Мощность выходная в одномодовом

Оптический резонатор аргонового лазера (X = 5145 А) состоит из двух зеркал с коэффициентами отражения 99,8 и 87,8 70, разнесенных на расстояние 60 см. Вычислите спектральную ширину резонансных мод пассивного резонатора и теоретическую ширину линии генерации лазера, определяемую выражением (7.1.14), при условии, что выходная мощность лазера в одномодовом режиме составляет 0,5 Вт. Затем, воспользовавшись выражением (7.11.5), оцените изменение длины резонатора, которое привело бы к сдвигу частоты генерации на величину, равную теоретической ширине лазерной линии. (См. книгу Корни [48, с. 375].) [c.571]

С рис. 5.8 2) в этой моде достигается более высокая выходная мощность, поскольку в генерации участвует весь объем активной среды, а не только области в непосредственной близости от максимумов распределения стоячей волны благодаря этому были получены значения выходной мощности в одной моде, которые более чем на порядок превосходят мощность традиционного одномодового лазера на красителе со стоячей волной. [c.264]

Выходная мощность отпаянных лазеров с единицы длины составляет около 60 Вт/м, т. е. значение которое дают и лазеры с продольной прокачкой газа. Маломощные (порядка 1 Вт) отпаянные лазеры с коротким резонатором и поэтому работающие в одномодовом режиме нередко применяются в качестве гетеродинов в экспериментах по оптическому гетеродинированию. Отпаянные С02-лазеры несколько более высокой мощности (порядка 10 Вт) привлекают внимание с точки зрения их использования в лазерной микрохирургии и для механической обработки микрорезанием. [c.370]

Упрощенная модель излучения (1.1.1) в наибольшей степени соответствует так называемому одномодовому режиму работы лазера, т. е. такому, при котором генерируется одно гармоническое колебание (одна мода). Подобный режим обеспечивается специальными техническими решениями, которые часто приводят к существенному понижению выходной мощности. Однако даже в этом случае модель (1.1.1) хотя и является хорошей, но все же отвечает определенной идеализации реального сигнала. В лазере всегда присутствуют естественные временные и пространственные флуктуации комплексной амплитуды Ва что, конечно, не учитывается моделью [c.10]

В заключение данного рассмотрения отметим, что в процессе работы мощного твердотельного лазера имеет место зависимость величины оптической силы ТЛ АЭ [ИЗ] или ТЛ какого-либо другого внутрирезонаторного элемента, например нелинейного [114], от мощности генерации. Этот эффект может быть связан как с поглощением доли мощности генерируемого излучения в элементе, так и с изменением теплового режима работы АЭ при наличии генерации. Подобные эффекты приводят к тому, что параметры резонатора, определяющие мощность генерации, сами начинают зависеть от последней. Такое самовоздействие может довольно сильно влиять, в силу высокой чувствительности резонатора одномодового лазера к термооптическим искажениям элементов, на параметры выходного излучения. Приводить к эффектам гистерезисного типа в зависимости выходных параметров излучения лазера от мощности накачки [114, 115]. При этом следует подчеркнуть, что и в этом случае использование схем с динамической стабильностью дает ослабление действия подобных механизмов. [c.226]

Для оценки выходной мощности излучения лазера можно использовать уравнения одномодового лазера (2.6), описывающие поведение во времени полной энергии поля излучения в резонаторе и полной инверсной населенности активной среды. Согласно уравнению скорость изменения полной энергии поля (или, что то же самое, циркулирующая в резонаторе мощность излучения) dW/dt складывается из двух составляющих мощности, теряемой в резонаторе (—W/xp), и мощности, выделяющейся в резонаторе (- D((n)NpW/Vp). Потери мощности происходят по двум каналам внутрирезонаторные (пассивные) потери на элементах резонатора (Рвн) и потери на полезное излучение через выходное зеркало лазера (Явых). Используя (2.14), (2.17), легко найти выражения для полной теряемой мощности в резонаторе и ее составляющих Рвн и Рвых [c.65]

При оценках энергетических параметров не были учтены дифракционные потери света в резонаторе, потери на термическом двулучепреломлении активной среды и т. п. Учет этих потерь приведет к меньшим значениям энергетических параметров лазера. Кроме того, мы предполагали, что в генерации участвует весь объем кристалла граната, что достигается лишь при многомодовой генерации. При необходимости получать одномодовую генерацию часть апертуры кристалла диафрагмируется так, что работает лишь центральная, приосевая область кристалла. В этом случае выходная мош.ность лазерного излучения падает пропорционально уменьшению рабочего объема кристалла. Так, например, если нулевая мода лазера имеет диаметр в 2 раза меньший, чем диаметр кристалла, то ее выходная мощность примерно в 4 раза ниже мощности мнотомодо-вой генерации без диафрагмы и составит для принятых выше параметров около 2,5 и 9 Вт для длин волн 1338 и 1064 нм соответственно. [c.67]

В простейшем случае (одинаковая мощность всех мод и синфазная модуляция потерь) в каждой из мод имеются лишь два резонанса основной Qo и (k—1) —кратно вырожденный резонанс на более низкой частоте около Qo/2, где k — полное число продольных мод. В суммарном излучении всех мод остается лишь один высокочастотный резонанс, низкочастотный отсутствует. Этот факт является следствием эффективной противофазности колебаний мощности излучения в модах на низкочастотном резонансе. Складываясь, эти колебания компенсируют друг друга. Такие скомпенсированные колебания мод в низкочастотных резонансах наблюдаются практически во всех случаях модуляции параметров лазеров на гранате с неодимом. Поэтому многомодовые лазеры в суммарном излучении ведут себя практически так же, (как и одномодовые. Наблюдающееся некоторое отличие заключается только в том, что за счет неравенства мощностей излучения различных мод низкочастотные резонансы компенсируются не полностью и проявляются в суммарном излучении, нарушая регулярность пульсаций мощности. Наряду с компенсацией низкочастотных резонансов, при противофазной модуляции потерь в модах наблюдается также компенсация и высокочастотного резонанса, т. е. в суммарном излучении могут пропасть все резонансы. Все эти закономерности в АЧХ. многомодовых лазеров, полученные при теоретическом анализе уравнений генерации лазера, наблюдаются на практике в ваде пульсаций выходного излучения. На рис. 3.8 и 3.9 приведены картины характерных АЧХ многомодовых непрерывных лазеров на гранате с неодимом, полученные расчетным путем и Э1КСпер Иментально. [c.81]

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]

Одномодовый режим получается путем использования одного из зеркал резонатора сферической формы. Оптимальный режим генерации по выходной мощности в одномодовом режиме обеспечивается выбором требуемого радиуса кривизны одного из зеркал, обычно — непропускающего. В лазере на смеси нейтральных газов гелия и неона при давлении в трубке около 3 мм рт. ст. происходит накачка тлеющим разрядом при малых плотностях тока, что обеспечивает высокий КПД лазера, надежность, большой срок службы. Гелий-неоновые лазеры недорогие, удобные в ремонте и эксплуатации и поэтому широко применяются в изобразительной голографии. Наиболее освоен лазер ЛГ-38, имеющий выходную мощность до 50 мВт на длине волны 0,633 мкм в одномодовом (но не одночастотном) режиме. [c.37]

Существенное значение при измерениях имеет обеспечение минимальной величины относительной ширины интерференционной полосы. Если излучение лазера содержит несколько мод, то относительная ширина контура интерференции будет суммарной величиной, определяемой общим вкладом от канедой моды в отдельности. Поэтому желательно работать в одномодовом режиме, так как это дает минимальную относительную ширину полосы, и одновременно получить достаточно высокую выходную мощность, что достигается при использовании режима генерации одной угловой и нескольких аксиальных мод. Эти противоречивые требования удовлетворяются при условии, что периодичность мод и максимумов пропускания интерферометра, а также отношение длин резонатора и интерферометра являются кратными величинами. [c.177]

Прежде всего следует констатировать, что нестационарные явления в лазере могут возникать без дополнительного вмешательства. При вычислении мощности излучения по уравнению (2.15) мы с самого начала пренебрегали всеми производными по времени. Естественно, однако, что это возможно только после того, как пройдет некоторое время с момента включения излучения накачки, так как при отбрасывании производных не учитываются процессы установления в лазерной среде до достижения некоторого стационарного состояния. Если же в основных уравнениях сохранить производные по времени, то можно показать, что процессы включения в случае одной моды нельзя описать как монотонно протекающие с течением времени. Они носят характер затухающих со временем негармонических колебаний поля излучения и инверсии населенностей, которые в конце концов по истечении некоторого времени стремятся к стационарному состоянию. Эти затухающие колебания называют релаксационными колебаниями лазера в одномодовом режиме. При рассмотрении многомодового режима ситуация еще более усложняется. В результате пространственной и временндй интерференции мод, нерегулярного срыва и возникновения осцилляций выходное излучение лазера приобретает форму нерегулярных во времени импульсов со стохастически флуктуирующей амплитудой. Существенно, что при этом излучение, вообще говоря, не переходит в стационарный режим и продолжает носить нестационарный характер по истечении длительного времени. [c.89]

Средняя мощность выходного излучения является наиболее важным параметром в лазерах, используемых в технологических процессах, таких как резка, сверление и прочие. Многомодовый режим генерации обеспечивает большую мощность генерации по сравнению с одномодовым в силу более эффективного заполнения излучением активной среды, поэтому в мощных твердотельных лазерах технологического назначения используются, как правило, многомодовые резонаторы. Разработка таких резонаторов сопряжена с рядом особенностей, о которых пойдет речь в данном параграфе. [c.247]

В одномодовом лазере с доплеровски уширенной линией (например, в Не —Ые-лазере) выходная мощность по мере изменения длины резонатора (или, что эквивалентно, частоты) достигает своего максимума на частоте, соответствующей центру лазерной линии. Данное явление, предсказанное Лэмбом (см. книгу [6], указанную в литературе к гл. 1), впервые наблюдали Макфарлэйн и др. [45], а также Зоке и Джаван [46]. Это связано с тем, что каждая частица, движущаяся с тепловой скоростью, видит две бегущие волны, из которых составлена картина стоячих волн, соответствующая моде резонатора, причем частоты этих волн сдвинуты вверх или вниз относительно центральной частоты 1 . Ширина провала, образующегося на кривой усиления, определяется в данном случае уже не доплеровской, а естественной шириной линии. Аналогичный эффект наблюдается всякий раз, когда стоячая световая волна взаимодействует с поглощающей или [c.551]

Перечисленные выше работы выполнялись в одномодовом режиме, в то время как авторы [21] использовали одновременную генерацию на двух аксиальных модах для измерения интепсивпо-сти в пих и частот биения. Оии сравнили результаты опытов с модифицированной теорией Лэмба, учитывающей эффекты соударений. В [22 — 24] наблюдалась модуляция выходной мощности одномодового генератора па длине волны неона 1,15 мкм, осуществлявшаяся модулированием либо потерь в резонаторе, либо процессов возбуждения. Используя подход Лэмба, авторы этих работ объясняют полученный эффект малым коэффициентом усиления и насыщением перехода. Для переходов 6328 А [25] и 1,15 мкм [26] в неоне измерены частоты биений на комбинационных тонах , которые предсказывает лэмбовская теория в третьем порядке ( 8). [c.228]

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]

Прежде чем продолжить обсуждение, следует подчеркнуть, что когда мощность накачки превышает пороговую даже на весьма скромную величину, число фотонов qo в резонаторе обычно уже очень велико. В качестве примера рассмотрим числовые значения, соответствующие одномодовому непрерывному Nd YAG-лазеру (см. также разд. 5.3.6) Ле = 0,5 мм , y = 0,12, а = 3,5-10 м и т = 0,23 мс. Если положить L = 50 см, то получим Тс л 14 НС и из (5.32) имеем qo Ю [(Рр/Рпор) — 1]. Таким образом, даже если мы выберем Яр/Япор = 1,1, то будем иметь около 10 ° фотонов в резонаторе. Это означает, что в уравнении (5.1г) сразу за порогом член УаВ (q-j-1)JV2, описывающий как вынужденное, так и спонтанное излучение, вне всякого сомнения можно аппроксимировать выражением VaBqNi, что мы и делаем в настоящем рассмотрении. Это также означает, что число фотонов в установившемся режиме q весьма нечувствительно к выбранному нами конкретному значению числа начальных фотонов в резонаторе qt в момент времени / = О, которые необходимы для возникновения генерации. Как мы увидим в разд. 5.3.7, эта нечувствительность оказывает сильное влияние на выходные свойства лазерного пучка. [c.248]

Яркость лазерного излучения на несколько порядков величины больше, чем яркость наиболее мощных некогерентных источников. Это обусловлено чрезвычайно высокой направленностью лазерного пучка. Сравним, например, одномодовый Не—Ме-лазер, длина волны излучения которого Х=0,63 мкм, а выходная мощность равна I мВт, с наиболее ярким источником света. Таким источником может быть ртутная лампа с высоким давлением паров ртути (лампа фирмы РЕК Labs типа 107/109), имеющая выходную мощность 100 Вт и яркость iB 95 Вт/(см -ср) для наиболее интенсивной излучаемой ею зеленой линии (X = 546 нм, АХ = 10 нм). Чтобы получить дифракционно-ограниченный пучок света, можно воспользоваться схемой, показанной на рис. 7.9. Телесный угол света, излучаемого точечным отверстием и собираемого линзой L, равен Й = = я )2/4р, а площадь излучающей поверхности А=псР/4. Поскольку яркость изображения лампы в плоскости диафрагмы не может быть больше яркости самой лампы, выходная мощность пучка равна по крайней мере [c.471]

В работе [62] показано, что поперечная неоднородность инверсии газовых лазеров приводит к эффективной селекции основного типа колебаний ЕНц даже в случае, когда его потери энергии близки к потерям энергии высших мод. Таким образом, применение выпуклых зеркал в волноводном резонаторе ГЛОН может обеспечить одномодовый режим генерации с высокой выходной мощностью и уменьшенной расходимостью излучения, т. е. волноводные резонаторы с выпуклыми зеркалами являются полной аналогией открытых неустойчивых резонаторов [5 ]. Некоторые из этих выводов, полученные на основе численного моделирования формирования полей основных типов колебаний в волноводных резонаторах, получили и экспериментальное подтвержденйе [92]. Вернемся теперь к основному исходному уравнению волноводного резонатора с цилиндрической симметрией (3.75). Рассмотрим резонатор с плоскопараллельными зеркалами ( fi = 0). С Учетом того, что поверхность плоского зеркала является поверхностью равной фазы, рассмотрим влияние отверстий связи на характеристики типов колебаний исследуемого резонатора. Для этого необходимо решать на ЭВМ уравнение (3.75) с учетом — = gi — 0. Результаты этих расчетов можно найти в работе Гю1. Они проделаны для фиксированного диаметра одного из отвер- [c.168]

Таким образом, спектр шумов существенно шревосходит все ре зонансные частоты в колебаниях мощности лазерного излучения.. Спектр шумов выходного лазерного излучения одночастотного одномодового лазера 52, 63—65] -состоит из относительно щиро(кой плавно спадающей полосы шириной [c.87]

Проведённое рассмотрение относится к одномодовому одночастотному лазеру. Квантовые шумы многочастотных или многомодовых лазеров в целом похожи на рассмотренные выше и отличаются только тем, что в шумах многомодовых лазеров появляется дополнительный пик вблизи частоты Qo/2 i[64, 65]. Положение и амплитуда пи ка шумов также определяется соотношением мощностей генерируемых мод и их числом. Однако,. в отличие от АЧХ лазера соответствующей активной модуляции его потерь (или накачки) (см. рис. 3.8, 3.9), в квантовых шумах суммарного выходного излучения наблюдается толыко один низкочастотный лик (ряс. 3.13). Этот факт обусловлен, л э-види-мому, случайным хара1ктером мо- дуляции параметров лазера (поля или инверсии) от источников шумов, при которой наблюдается компенсация флуктуаций мод в суммарном излучении. [c.89]

Задающий генератор, показанный справа на рис. 6.2, работает в непрерывном режиме с выходной мощностью 10...25 Вт. Его излучение одномодовое и плоскопо-ляризованное. Перед входом в первую ступень первого каскада усиления лазерный пучок расширяется с П0М0Щ15Ю телескопа до диаметра 13 мм. Разрядный про-мел уток первой ступени имеет длину 6 м и диаметр 2,5 см, а второй ступени — соответственно 12 м и 3,8 см. Во всех разрядных промежутках первого каскада усиления осуществляется прокачка газовой смеси с помощью [c.233]

Наиболее подробно и тщательно характеристики однонаправленного кольцевого ФРК-лазера в режиме одномодовой генерации изучены в [11]. Выходная мощность в согласии с (4.6) линейно возрастала с накачкой Ьвых = 3 10 /1 (0) и в пределе достигала 40 мкВт. В согласии с теорией (рис. 4.2) наблюдалось линейное смещение частоты излучения генератора с расстройкой резонатора по длине (рис. 4.5), которое отмечалось также в [2]. [c.132]

Режим генерации импульсов в непрерывно накачиваемом одномодовом лазере при активной модуляции добротности резонатора имеет следующие энергетические и временные характеристики частота следования импульсов / л 10 кГц, длительность импульса 100 не — 1 мкс, пиковая мощность Р ах 10 Вт, средняя выходная мощность Р р 1 —10 Вт (заметим Р(,р Рщах /)-Рассматриваемый режим может использоваться и при частотах / < < 10 кГц однако при уменьшении / ниже примерно 5 кГц происходит падение КПД лазера — тем большее, чем меньше I [59, 62]. Как уже отмечалось, частоты / ограничены сверху значением примерно 50 кГц. Наличие верхней частотной границы связано с существованием длительного этапа линейного развития выходного импульса. [c.282]

В идеальном случае излучение должно быть сосредоточено в единственной продольной моде. В некоторых полосковых ДГС-лазерах на GaAs — ALGai ArAs, полученных протонной бомбардировкой, действительно наблюдается одномодовое излучение с выходной мощностью до 3 мВт с одного зеркала. В то же время в других идентичных лазерах наблюдается многомодовая генерация [165]. Отсюда сразу встает вопрос, однородно или неоднородно уширен спектральный профиль усиления. В случае однородного уширения убыль носителей, давших вклад в увеличение стимулированного излучения на одной частоте, компенсируется быстрой термализацией внутри зон. Такая быстрая тер-мализация поддерживает распределения, определяемые квази уровнями Ферми. В случае неоднородного уширения концентрация носителей на длине волны генерации уменьшается и увеличение накачки приводит к возрастанию усиления на других длинах волн, в результате чего возникают другие продольные моды. Таким образом, при однородном уширении нужен другой механизм, ответственный за появление многомодовой генерации. [c.291]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...