Лазер энергия

На рис. 9.8, а двумя стрелками показаны два виртуальных перехода атома цезия из состояния 65 в состояние 9D, происходящие при поглощении двух фотонов излучения рубинового лазера (энергия каждого фотона Й.со = [c.227]

Измерительная аппаратура. Термоэлемент 10 (рис. 116), соединенный с чувствительным гальванометром 11, используют для измерения энергии излучения лазера. Энергию импульса в джоулях определяют по показаниям гальванометра с помощью градуировочной кривой. [c.300]

Более дешевыми являются лазеры, в которых в качестве рабочих активных элементов используются стеклянные стержни с добавкой неодима. В настоящее время они более широко применяются при выполнении технологических процессов, чем лазеры на рубине. Характеристики некоторых лазеров на неодимовом стекле приведены Б табл. 3. Также, как и для рубиновых лазеров, энергия излучения лазеров на стекле может изменяться в очень широких пределах — от долей до сотен джоулей. Эффективность работы таких лазеров выше эффективности работы рубиновых. [c.35]

Получены следующие характеристики лазера энергия задающего генератора 5—7 мДж длительность импульса генератора 20 не энергия с выхода усилителя 0,3—0,4 Дж длительность импульса 15 не после удвоения частоты энергия 0,1 Дж, длительность импульса 12 НС. Частота повторения импульсов до 24 Гц. [c.156]

Подводимая к излучателю лазера энергия накачки (или мощность Рн) оценивается электрической энергией или мощностью, непосредственно затрачиваемой на питание лампы. [c.9]

Таким образом, эффективность доплеровских лидаров с гетеродинным приемом, без учета условий распространения зондирующих импульсов и их эхо-сигналов в атмосфере, зависит от возможности смешения частот эхо-сигнала и гетеродина, при котором на всей площади детектора они должны быть строго в фазе друг с другом и иметь одну и ту же поляризацию. Это значит, что их волновые фронты должны быть согласованы. Указанные условия предъявляют весьма высокие требования к стабильности излучения лазера на СО2. С другой стороны, мощность сигнала гетеродина должна превышать пороговую (см. (4.22)) и быть при этом такой, чтобы не произошло радиационного разрушения детектора, к качеству которого также предъявляются высокие требования. Наконец, чем большую дальность зондирования необходимо получить, тем большей энергетикой должен обладать используемый СОг-лазер (энергия в импульсе, частота следования, средняя мощность излучения). [c.128]

Как и в случае стационарной генерации, существует оптимальное значение внешней нагрузки для лазера, т.е. оптимальное значение г , и, следовательно, коэффициента пропускания выходного зеркала Г, при котором выводимая из резонатора лазера энергия гигантского импульса максимальна. Оптимальное значение определится путем максимизации в ыхо дно й мо щно сти [c.32]

Светолучевая (лазерная) обработка основана иа тепловом воздействии светового луча высокой энергии иа поверхность обрабатываемой заготовки. Источником светового излучения служит лазер — [c.413]

Вынужденное излучение происходит при столкновении кванта с электроном, находящимся на верхнем энергетическом уровне и отдающим квант энергии при переходе на нижний уровень. Усиление света получается за счет того, что первый квант, т. е. квант-возбудитель, после столкновения с атомом не исчезает, а сохраняется и дальше летит вместе с вновь рожденным квантом. Затем каждый из этих двух квантов сталкивается с одним атомом, а потом с восьмью, шестнадцатью и т. д., пока не кончится их путь в активном веществе. Так что чем длиннее будет этот путь, тем более мощную лавину квантов, т. е. более мощный луч света, вызывает первый квант. А так как первоначальный импульс света заключает в себе не 1 квант, а множество, то и лавина квантов становится мощной. Поэтому в твердотельных лазерах активное вещество используется в виде узких длинных призм, цилиндров, т. е. в виде стержней, длина которых примерно в 10 раз больше толщины. [c.294]

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]

Лазерную резку материалов осуществляют как в импульсном, так и в непрерывном режиме. При резке в импульсном режиме непрерывный рез получается в результате наложения следующих друг за другом отверстий. Наиболее широкое применение получила резка тонкопленочных пассивных элементов интегральных схем, например, с целью точной подгонки значений их сопротивления или емкости. Для этого применяют импульсные лазеры на алюмо-иттриевом гранате с модуляцией дробности, лазеры на углекислом газе. Импульсный характер обработки обеспечивает минимальную глубину прогрева материала и исключает повреждение подложки, на которую нанесена пленка. Лазерные установки различных типов позволяют вести обработку при следующих режимах энергия излучения 0,1. .. 1 МДж, длительность импульса 0,01. .. 100 мкс, плотность потока излучения до 100 мВт/см, частота повторения импульсов 100. .. 5000 импульсов в 1 G. В сочетании с автоматическими управляющими системами лазерные установки для подгонки резисторов обеспечивают производительность более 5 тысяч операций за 1 ч. Импульсные лазеры на алюмо-иттриевом гранате применяют также [c.299]

Местное расплавление соединяемых частей при лазерной сварке осуществляют энергией светового луча, полученного от оптического квантового генератора — лазера. [c.4]

Площадь нагрева электронным лучом может быть по сравнению с газовым пламенем и дугой в 1000 раз меньше (см. табл. 1), при плотности энергии в 1000 раз большей. При использовании фотонного луча эта разница еще значительнее. Высокая плотность энергии в малом пятне нагрева определяет основные преимущества при сварке электронным лучом и лазером — выгодную форму проплавления (ножевая, кинжальная) и возможность получения прецизионных соединений. Вместе с тем при сварке глубоко внедренным лучом возникают дополнительные трудности большая опасность пор и горячих трещин, колебания глубины проплавления и подрезы. [c.15]

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]

На рис. 9.9, а показаны семь виртуальных переходов, отвечающие семифотонной ионизации атома ксенона излучением рубинового лазера. Энергия ионизации атома в семь раз превышает в данном случае энергию фотона лазерного излучения. Схема опыта по наблюдению этого явления приведена на рис. 9.9, б. Излучение лазера / фокусируется в объем камеры 2, содержащей пары ксенона. Внутри камеры создается электрическое поле 3, которое вытягивает образующиеся ионы к электронному умножителю 4. Сам факт регистрации ионов ксенона служил доказательством того, что семифотонная ионизация действительно происходила. [c.228]

Достижимые в рубиновых лазерах энергии излучения позволяют проводить с их помощью самые различные технологические процессы (сверление, скрайбирова-ние, термоупрочнение). Эффективность использования импульсных твердотельных лазеров в промышленности в большой степени зависит от возможной частоты следования импульсов генерации. Эта частота определяется скоростью охлаждения кристалла, зависящей прежде всего от его температуропроводности и поперечного размера. Для рубиновых лазеров с характерным радиусом стержней / ст 0,3...0,5 см время их охлаждения за счет теплопроводности составляет [c.176]

Метод разгрузки резонатора позволяет вывести энергию, накопленную в лазере, за время, равное времени полного прохода резонатора. Идею этого метода можно понять при помощи рис. 5.47. На этом рисунке изображен резонатор, составленный из зеркал с коэффициентом отражения 100 %, а выходной пучок выводится с помощью устройства специального типа. Коэффициент отражения R = R t) этого устройства до определенного момента времени равен нулю, а затем резко возрастает до 100 %. Таким образом, это устройство за два прохода выведет из резонатора (разгрузит резонатор) всю циркулирующую в лазере энергию. Впрочем, если коэффициент отражения R устройства переключается на величину, меньщую чем 100%, то [c.323]

Лазеры на HF могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме. В импульсных лазерах атомарный фтор создается за счет столкновений между донорами фтора и электронами, образующимися либо за счет электрического разряда, либо с помощью дополнительного генератора электронного пучка. В промышленных приборах в качестве донора фтора применяется молекула SFe и используется электрический разряд. Схема накачки аналогична схеме TEA СОг-лазера (рис. 6.21) при этом для создания более однородного разряда используется также УФ-предыонизация. Однако выходная энергия такого устройства значительно ниже, чем поступающая в лазер энергия электрической накачки. Отсюда следует, что в данном лазере лишь часть выходной энергии берется из энергии химической реакции. Однако заметим, что при использовании молекулярного фтора вместо SFe возникает цепная реакция и выходная энергия лазера может существенно превосходить энергию электрического разряда. В этом случае лазер с большим основанием можно считать химическим. В непрерывных лазерах и при высоких мощностях (как, например, в системах, применяемых в военных целях) используется молекулярный фтор. Фтор подвергается тепловой диссоциации в плазмотронном нагревателе и затем истекает через сверхзвуковые сопла (до чисел Маха около 4). Затем в поток подмешивается молекулярный водород, чтобы вступить в цепную реакцию, описываемую уравнениями [c.400]

Получены следующие рабочие характеристики рубинового лазера энергия излучения задающего генератора 30 мДж энергия на выходе двухпроходного усилителя 0,1 Дж частота повторения импульсов 6 Гц длительность импульсов в режиме модуляции добротности 50 НС. [c.154]

Учитывая, что основные значения J (г) сосредоточены в окрестности г=0, из (1.1.10) можно сделать вывод, что основная излученная лазером энергия попадает в область с размером 2Дго [c.10]

Изучение особенностей работы твердотельного лазера, связанных с его термооптикой, требует знания процессов преобразования подводимой к лазеру энергии и закономерностей формирования тепловых полей в лазерных активных элементах. Решения задач по определению распределения энергии по различных каналам ее преобразования и тепловых полей в элементах излучателя конкретного лазера сложны и должны проводиться для каждой системы в отдельности. Общие методики расчетов тепловыделения в активных элементах и тепловых полей в них изложены в работах [9, 77]. Ниже приводятся характерные для промышленных неодимовых лазеров составляющие энергетического баланса излучателя и формулы для расчета полей температуры, напряжений и деформаций в активных элементах наиболее типичных форм. Эти сведения могут быть полезными для инженеров-разработчиков при проведении оценочных расчетов. [c.9]

Технологические операции Наимеиоваиие установки или тип лазера Активный элемент Временной режим работы лазера Энергия им- пульса излуче- ния, Дж Мощ- ность излуче- ния (сред- няя). Вт Длительность импульса излучения. с Расходимость излучения. рад Частота повторения импульсов, Ги [c.114]

В [20, 30] исследовалась прозрачность малого объема аэрозоля в поле мощного СОг-лазера на различных X, равных 10,6, 0,63, 0,44 мкм. Струя квазимонодисперсного аэрозоля с высокой концентрацией частиц (- 10 см ), получаемых с помощью ультразвукового генератора аэрозоля [30], подавалась в область фокусировки СОг-лазера. Энергия импульса составляла 5 Дж, общая длительность - 2,5 мкс. Длительность переднего фронта импульса равнялась 5 10- с. Максимальная интенсивность достигала 10 Вт см 2. Ширина струи аэрозоля не превышала области перетяжки каустики фокусирующей системы, чем обеспечивалась высокая степень однородности излучения в исследуемом аэрозоле. Временное разрешение каналов регистрации видимого излучения составляло 2 10 с, а инфракрасного — 3 10" с. Исследовался монодисперсный аэрозоль двух радиусов aoi = l,3 мкм и ао2 —2,7 мкм. Высокая начальная прозрачность для =10,6 мкм (7 10,6 0,8) обеспечивала квазиоднородность энергетических условий вдоль оси распространения и, таким образом, возможность извлечения из измерений прозрачности информации об эффективном спектральном коэффициенте ослабления малого аэрозольного объема сГ =— nTi/L, где Тх — спектральная прозрачность среды, L — линейный размер области в каустике, занятой аэрозолем. [c.123]

Обычно исходная смесь O2-N2 получается сжиганием СО в воздухе в специальной камере сгорания. Химический кпд, т. е. отношение между испущенной лазером энергией и энергией, освобожденной при горении, составляет около 0,5%. Полученная мощность — около 5 киловатт на килограмм газа в секунду. Так как такие лазеры применимы в промышленности и особенно в военных целях, информация о дальнейшем увеличении их кпд держится в секрете. Известно, однако, что лазер такого типа, созданный компанией Авко Эверетт , уже превзошел мощность 135 киловатт в непрерывном режиме. Вполне возможно, что и большие мощности достигнуты или почти достигнуты. [c.38]

Существенная разница между лазером и другими источниками света состоит в том, что для лазеров подбираются такие вещества, атомы которых переходят из возбужденного состояния в основное не сразу, а через некоторое промежуточное состояние (так называемое метастабиль-ное состояние), причем атомы остаются в этом состоянии до тех пор, пока они не будут вынуждены перейти в основное состояние. Длина волны излучаемого света при переходе из метастабильного состояния в основное точно равна длине волны света, благодаря которому этот переход стал возможен. Таким образом, с помощью дополнительной подсветки мы вынуждаем атомы излучать свет отсюда и термин вынунеденное излучение . Другими словами, в лазерах энергия накапливается в атомах, а затем освобождается в виде монохроматического излучения при переходе атомов из метастабильного состояния в основное. [c.41]

Выходящая из лазера энергия сосредоточена в узком, почти нерасходящемся пучке, размеры которого составляют 10—12 угловых минут [34, 39]. [c.23]

В качестве источника теплоты при электрической сварке плавлением можно использовать различные источники — электрическую дугу (электродуговая сварка), теплоту шлаковой ванны (электрошлаковая сварка), теплоту струи ионизированных газов холодной пла. злгы (плазменная сварка), теплоту, выделяемую в изделии в результате преобразования кинетической энергии электронов (электронно-лучевая сварка), теплоту когерентного светового луча лазера (лазерная сварка) и некоторые другие. [c.4]

Технологическое оборудование для сварки когерентным световым лучом квантового генератора (лазера) или лазерной срарки используют в радио- и электронной промышленности. Благодаря острой фокусировке возможно сосредоточение очень большой тепловой энергии на площадках, измеряемых сотыми и тысячными долями миллиметра. Принципиально возможно создание лазера, пригодного для сварки очень толстого металла, но процесс плавления металла становится в этом случае практически неуправляемым. Поэтому в настоящее время лазерную сварку применяют для соединения металла сверхмалых толщин (металлическая фольга), проволок малого диаметра и т. п., т. е. изделий, которые не требуют разделки кромок. Основные типы сварных соединений — нахлесточные и стыковые. [c.16]

Основными параметрами луча лазера являются его мощность, длительность импульса и диаметр светового пятна на свариваемой поверхности, Расфокусировка луча также влияет на глубину проплав-ленпя основного металла. При положительных расфокусировках глубина проплавления изменяется более резко. Поглощение световой энергии основным металлом зависит от состояния его по- [c.69]

Материал лазера Режим работы Дли- на ВОЛ- НЫ, мкм Максимальная частота слсдоиа-ни)1 импульсов,, Гц Длительность им-1[ульсои, мс Пиковая выходная мощность, кВт Энергия в импульсе, Дж Энер- гия кванта н.члу- чения, эВ [c.167]

Угол расхождения луча 0 пропорционален д,лине волны излучения, и таким образом лгинимальн1.1е размеры пятна также возрастают нронорциональио увеличению длины волны. Предельная плотность энергии от твердотельного лазера в 100 раз выше, чем от газового лазера (длина волпы, а следовательно, и о увеличиваются в 10 раз). [c.169]

Д.ИЯ сварки полупроводниковых материалов, пмеюпщх различную ншрину запрещенной зоны w-i и ш.,), выбирают лазер с энергией квантов Wji, отвечающей условию < Уц <С w. . [c.169]

Низкотемпературная плазма (температура IOOOK) находит применение в газоразрядных источниках спета и в газовых лазерах, в термоэлектронных преобразователях тепловой энергии в электрическую и Б магиитогидродннамических (МГД) генераторах. [c.290]

Обработка материалов лазерным луч м. Направим на поверхность какого-то материала, например металла, луч мощного лазера. Вообразим, что интенсивность излучения постепенно растет (за счет увеличения мощности лазера или за счет фокусирования излучения). Когда интенсивность излучения достигнет необходимого значения, начнется плавление металла. Вблизи гюверхности, непосредственно под световым пятном, возникает область жидкого (расплавленного) металла. Поверхность, отграничивающая эту область от твердого металла (ее называют поверхностью расплава), постепенно перемещается в глубь материала по мере гюглощення им световой энергии. При этом площадь поверхности расплава увеличивается и, следовательно, теплота начинает более интенсивно проникать в глубь материала за счет теплопроводности. В результате устанавливается поверхность расплава (рис. 18.3, а). [c.295]

Получение отверстий лазером возможно в любых материалах. Как правило, для этой цели используют импульсный метод. Производительность достигается при получении отверстий за один импульс с больиюй энергией (до 30 Дж). При этом основная масса материала удаляется из отверстия в расплавленном состоянии под давлением пара, образовавшегося в результате испарения относительно небольшой части вещества. Однако точность обработки одноимлульсным методом невысокая (10. .. 20 размера диаметра), Максимальная точность (1. .. 5 %) и управляемость процессом достигается при воздействии на материал серии импульсов (многоимпульсный метод) с относительно небольшой энергией (обычно 0,1. .. 0,3 Дж) и малой длительностью (0,1 мс н менее). Возможно получение сквозных и глухих отверстий с различными формами поперечного (круглые, треугольные и т. д.) н продольного (цилиндрические, конические и другие) сечений. Освоено получение отверстий диаметром 0,003. .. 1 мм при отношении глубины к диаметру 0,5 10. Шероховатость поверхности стенок отверстий в зависимости от режима обработки и свойств материала достигает/ а — 0,40. .. 0,10 мкм, а глубина структурно измененного, или дефектного, слоя составляет 1. .. 100 мкм. Производительность лазерных установок при получении отверстий обычно 60. .. 240 отверстии в 1 мин. Наиболее эффективно применение лазера для труднообрабатываемых другими методами материалов (алмаз, рубин, керамика и т. д.), получение отверстий диаметром мепее 100 мкм в металлах, или под углом к поверхности. Получение отверстий лазерным лучом нашло особенно широкое применение в производстве рубиновых часовых камней и алмазных волок. Например, успешно получают алмазные волки на установке Квант-9 с лазером на стекле с примесью неодима. Производительность труда на этой операции значительно увеличилась по сравнению с ранее применявшимися методами. [c.300]

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Лазеры — это генераторы света (квантовые генераторы оптического диапазона). В основу их работы положено усиление электромагнитных колебаний при помощи индукцированного излучения атомов (молекул). Лазерное излучение монохроматично, распространяется очень узким пучком и характеризуется чрезвычайно высокой концентрацией энергии. Для промышленных целей применяют лазеры, у которых в качестве активных тел, т. е. источников генерируемого излучения, служат 1) твердые тела (твердотельные лазеры) рубины, иттрий-алюминиевые гранаты (ИАГ) и стекла, активированные неодимом [c.225]

Установка состоит из рабочего тела /, лампы накачки 2, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направляется с помощью оптической системы 3 на свариваемое изделие 4. Мощность твердотельных лазеров невелика — 0,015—2 кВт. Газовые лазеры обладают более высокой выходной мощностью, работают в непрерывном и импульснсш режимах и по своим технологическим возможностям становятся конкурентно-способными с электронно-лучевой сваркой. [c.17]

Сравнение критериев е и для однопроходной сварки стали показывает, что е с уменьшением интенсивности источника возрастает примерно от 3...5 Дж/мм для лазерной сварки до 200... 400 Дж/мм для газового пламени. В то же время общие затраты энергии Eэлектронного луча (площадь изделия 500 мм ) и к. п. д. лазера ( 0,1%), в сотни и тысячи раз выше для этих источников, чем для свободной дуги в аргоне или для газового пламени (рис. 1.9). [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...