Поглощение лазерного излучения

Рис. 7.39. Простое устройство двухцветного пирометра отношений с поглощением лазерного излучения [52]. 1 — мишень 2 — пирометр отношения 3 — опорный пирометр 4 — лазер 5 — радиометр.

До сих пор мы считали, что фронт ударной волны совпадает с фронтом волны поглощения лазерного излучения. Возможен, однако, случай, когда фронт волны поглощения распространяется по газу и без ударной волны (например, за счет механизма теплопроводности). Это приводит к более глубокой аналогии между горением и процессами, связанными с распространением волны поглощения лазерного излучения в газе. Аналогия состоит в том, что скорость X химических реакций при горе- [c.104]

В зависимости от механизма, регулирующего движение волны поглощения, говорят о разных режимах ее распространения. Их можно разделить на две группы дозвуковые (скорость волны поглощения меньше скорости звука в газе, по которому она распространяется) и сверхзвуковые (скорость волны поглощения больше скорости звука в газе). При радиационном механизме переноса фронта плазмы излучение плазмы ионизует прилегающий слой газа до такой степени, что в нем поглощается заметная часть лазерного излучения. Вместе с волной ионизации движется и зона поглощения лазерного излучения. [c.106]

Если отвлечься от внутренней структуры волны поглощения, то ее можно представить как гидродинамический разрыв, распространяющийся по газу с некоторой скоростью О. Выберем систему координат, в которой разрыв неподвижен. При переходе через разрыв холодный газ в результате поглощения лазерного излучения превращается в плазму. Газ с плотностью рь давлением р1 и удельной внутренней энергией в1 втекает в разрыв со скоростью О, т. е. со скоростью распространения волны по невозмущенному газу. Поглотив на разрыве поток лазерного излучения Р, газ приобретает параметры ра, р2, и скорость относительно разрыва Оа. Общие соотношения, выражающие законы сохранения массы, импульса и энергии при переходе через разрыв, в нашей системе координат имеют вид [c.107]

Предыдущее рассмотрение проведено без учета структуры фронта волны поглощения лазерного излучения. Современные [c.111]

В зоне между фронтом ударной волны и точкой на оси х, где электронная температура Те имеет максимум, происходит сильное поглощение лазерного излучения. [c.114]

В зависимости от условий проведения опытов с поглощением лазерного излучения экспериментально наблюдались и волны детонации, имеющие скорости порядка 100 км/с и более, и волны слабой дефлаграции со скоростями порядка до нескольких м/с. Режимы дефлаграции возникают при умеренных мощностях лазеров, когда температура плазмы имеет порядок 20000 К. Детонация со сжатием газа в ударной волне наблюдается при очень большой мощности, когда температура плазмы имеет порядок сотен тысяч и миллиона градусов. Оценочные расчеты показали, что при еще большей интенсивности излучения, когда достигается температура в миллионы градусов, основным механизмом распространения тепловой волны может стать [c.124]

Учтем еще происходящие в том же единичном объеме процессы нерезонансного ( неактивного ) поглощения лазерного излучения ка примесях. Число этих процессов в единицу времени равно Ioq, где Oq — коэффициент вредных потерь (иногда играют заметную роль также потери иного происхождения, например за счет остаточного поглощения в зеркалах однако в расчетах их можно, как правило, считать рассредоточенными по всей длине и ввести соответствующую поправку в Qq). [c.189]

В процессе резонансного поглощения лазерного излучения ИК-Диапазона молекулярными газами атмосферы происходит перераспределение молекул по энергетическим уровням внутренних степеней свободы. Изменяется коэффициент поглощения газа за счет насыщения поглощения [42]. Изменение заселенностей уровней смеси газов приводит к нарушению термодинамического равновесия между колебаниями молекул и их поступательным движением, в результате чего происходит кинетическое охлаждение среды [35]. Образование и накапливание возбужденных молекул азота вследствие резонансной передачи возбуждения от молекул СО2 приводит к изменению поляризуемости среды [16]. Все эти эффекты, возмущая комплексную диэлектрическую проницаемость среды, способны существенно преобразовать энергетику импульсов ИК-лазеров в атмосфере [64]. [c.15]

Задача в такой постановке решается аналогично задаче о поглощении лазерного излучения. Для образов Лапласа массовой скорости и давления находим [c.253]

Методы лазерной флюоресценции используют явление поглощения лазерного излучения на частоте определенного перехода в атоме или молекуле с последующим переизлучением на более низкой частоте. Метод широко используется для исследования загрязнений, водной поверхности. [c.620]

При поглощении лазерного излучения в материалах могут возникать различные процессы (рис. 11.15) в зависимости от поглощенной энергии излучения и времени облучения. [c.520]

Все многообразие задач оптики газовой атмосферы можно разделить на два класса. К первому классу относятся задачи, требующие высокоточных данных о монохроматических коэффициентах поглощения, в частности задачи количественной оценки поглощения лазерного излучения в молекулярной атмосфере. [c.208]

Особенности поглощения лазерного излучения в атмосфере [c.214]

Поглощение лазерного излучения по наклонным трассам [c.216]

В качестве основных расчетных формул должны использоваться формулы для спектрального поглощения (пропускания), содержащие зависимость параметров спектральных линий от термодинамических параметров среды. Если спектр поглощения лазерного излучения попадает в район, где существенное значение имеет учет сплошного поглощения, обязанного крыльям далеких линий, то коэффициент поглощения должен быть представлен в виде [c.216]

Поглощение лазерного излучения 214, 222 [c.254]

Подвод энергии к ударной волне для поддержания ее амплитуды может осуществляться не только за счет быстрых экзотермических реакций, но и другими способами. Например, за счет интенсивного поглощения лазерного излучения ударносжатым газом за фронтом ударной волны (световая детонация), при распространении ударных волн по неравновесному газу, когда за волной внутренняя энергия различных степеней свободы молекул переходит в поступательную энергию, и т. п. [c.88]

НИИ, как правило, выражается законом Аррениуса м=Ах Хехр(—111кТ), где V — энергия активации, рассчитанная на молекулу. Как и скорость химических реакций, степень ионизации (с ростом которой растет коэффициент поглощения лазерного излучения ка, а следовательно, и выделяющаяся за фронтом волны энергия) возрастает с повышением температуры, причем степень ионизации а (при а<С1) равна а ехр(— j2kT). [c.105]

Дозвуковая радиационная волна возникает в случае, если ударная волна прозрачна для лазерного излучения, поглощаемого в плазме. Перемещение плазменного фронта в газе, движущемся за фронтом ударной волны, происходит благодаря радиационному механизму со скоростью, меньшей местной скорости звука. В результате этого волна поглощения лазерного излучения отстает от уходящей вперед ударной волны, а давление выравнивается по всему нагретому объему газа. Сверхзвуковая радиационная волна обычно приходит на смену светодетонационной при высоких значениях интенсивности лазерного излучения, когда радиационный механизм перемещения зоны поглощения лазерного излучения становится более эффективным по сравнению с гидродинамическим. В этом случае скорость радиационной волны превышает местную скорость звука в плазМе, вследствие чего фронт радиационной волны опережает ударную волну. [c.106]

Гидродинамический режим распространения волны поглощения, вызванной ионизацией за ударной волной, со скоростью, превышающей скорость нормальной детонации (5.34), невозможен. Такому случаю соответствовало бы сжатие за ударной волной до состояния А на ударной адиабате с последующим расширением газа во время поглощения лазерного излучения вдоль отрезка прямой А 1 до точки В на ударной адиабате волны поглощения. Но в состоянии В скорость распространения волны по нагретому газу О оказывается дозвуковой. Расширение нагретого газа за такой волной тотчас бы ослабило и замедлило волну, переводя ее в режим нормальной детонации (из точки В в точку 2). Такой режим аналогичен пересжатбй детонации. Для того чтобы светодетонационная волна распространялась со скоростью большей, чем это может обеспечить поглощение лазерного излучения, должно быть дополнительное выделение энергии. Однако в условиях опытов таких дополнительных факторов нет, и, следовательно, отклонения от режима нормальной детонации невозможны. [c.110]

Рассмотрим установившееся движение плоской ударной волны навстречу лазерному излучению. Интенсивность лазерного излучения Р считаем постоянной. Газ перед волной неподвижен и характеризуется начальной плотностью частиц Л о- Тепловое излучение плазмы ионизирует слой газа перед фронтом светодетонационной волны. При значениях Го и Л о соответствующих светодетонационному режиму, начальная ионизация газа непосредственно перед фронтом равна aeг<10 . Пробег ионизующих квантов не превышает миллиметра, поэтому в нескольких миллиметрах от фронта газ вообще не ионизован. Температура электронного газа перед фронтом Те определяется равновесием между поглощением лазерного излучения и потерями энергии при столкновениях. В светодетонационном режиме для водорода, гелия и аргона величина Те равна Те -н2 эВ. Время от начала фотоионизации очередного слоя газа до прохождения фронта волны через этот слой порядка 10 с. Передачей энергии от электронов к атомам можно пренебречь (из-за большого различия в массах атома и электрона), поэтому для температуры атомов (и ионов) перед фронтом справедлива оценка Т < Те. [c.112]

Сочетание таких характеристик лазеров, как узость линии излучения, способность настраиваться на определенную волну в некотором спектральном интервале (например, у органических лазеров) позволило получить разрешающую способность лазерных спектроскопов значительно выше, чем обычных [194]. В этом случае работа спектроскопа основана на прямом поглощении лазерного излучения исследуемым веществом, причем предельно допустимое разрешение определяется неоднородностью допле-ровского контура излучения. [c.219]

Приближенные решения уравнения переноса были получены в [27—29] и использовались для анализа влияния многофакторности процесса на создание просветленного канала в облачной среде. Установлено, что для практически важных задач проявление эффектов нелинейной рефракции обусловлено действием тепловой линзы, образованной.за счет нагрева воздуха при молекулярном поглощении лазерного излучения и сосредоточеннной в области пучка, где отсутствуют капли (просветленная зона, об-ласгь распространения до аэрозольного слоя). [c.106]

На рис. 5.1 приведены результаты расчетов скорости волн ионизации для трех режимов распространения разряда 1) режима светодетонационной ударной волны, поддерживаемого поглощением лазерного излучения в зоне неравновесной ионизации 2) режима радиационного переноса зоны пробоя вместе с фронтом предиони-зации прилегающего слоя газа собственным жестким излучением плазмы 3) режима быстрой волны ионизации, который заключается в развитии каскадного процесса на электронах термодиффузии из зоны пробоя [36]. Для конкретных условий определяющим является механизм, обеспечивающий наибольшую скорость фронта плазмы. [c.153]

Оптический пробой, возникающий в прозрачных средах — в газах, плазме, жидкостях, кристаллах и стеклах, представляет собой качественно единое явление, в основе которого лежит процесс превращения прозрачной среды в сильно поглощающую среду под действием мощного лазерного излучения. Явление оптического пробоя в газообразных, жидких и твердых прозрачных средах обсуждается в этой, а также в двух последующих лекциях. Однако прежде чем обратиться к явлению пробоя, кратко рассмотрпм обилие закономерности процесса поглощения лазерного излучения в веществе. [c.190]

Заканчивая краткое изложение структуры лазерпого факела, отметим один важный процесс, который не был рассмотрен и учтен,— это процесс поглощения излучения в плазме. Взаимодействию лазерного излучения с плазмой посвящена следующая лекция, поэтому здесь частную реализацию этого процесса рассматривать не целесообра.-ню. Однако надо иметь в виду, что поглощение лазерного излучения в плазменном факеле играет двоякую роль, нагревая плазму и уменьшая воздействие на поверхность твердого тела. В тех случаях, когда задача сиоднтся к созданию высокотемпературной плазмы, поглощение излучения является основным механизмом нагрева (лекция 22). В тех случаях, когда задача состоит в воздействии па твердое тело, поглощение излучения плазмой уменьшает эффективность воздействия излучения иа поверхность [10]. [c.257]

Критическая плотность плавмы. Поглощение лазерного излучения в плазме. Передача знергии от области поглощения излучения к плотной плазме. Лазерный термоядерный синтез [c.260]

В этой лекции из всего многообразия различных аспектов процесса взаимодействия лазерпого излучения с плазмой кратко будет рассмотрено лишь состояние исследований по лазерному термоядерному синтезу. Основное впимапие при этом будет уделено общим вопросам взаимодействия лазерного излучения с плазмой — зависимости характера взаимодействии от диэлектрической проницаемости плазмы, нагреванию плазмы за счет поглощения лазерного излучения, передаче энергии от горячей разреженной плазмы к холодной плотной плазме. Содержапие этой лекции является естественным развитием предыдущих трех лекций, и, в первую очередь, лекции 21, посвященной образованию плазмы при взаимодействии лазерпого излучения с непрозрачными твердыми телами. [c.261]

Высокие динамические давления создаются импульсами излучения с нано- и субнаносекундной длительностью, поэтому все измерения нужно проводить в очень тонких мишенях, толщина которых не превышает нескольких десятков микрометров. При конструировании лазерных мишеней для таких экспериментов [81, 86, 87] учитывается влияние нетепловых электронов, возникающих в зоне резонансного поглощения лазерного излучения. Размер мишени должен быть достаточно мал, либо необходимо использовать специальные экраны для уменьшения роли поверхностных токов из разогретой плазмы. [c.376]

Физический механизм лазерного охлаждение полупроводников следующий. Если носитель заряда, электрон, путём поглощения лазерного излучения попадает в зону проводимости, имея кинетическую энергию ниже среднетепловой, затем приобретает её и покидает зону проводимости путём спонтанной рекомбинации, являясь уже более горячим , то температура ансамбля носителей в зоне проводимости будет понижаться. Ансамбль, в свою очередь, за счёт взаимодействия с фононами будет охлаждать кристаллическую решётку. Таким образом, стационарное охлаждение полупроводника, поглощающего лазерное излучение может происходить при осуществлении следующего теплового цикла. [c.51]

В поисках объяснения этого результата авторы [46] интерпретировали наблюдаемое двухградусное повышение температуры сопутствующего образца причиной прямого поглощения лазерного излучения неконтролируемыми примесями. Изначально предполагалось, что легированный образец будет нагреваться так же, как и чистый сопутствующий кристалл. Однако, наблюдение того факта, что разность температур составила 0,6 градуса вместо ожидаемых 2,1 градуса, говорит о том, что в легированном кристалле имели место и другие паразитные механизмы, приводящие к нагреванию. В частности, для объяснения указанного расхождения достаточно констатировать уменьшение квантового выхода флуоресценции до значения 0,995. В свою очередь, такое значение квантового выхода могло быть результатом многофононной релаксации со скоростью 30 с через энергетическую щель 4700 см между состояниями Рз/2 115/2 иона что, [c.59]

Измерения производатся в плоскостях непосредл,ственно перед фокусатором, для чего служат зеркало 3 и линза 5, устанавливаемые для измерения интенсивности падающего пучка непосредственно после фокусатора для определения степени поглощения лазерного излучения материалом подложки фокусатора и в плоскости фокусировки лазерного излучения на датчике пироваттметра 6. Отношение интенсивностей сфокусированного излучения к интенсивности излучения сразу же после фокусатора дает представление об эффективности работы фокусатора с точки зрения технологии изготовления микрорельефа отношение интенсивностей сфокусированного и падающего пучка дает общую энергетическую эффективность фокусатора, учитывая поглощение изл> чения материалом подложки и отражение части поверхностей фокусатора. Благодаря средствам автоматизации, можно не только с большой точностью измерять интенсивность лазерного пучка, прошедшего через фокусатор, и сравнивать её с интенсивностью падающего излучения, но также анализировать распределение интенсивности в области фокусировки пучка с помощью телекамеры. [c.295]

Лидарные методы исследования атмосферы относятся к активным дистанционным методам. Они основаны на явлениях рассеяния и поглощения лазерного излучения атмосферными компонентами и реализуются путем посылки лазерного импульса в атмосферу и приеме обратнорассеянного излучения после его взаимодействия с атмосферой. [c.619]

При распространении лазерного излучения по наклонной трассе в атмсофере условия поглощения молекулами атмосферных газов непрерывно изменяются. Эти изменения связаны с целой серией рассмотренных выше факторов, из которых наиболее существенными являются 1) зависимость полуширин линий поглощения от общего и парциального давлений газов и температуры 2) зависимость положения центров линий от общего давления и температуры 3) зависимость интенсивности от температуры 4) зависимость коэффициентов континуального поглощения (крыльями линий) от температуры, общего давления и парциального давления поглощающего газа. Все перечисленные зависимости были рассмотрены в предыдущих параграфах, что позволяет сделать вывод о возможности прямого расчета поглощения лазерного излучения в атмосфере по неоднородным трассам. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...