехмерного объекта (рис. 4) на первом. этапе (рис. 4, а) предмет 7 устанавливают вблизи фотопластинки 8 и освещают пучком света от лазера I. Часть волнового фронта, который отражается от предмета во всех направ-, лениях, падает на фотопластинку. Одновременно на нее под некоторым углом к объектной волне проецируют опор- [c.17]

При восстановлении изображения используется та же схема, что и при получении голограммы, с той лишь разницей, что предмет и освещающий его пучок убирают. Голограмму 4 устанавливают так, чтобы опорный пучок, формируемый от лазера / с помощью линзовой системы 2 и зеркала 3, падал на нее примерно под тем же углом, что и на стадии регистрации. Часть пучка проходит через голограмму, не реагируя на ее присутствие, но часть его отклоняется, формируя по обе стороны пластинки два новых волновых фронта, один из которых представляет собой точную копию первичного волнового фронта, отраженного от предмета. Чтобы увидеть восстановленный волновой фронт, мы должны смотреть на голограмму под соответствующим углом. Когда. этот волновой фронт попадает нам в глаза, создается впечатление, что мы видим реальный предмет, расположенный за пластинкой точно в том же положении, в каком он находился во время регистрации голограммы. [c.19]

Первым прибором такого типа, выпуск которого был налажен отечественной промышленностью, является голографический интерференционный микроскоп МГИ-1. Прибор предназначен для измерений методом реального времени или методом двух экспозиций, а также для получения голограмм прозрачных подвижных микрообъектов и наблюдения восстановленных изображений. Он может работать с лазером — как с импульсным, так и непрерывного действия. [c.86]

Внесение в резонатор усиливающей среды, которая частично или полностью компенсирует потери излучения при отражении от его зеркал, эквивалентно увеличению коэффициента отражения до некоторого эффективного значения / эфф ( < эфф 1)- Благодаря этому резонансная полоса сужается в (1—Я)/ 1— эфф) раз. Если считать, что при стационарной генерации лазера усиление в активной среде полностью компенсирует потери излучения при отражении от зеркал резонатора, то надо положить эфф=Г Это дает нулевую ширину резонансной полосы и соответственно нулевую спектральную ширину линии генерации лазера. В действительности, спонтанное излучение ( шум ) приводит к тому, что усиление в активной среде лазера оказывается меньше потерь в резонаторе . Недостаток усиления компенсируется непрерывным поступлением энергии со стороны спонтанного излучения. Вследствие этого. / эфф<1 и ширина линии генерации оказывается хотя и крайне малой, но вое же конечной величиной. Ее теоретическое значение составляет 10 Гц. В реальных случаях в силу ряда [c.281]

Как эндотермический в целом процесс, цепная генерация фотонов вполне возможна и до энергий порядка 10 эВ реально осуществляется в мазерах и лазерах. Создание лазеров в диапазоне v-излу-чения сопряжено с трудностями принципиального характера и находится в стадии предварительных обсуждений. [c.563]

Зависимость Av (Q) (выходная характеристика Л. г., рис. 2) в реальном кольцевом лазере отличается от (3) [c.558]

Приборы, с помощью к-рых из реального излучения выделяют узкие спектральные интервалы, наз. монохроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения нек-рых типов лазеров (ширина спектрального интервала излучения достигает величины 10 нм, что значительно уже, чем ширина линий атомных спектров). [c.210]

ОПТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ — передача информации с помощью ЭЛ.-магн. волн оптич. диапазона. Идея О. с. известна человечеству давно (обыкновенные костры, с кон. 18 в. семафорная азбука), однако лишь с созданием лазеров появилась реальная возможность построения широкополосных систем О. с. [c.441]

В реальных условиях q достаточно велико. Например, в типичных условиях СОг-лазеров (А,= 10 см, 1р [c.48]

В случае неустойчивого резонатора распределение интенсивности излучения на выходе лазера в зависимости от формы выводного зеркала и его юстировки может иметь вид кольца, прямоугольной рамки, серпа или уголка. Распределение интенсивности в кольце будет однородным только в геометрическом приближении, т. е. если число Френеля (1.94) будет существенно больше единицы. В реальных технологических лазерах дифракционные потери, как правило, уже заметны. [c.63]

В реальных условиях величина расходимости излучения технологических лазеров может существенно превышать величину d из-за оптической неоднородности активной среды, несовершенства оптических элементов резонатора и их механических вибраций, приводящих к колебаниям оси резонатора в пространстве. [c.68]

Некоторые расчетные и измеренные для реальных технологических лазеров характеристики сфокусированных пучков приведены в табл. 2.2. [c.69]

Одним из основных требований, предъявляемых к любому методу накачки лазеров, является однородное, а в случае непрерывной генерации и стабильное во времени возбуждение рабочего тела. Это означает, что используемая в качестве активной среды плазма газового разряда должна быть не только по возможности однородна, но и устойчива относительно всегда присутствующих в реальных условиях флуктуаций различных параметров. В определенных ситуациях эти вначале малые, случайные флуктуации могут начать нарастать необратимым образом, в результате чего плазма переходит в новую, так называемую неустойчивую фазу, характеризующуюся неоднородным распределением в пространстве концентраций частиц, плотности тока, электрических полей, плотности выделяемой энергии и других параметров. [c.84]

Технологические возможности лазера прежде всего определяются предельной плотностью энергии в фокальном пятне. Воспользовавшись соотношением (2.43) для типичных параметров СОг-лазеров с диффузионным охлаждением Р 1 кВт, ft 4 см, получим предельную величину S 10 ... 10 Вт/см". Реальная расходимость [(1...5)-10 1 этих лазеров, как правило в 5.,.10 раз больше дифракционной [(0,5...1) 10 ] и поэтому обычно S 10 ...10 Bт/ м Причиной столь высокой расходимости является большое число оптических элементов и большие размеры диффузионных лазеров, а также генерация высоких поперечных мод излучения. Реальные значения введенного в гл. 2 коэффициента Вт составят [c.128]

Многие из существующих устройств для интерференционного измерения длины с помощью лазера имеют высокую точность. Точность каждого из них определяется главным образом степенью стабилизации частоты применяемого лазера и реально может быть порядка 10 — 10 [c.416]

При практическом проектировании реальных систем связи и локации необходимо учитывать тот факт, что в излучении одномодового одночастотного лазера всегда имеется спонтанная хаотическая радиация если такое излучение подвергается амплитудной модуляции относительно узкополосным информационным процессом, то на выходе фоточувствительного элемента приемника будут вариации огибающей когерентной и хаотической составляющих в соответствии с законом модуляции. Распределение вероятностей и производящая функция модулированного излучения получены в аналитическом виде при модуляции одним тоном или спектром частот (12 а) табл. 1.1). [c.50]

Для восстановления волнового поля предмета, тем самым для получения его объемного изображения, голограмму помещают в то место, где была расположена фотопластинка при фотографировании, и затем освещают голограмму световым пучком того же лазера под тем же углом, под которым было осуществлено экспонирование. При этом происходит дифракция огюрной волны на голограмме и мы видим объемное со всеми присущими самому объекту свойствами (в нем сохраняется также распределение освещенности, как и в объекте) мнимое изображение. Оно кажется нам настолько реальным что даже игюй раз появляется желание потрогать предмет. Разумеется, это невозможно, так как в данном случае изображение образовано голографической копией волны, рассеянной предметом во время записи голограммы. [c.206]

Направление синхронизма. На рис. 18.8 показаны сечения поверхностей показателя преломления обыкновенных п 1 = (ш), n i — п (2со)) и необыкновенных (и и п ) волн в кристалле KDP — дигидрофосфата калия для частоты рубинового лазера (индекс 1) и его второй гармоники (индекс 2). Как видно из рис. 18.8, под некоторым углом Оо к оптической оси (0Z) кристалла происходит пересечение эллипсоида п . и сферы п1, что означает п, = пЧ в данном направлении. Поэтому направление, определяемое значением угла я%, является направлением синхронизма. Следовательно, если поляризацию падающей волны подобрать так, чтобы основная волна в кристалле являлась обыкновенной, а кристалл подобрать так, чтобы в нем данная обыкновенная волна возбуждала необыкновенную волну второй гармоники, то в направлении о должно произойти резкое возрастание мощности второй гармоники. В формуле (18.20) не учтена потеря энергии падающей волны на нагревание кристалла и на рассеяние, в результате чего при п (2со) == п (со) длина когере1ггности превращается в бесконечность. Однако в реальных средах всегда возможны подобные потери и поэтому длина когерентности даже при п (2со) — п (со) становится конечной. И в этом случае условие синхронизма является условием наилучшей генерации второй гармоники. [c.406]

Продолжительность экспозиции фотопластинки определяется ее чувствительностью и мощностью лазера. Облучением фотографической пластинки процесс регистрации заканчивается. Записанное на ее поверхности изображение и есть голограмма. Она представляет собой.чрезвычайно сложную картину, состоящую из множества тонких причудливых линий, в которых невозможно усмотреть никакого сходства с реальным предметом. При дневном свете она покажется однородно серой обнаружить хоть малей-щие намеки на изображение, закодированное в ее структуре, не представляется возможным. С первого взгляда голограмму можно принять за обычный, покрытый вуалью фотонегатив. Более пристальное изучение голограммы под микроскопом открывает нашему взору запутанную картину изогнутых темных линий — интерференционных по лос. [c.19]

Идеальный когерентный источник излучает свет строго одной частоты. Реальный лазер излучает спектр колебаний— спектральную линию, в которой присутствуют несколько частот. Ширина спектральной линии связана с понятием временной когерентности и в конечном счете определяет допустимую глубину голографируемой сцены, т. е. максимальную разность хода / между объектным и опорным пучками, допустимую без уменьшения контраста интерференционной картины 1=к / к. [c.35]

Основными требованиями, которым должны отвечать управляемые транспаранты, являются быстродействие (время перезаписи информации должно быть не более 1 мкс) больша з емкость и память, достаточные для хранения информации в процессе записи страницы оптическая и энергетическая эффективность. В настоящее время рядом фирм Японии, США, Франции и некоторыми отечественными лабораториями созданы МОУТ, которые удовлетворяют этим требованиям. Разработка быстродействующих МОУТ сделала реальным создание оптических процессоров, в которых в качестве источника излучения предполагается использовать доступные и дешевые полупроводниковые лазеры. Ожидаемое быстродействие таких оптических процессоров должно на два порядка превышать быстродействие современных полупроводниковых процессоров. [c.38]

Угловая расходимость луча а идеального лазера определяется дифракцией на выходном зеркале из отношения VD, где X — длина волны ОКГ D —диаметр луча на выходном зеркале резонатора. Для % = 0,63 мкм иО = 1 мм а примерно равно0,1 мрад. Для реальных ОКГ за счет дефектов резонатора расходимость достигает а = 3. .. 10 мрад. Расходимость может быть уменьшена с помощью телескопических систем (до нескольких угловых секунд), однако при этом пропорционально возрастает диаметр пучка, что не всегда приемлемо. [c.52]

Др. возможность состоит в том, что возмущение растёт всюду, в т. ч. в месте его появления. Это — а б с. неусто11Чивость, существующая благодаря наличию внутренних обратных связей, распределённых по всей активной системе. Примером может служить электронная лампа обратной волны, в к-рой возмущения, усиленные электронным потоком, переносятся эл.-магн. полями в обратном направлении, подвергаясь многократному усилению. Конечно, в большинстве реальных систем чёткое разделение конвективных и абс. неустойчивостей оказывается невозможным так, распределённый усилитель превращается в генератор при добавлении внешней обратной связи, если замкнуть этот усилитель в кольцо (соединить выход со входом) или ввести отражатели (зеркала), принуждающие возмущения многократно проводить через одни и те же участки активной среды. Так устроены лазеры, гиротроны и др. приборы с активными средами внутри резонаторов сходным образом водут себя упругие пластинки, обтекаемые потоком воздуха (флатторная неустойчивость), и др. [c.327]

Для увеличения точности В.-о. г. используется ряд методов. Так, напр., флуктуации интерференционных полос из за рэлеевского рассеяния и невзаимные сдвиги фаз за счёт разности интенсивностей встречных волн могут быть уменьшены при использовании источников излучения с широким спектром — полупроводниковых лазеров или суперлюминесцентных диодов. Влияние невзаимных эффектов из-за изменения двойного лучепреломления в волокне при разл. внеш. воздействиях (механич., тепловых, акустических и пр.) может быть ослаблено при использовании одномодовых световодов (см. Волоконная оптика). Т.к. прямое измерение сдвига интерференционной полосы сильно ограничивает точность и динамич. диапазон, в реальных В.-о. г. применяются более сложные методы регистрации, использующие фазовую модуляцию, фазовую компенсацию, гетеродинные методы и т. д. [c.336]

При реально выполняющемся условии Йа < е ф-лу ( ) можно приближённо применять и к излучениям рубинового и неодимового лазеров (й = 694 и 1060 нм), хотя их Йсо = 1,78 и 1,17 эВ Ае. В этом случае ф-лу следует трактовать статистически если, напр., Йш = ЮОДе, то в 99 столкновениях электрон не обменивается энергией с полем, а в сотом приобретает целый квант йш. Строгие расчёты электронной лавины и порогов пробоя, основанные на решении кинетич. ур-ния для электронного спектра, дают удовлетворит, количеств, согласие с измерениями. [c.449]

При таком рассмотрении измерение спектра сводится к нахождению амплитуд и фаз комплексной ф-ции S(v), описывающей спектр сигнала m(i). Реальные возможности измерений связаны с рядом ограничений и альтернатив. Во-первых, приёмники излучения реагируют не на интенсивность излучения, а на поток, пропорциональный произведению 5(v)-S (v)= S(v)j. Во-вторых, в обычной (не лазерной) С. излучение чаще всего некогерентно, т. к. испускается большим числом элементарных излучателей со случайными амплитудами и фазами (об особенностях С. когерентного излучения см. в ст. Лазер, Лазерная спектроскопия). Поэтому и(() — случайная ф-ция и, следовательно, 5(v) — случайная величина. Для детермиииров. описания случайного процесса излучения рассматривают спектр его мощности [c.621]

Лазерный эффект обнаруживает большое кол-во разл. кристаллов и сгекол (неск. сотен), однако реально действующих Т, л,, нашедших практич, применение, существенно меньше. К их числу относится лазер на кристалле рубина—первый в мире лазер, созданный в 1960 Т. Мей-маном (Т. Maiman, США). [c.49]

В реальном лазере резонатор заполнен активной средой. При выполнении условий генерации внутрирезо-наторные потери и потери когерентного излучения через выходное окно резонатора непрерывно восполняются. Поэтому добротность квантового генератора Q Qp и ширина одномодового излучения лазера Ауд в принципе может быть существенно уже Avp. В пределе ширина спектра непрерывного лазера определяется мощностью спонтанного излучения возбужденных частиц среды и может составлять [c.56]

При реальных для большинства технологических лазеров значениях 0 рад и Л 10 оптимальное фокусное расстояние фокусирующей системы составит fopt (3...10)Ь . [c.71]

Реально достижимые частоты повторения импульсов в быстропроточных лазерах, как правило, не превышают (0,2...0,5)/ио При более высоких частотах линейный рост мощности Р с частотой замедляется и мощность может даже начать убывать. Это обусловлено рядом физических явлений. Во-первых, возбуждаемая электрическим разрядом область газа расширяется за счет нагрева. Это приводит к увеличению эффективной длины зоны накачки до [c.146]

Способы возбуждения СО-лазеров практически не отличаются от СО2. Они эффективно накачиваются электронным ударом при передаче энергии от возбужденной молекулы N2 в химических реакциях. Важным с практической точки зрения отличием СО-лазера является более жесткое требование эффективного охлаждения рабочей смеси. Инверсия в СО-лазере исчезает уже при температуре смеси 350...400 К. Оценочные расчеты, проделанные для случая диффузионного охлаждения, показывают, что предельная вкладываемая на единицу длины газоразрядной трубки электрическая мощность снижается от 6 до 3 Вт/см при повышении температуры стенок от 77 до 300 К. С учетом реального при этих температурах т)эо 0,5...0,1 погонная мощность излучения СО-лазера будет снижаться от 300 до 30 Вт/м. Приведенные в литературе эксперим.ентальные данные подтверждают возможность получения мощностей 10 Вт с КПД 0,5 на смесях при температуре жидкого азота и резкое снижение выходных характеристик при повышении температуры стенок до комнатной. [c.153]

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]

Существенное различие наблюдаемых энергий излучения от проведенных предельных оценок объясняется, рядом факторов. Генерация в трехуровневой системе начинается и оканчивается, когда на верхнем лазерном уровне находится более половины ( 0,7) всех активных ионов. Таким образом, коэффициент использования возбужденных ионов в режиме с модулированной добротностью не превышает, как правило, 0,2...0,3. Квантовый КПД рубиновых лазеров довольно высок. Он составляет 11кв 0,7 при комнатной температуре и приближается к единице по мере охлаждения рубина. Учитывая реальный КПД резонатора пр <0,5, нетрудно понять тот факт, что реальная энергия излучения в режиме с модулированной добротностью на порядок ниже предельной [(0,2...0,3) Пкв Пр—0,1...0,15]. Предельная энер ГИЯ излучения в режиме свободной генерации ограни [c.175]

Здесь М = R /R2 = (1,35) —увеличение за полный проход резонатора [R и i 2 — радиусы кривизны соответствующих зеркал). Для моды низшего порядка волновая теория (см. рис. 4.45) дает Гг =0,2. Выберем значение Гг, полученное в приближении геометрической оптики, так как в нашем случае оно ближе отвечает реальной ситуации благодаря следующим двум обстоятельствам 1) эквивалентное число Френеля достаточно велико (Л/экв = 7,4) и, как ожидается, потери нескольких поперечных мод сравнимы по величине (см. рис. 4.44) 2) накачка в лазере осуществляется при значительном превышении над порогом (в 2,8 раза при выходной мощности лазера 12 кВт см. рис. 5.18), так что в генерации может действительно участвовать большинство из упомянутых выше мод. В действительности в последующем расчете мы покажем, что значение Гг, полученное в приближении геометрической оптики, лучше согласуется с экспериментом, чем то, которое было вычислено из волновой теории. Сравнивая теперь выражения (5.62) и (5.33) с учетом значения Гг = 0,45, находим AJs =22,3 кВт. Диаметр пучка в резонаторе лазера равен (см. также рис. 4.41,6) Z) = 2Л1аг = 7,6 см, откуда Ле = л ) /4л 45 см и, следовательно, /s 500 Вт/см , Это значение хорошо согласуется с теоретическими оценками [14]. [c.271]

Как и в случае СОг-лазера, СО-лазер работает с продольной прокачкой газовой смеси, в импульсном поперечном электрическом разряде с предыонизацией электронным пучком, а также при газодинамическом возбуждении. Промышленное производство СО-лазеров пока сдерживается необходимостью его работы при низких температурах. Однако недавно были построены СО-лазеры, работающие при температуре, близкой к комнатной, и сохраняющие высокий дифференциальный КПД (20—30 %), и теперь СО-лазеры всерьез рассматриваются в качестве реального источника для приложений в медицине и обработке материалов. [c.379]

В реальных условиях существует много способов создания кристаллах атом-вакансионных состояний путе№ приложения кристаллу полей механических воздействий. Однако суть их во ех случаях одна в кристалл закачивают избыточную энергию, кумулирующуюся в виде возбужденных атом-вакансионных )стояний. В дальнейшем она высвобождается в виде потоков де-ектов, которые могут быть стационарными в условиях давление июс сдвиг или импульсными при локальном давлении. Ситуация олностью эквивалентна лазеру с непрерывной ияи импульсной акачкой энергии, только вместо излучения световой энергии лазере возбужденные области кристалла являются источниками этоков непрерывных или импульсных дефектов. [c.19]

При работе рассматриваемой системы связи в реальной ситуации, когда излучение ОКГ является линейной суперпозицией излучения идеалнного лазера с хаотическим гауссовским спонтанным изл < чением активного вещества и внешним фоновым излучением, статистическое распределение описывается выражением (2.4). Если составляЮ)цую фонового излучения характеризовать 5ф, а составляющую гауссовского спонтанного излучения Sr, то 5ш= ф + 5г. При пассивной паузе (т. е. отсутствие излучения лазера) распределение описывается выражением (2.5). [c.128]

На рис. 3.56 кривые соответствуют реальному лазеру, т. е. Sr= 0, и естественная спонтанная эмиссия добавляется к когерентному излучению. При сравнении кривых по отношению сигнал/шум видно, что частота ошибок на рис. 3.56 снижается при одинаковых значениях s. Это объясняется тем, что составляющая естественной спонтанной радиации также модулируется вместе с когерентной составляющей. Из кривых также видно, что вероятность ошибки сильно зависит от абсолютного уровня сигнала и от отношения сигнал/шум, что исключено для случая классического обнаружения (например, при обнаружении синусоидального колебания в гауссовских шумах). В классических системах (не квантовых) вероятность ошибки зависит только от отношения сигнал/шум. При большом абсолютном уровне сигнала согласно физическому прин-128 [c.128]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...