ДГС — РО-лазеры (ДГС-лазеры распределение интенсивност

Многомодовые лазеры отличаются тем, что они генерируют и излучают наружу не одну, а несколько (иногда очень большое число) поперечных мод резонатора более высокого порядка, чем нулевая. Эти моды имеют неравномерное (в виде набора пятен) распределение интенсивности излучения в поперечном сечении лучка (см. рис. 3.2). Выражение, описывающее распределение ин- [c.71]

Вышеизложенные эффекты обусловлены спектральной неоднородностью полос люминесценции активных центров. Следует отметить, что в работе лазеров играет существенную роль пространственная неоднородность поля мод резонатора, что проявляется в следующем. В простейшем случае поле моды резонатора можно представить в виде двух плоских волн, бегущих навстречу друг другу. В результате их интерференции распределение интенсивности излучения в резонаторе описывается стоячей волной типа [c.133]

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]

Рис. 35.24. Схема устройства полупроводникового лазера (а) и распределение интенсивности излучения лазера в поперечном сечении (б)

Под энергетической расходимостью излучения лазера понимают плоский или телесный угол при вершине конуса, внутри которого распространяется заданная доля энергии или мощности пучка излучения [88]. Чаще всего расходимость определяют на уровне половинной интенсивности или на уровне, где интенсивность падает в е раз от максимальной величины. Такое определение расходимости справедливо для сравнительно однородного по сечению луча, соответствующего основному типу колебаний (ТЕМ 00 ) резонатора. В случае многомодового излучения говорят о диаграмме направленности, понимая под этим угловое распределение энергии или мощности излучения в дальней зоне пространства, т. е. на таких расстояниях I > от излучателя, когда погрешности в фазах колебаний, складывающихся в точке наблюдения от всех элементарных участков апертуры луча D, малы по сравнению с л. При меньших расстояниях обычно нельзя говорить о диаграмме направленности, так как распределение интенсивности по углам зависит в этих случаях от расстояния I. [c.101]

Для решения вопросов, связанных с практическим применением лазеров, необходимо знать распределение интенсивности излучения в фокальном пятне и размеры этого пятна. [c.103]

Существует довольно простой метод, пригодный только для лазеров непрерывного действия. Излучение лазера фокусируется линзой на поверхности враш,ающегося диска с отверстием, размер которого на порядок меньше диаметра фокального пятна. Во время враш,ения диска часть излучения проходит через отверстие и при помош и поворотного зеркала направляется на приемник излучения, связанный с осциллографом, на экране которого возникают импульсы с длительностью, пропорциональной размерам сканируемой части пятна, а их форма зависит от распределения интенсивности излучения в сканируемом сечении [83]. [c.103]

Аналогичным методом можно измерять поперечное распределение интенсивности излучения по сечению луча, а также угловую расходимость. При этом основным узлом является диск с отверстиями, расположенными по спирали Архимеда. Расстояние между крайними внутренними и внешними отверстиями, число отверстий и их диаметр выбираются в зависимости от сечения луча [24]. Луч лазера направляется на диск так, чтобы отверстия при повороте диска пересекали луч по всему его диаметру. Установленную за диском горизонтальную щель можно плавно перемещать по вертикали, что позволяет исследовать распределение интенсивности в любом горизонтальном сечении луча. [c.103]

Еще одна причина, приводящая к наклону канала, связана с режимом работы лазера и определяется распределением интенсивности по сечению луча. Если по сечению более интенсивной является периферийная часть, то за фокальной плоскостью объектива эта часть луча под некоторым углом к геометрической оси будет производить более активное воздействие и скорость образования канала в этом направлении будет больше, в результате чего образуется канал под некоторым наклоном к поверхности. Данный дефект может быть устранен подстройкой оптического резонатора лазера, более равномерным освещением активного вещества, его заменой и т. д. [c.148]

На рис. 96 показано распределение интенсивности в несфокусированном луче рубинового лазера. Видно, что существуют полосы неправильной формы, на отдельных участках которых имеются зоны с повышенной интенсивностью, приводящей к [c.155]

Рис. 96. Распределение интенсивности в несфокусированном луче рубинового лазера

На рис. 147, б показаны варианты размещения датчиков при реализации данного способа измерения. При использовании для измерения одного датчика его целесообразно поместить в место дифракционной картины, соответствующее точке Л. Однако в случае использования одного датчика сильное влияние на результат измерения оказывают нестабильность мощности излучения лазера и неравномерность распределения интенсивности в поперечном сечении пучка, проявляющаяся при поперечном смещении измеряемого изделия. [c.252]

Анализ выражения (195) позволяет сделать следующие выводы чувствительность растет с уменьшением измеряемого размера (в первом приближении обратно пропорционально его квадрату) и с увеличением числа регистрируемых максимумов, так что для увеличения чувствительности желательно получить и использовать для измерений наибольшее число дифракционных максимумов чувствительность не зависит от интенсивности излучения лазера, и, следовательно, не требуется ее жесткая стабилизация. Кроме того, появляется возможность значительных пространственных смещений измеряемых изделий в пределах лазерного пучка, имеющего неравномерное распределение интенсивности в поперечном сечении. [c.253]

X = 0,63 мкм), имеющие высокую когерентность. Формирователь пучка 2 используется для получения заданной формы и размера поперечного сечения пучка излучения лазера. Обычно он представляет собой телескоп Галилея или Кеплера, но иногда может иметь и более сложную оптическую схему [183]. Формирователь дифракционного изображения 4 представляет собой объектив, служащий для получения дифракционного изображе-жения, соответствующего дальней зоне. Объект измерения 3 обычно располагают перед объективом, так как тогда дифракционное распределение интенсивности в фокальной плоскости инвариантно относительно смещений изделия. При необходимости осуществить измерения в широком диапазоне изменений размеров нужно иметь набор сменных объективов с различным фокусным расстоянием, чтобы обеспечить необходимый размер дифракционной картины в плоскости регистрации. [c.256]

Поскольку дифракционное распределение интенсивности от отверстий имеет вид, аналогичный дифракционному распределению от провода или щели, описанные приборы могут использоваться для контроля их диаметра и формы. Однако освещенность дифракционных максимумов при этом будет значительно ниже. Для увеличения их освещенности целесообразно увеличивать с помощью оптики плотность лазерного излучения в области отверстия, а также использовать более мощные лазеры. Кроме того, возникает необходимость обеспечения линейного сканирования дифракционных колец через их центр, для чего используют вместо щелевой диафрагмы перед фотоприемником точечную диафрагму либо видикон. [c.268]

Измерение указанных параметров возможно по анализу распределения рассеянного волокном когерентного излучения [51, 203, 217, 248]. Однако, если волокно прозрачно для излучения лазера, распределение рассеянного волокном лазерного излучения зависит не только от размеров и формы волокна, но и от других факторов, которые необходимо учитывать структуры поперечного сечения волокна (моноволокна, световоды, трубки, многожильные волокна и т. д.), показателя преломления материала, его однородности и изотропности, а также ориентации плоскости поляризации излучения относительно геометрической оси. Эта зависимость объясняется тем, что часть излучения проходит непосредственно через материал волокна и интерферирует с излучением, рассеянным его поверхностью. Особенности внутренней структуры и свойства материала волокна определяют деформацию волнового фронта излучения, проходящ,его через волокно, и вид результирующего распределения интенсивности рассеянного излучения, по которому судят о геометрических параметрах волокна. . [c.269]

На рис. 163 показаны полученные экспериментальным путем распределения интенсивности рассеянного кварцевым моноволокном излучения Не—Ne-лазера (Я = 6328 А) в указанных зонах. [c.273]

Рис. 163. Распределение интенсивности излучения Не—Ме-лазера, рассеянного кварцевым моноволокном, в зонах / (а), И (б), III

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]

Профиль радиального распределения интенсивности излучения сохраняется по мере удаления от лазера только для гауссовых пучков. Поэтому определение расходимости излучения, как правило, связано с некоторой неопределенностью. Для определения угла расходимости пучков с произвольным распределением интенсивности целесообразно использовать распределение интенсивности в дальней зоне, где сформировалась дифракционная картина лазерного пучка. Это происходит на расстояниях x wq/X. Необходимо отметить, что значения х, удовлет- [c.66]

Рис. 4.8. Распределения интенсивности многолучевого лазера в дальней зоне при некогерентном (а) и когерентном (б) режимах генерации

В качестве иллюстрации на рис. 4.8 приведены снятые в одном масштабе распределения интенсивности в фокальной плоскости линзы при некогерентном (а) и когерентном (б) режимах генерации многолучевого лазера, состоящего из 71 газоразрядной трубки, собранных в сборку диаметром 70 мм с Пз 0,3. [c.132]

Очевидно, что если у молекулы имеется множество вибронных мод, то и число дополнительных спектров флуоресценции будет велико. Они будут существенно затруднять проведение вибрационного анализа в основном спектре флуоресценции. Поэтому дополнительные спектры желательно подавить. Согласно формуле (12.13) интенсивность дополнительного спектра пропорциональна п шь — П ). Если частота возбуждающего лазера Шь попадает в максимум функции распределения п(шь), то величина п(шь - fi ), сдвинутая на fi от максимума, мала и дополнительный спектр флуоресценции будет иметь малую интенсивность, т. е. окажется подавлен. Рис. 5.1 показывает, что такое подавление дополнительных спектров флуоресценции происходит при возбуждении в резонансную область. В этом случае в суммарном свечении доминирует основной спектр флуоресценции, распределение интенсивности в котором совпадает с распределением интенсивности в однородном молекулярном спектре флуоресценции. [c.168]

Широкое использование полупроводниковых лазеров в оптической связи, аппаратуре для записи-считывания с компакт-дисков, лазерных целеуказателж делает весьма актуальной задачу совершенствования соответствуюш,ей оптики. Специфика оптических свойств полупроводниковых лазеров состоит, как известно, в суш,ествеп-ной асимметрии диаграммы направленности излучения, а также в весьма высокой числовой апертуре по одному из сечений пучка. Особую актуальность эта проблема приобретает при построении линий связи с использованием одномодовых волокон. В качестве источников излучения в волоконно-оптических системах связи используются, как правило, лазерные диоды или линейки лазерных диодов видимого или ИК-диапазона. На рис. 6.58 представлен результат измерения распределения интенсивности, формируемого лазерным диодом мощностью 5 мВт и длиной волны 0,67 мкм. [c.463]

Рис. 9.8. к расчету дифракции волны с амплитудой колебаний, и.чменяющейся по волновому фронту (а), фотографии поперечного сечения лазерного пучка с гауссовым распределением интенсивности при разных расстояниях между плоскостью наблюдения и лазером (б, в, г) и фотография, полученная при ограничении лазерного пучка щелью (<3). [c.185]

Для количественных измерений удобнее схема трехволоконного интерферометра (см. рис. 6, б). Луч лазера распределяется между световодами I, 3, 4 в элементе связи 2. Световод 4 подвергается внешнему воздействию, изменяющему фазу фз на входе фазо-анализатора 6. Световоды I и 3 изолированы от внешних воздействий. Настроечный элемент 5 может изменять натяжение волокна световода 1, а следовательно значение фх. По распределению интенсивностей на выходе волокон можно определить величину и знак фазы, т. е. полностью определить внешнее воздействие. [c.63]

Разрешающая способность зависит от времени экспозиции и при длительности облучения 10" с составляет 1000 мм . Магнитные пленки имеют невысокую чувствительность. Основная область их применения — регистрация имп льсных процессов при сравнительно больших энер1иях, например, изучение распределения интенсивности в пучках лазеров и т. п. [c.108]

Управление параметрами лазерного излучения представляет собой процесс, обеспечивающий изменение одного или нескольких параметров, характеризующих луч. К ним относятся мощность излучения для лазеров, работающих в непрерывном режиме, энергия излучения и длительность импульса, определяющие мощность излучения лазеров в импульсном режиме, плотность лучистого потока, угловая расходимость и распределение интенсивности по поперечному сечению пучка, частота или длина волны излучения, поляризация. В ряде случаев необходимо учитывать модо-вый состав излучения и степень когерентности. [c.69]

Управляя мощностью и энергией лазерного излучения, следует регулировать их по возможности плавно в пределах интервалов, необходимых для решения задачи. Для этого прежде всего может быть использована модуляция интенсивности по накачке в газовых лазерах — за счет изменения тока разряда, в инжек-ционных полупроводниках — за счет изменения тока накачки, в твердотельных — за счет изменения тока разряда в лампах. Таким образом, мощность и энергия излучения могут регулироваться в широких пределах, начиная от порога генерации до максимального значения. Однако при изменении интенсивности накачки одновременно с изменением мощности луча изменяются и другие его параметры — модовый состав излучения и распределение интенсивности по поперечному сечению луча. В твердотельных лазерах при изменении энергии накачки сильно изменяется временная структура. [c.70]

Распределение интенсивности излучения на выходной апертуре лазера определяется типом используемого резонатора и модовым составом возбуждаемых в нем колебаний. Его вид для некоторых наиболее часто встречающихся в технологических лазерах случаях приведен в табл. 2.1. В случае одномодовой генерации лазера с устойчивым резонатором на основной моде ТЕМоо это распределение описывается кривой, близкой к распределению Г аусса [c.63]

При генерации на модах высшего порядка распределение, как видно из рис. 1.14, имеет вид пятен или колец. В случае многомодовой генерации распределение интенсивности по выходной апертуре лазера будет определяться конкретным модовым составом и распределением энергии излучения среди этих мод. Варьированием модового состава излучения можно существенно влиять на распределение интенсивности, подбирая его оптимальным образом для конкретных технологических процессов. [c.63]

Как следует из формулы (2.24), ситуация коренным образом меняется, если все лазерные пучки в сборке являются когерентными. В этом случае в фокальной плоскости происходит сложение амплитуд электромагнитного поля, а характерным, определяюшим дифракцию размером становится размер всей сборки D 6. Из-за периодического характера распределения излучения на выходе из лазера в фокальной плоскости возникает дифракционная картина, основной пик распределения интенсивности которой содержит энергию П3Р, сосредоточенную в пятне с размером X/ opt/D 6 5Х. Естественно, что рост числа трубок в этом случае будет сопровождаться пропорциональным ростом мош,ности и плотности мощности в фокальном пятне. Значения S ограничены величиной [c.131]

Пучок, излучаемый Nd YAG-лазером, имеет диаметр D 6 мм, равномерное распределение интенсивности в поперечном сечении и угол расходимости 0d яй 3 мрад. Покажите, что этот пучок не является дифракцио но-ограниченным, и оцените размер пятна Wo для моды ТЕМоо резонатора. [c.476]

Эрмитовы и лагерровы пучки с действитеяьными параметрами. Проведенное в классических работах по теории резонаторов начала 60-х годов ( 2.1) формальное решение интегрального уравнения пустого устойчивого резонатора ( 2.3) привело к обнаружению целого класса световых пучков, форма распределения интенсивности которых остается одной и той же на любом расстоянии от источника. Именно из таких пучков состоят собственные колебания устойчивого резонатора из неограниченных зеркал когда зеркала становятся конечными, структура тех колебаний, которые могут возбудиться при генерации лазера, подвергается лишь незначительной перестройке. [c.33]

Следуя [30] и опуская всякие тонкости, рассмотрим состояние лазера с равномерно возбужденной активной средой, имеющего устойчивый резонатор и генерирующий на одной лишь основной моде. Когда порог генера-Щ1И превышен сравнительно немного, то провал в распределении коэф-фищ1ента усиления по сечению, возникающий под влиянием поля генера-Щ1И, имеет ту же форму, что и распределение интенсивности генерирующей моды кус = кус + Д ус, = —AUqq, где у и ку — как и прежде, [c.184]

К аналогичным последствиям может привести также наличие существенной неравномерности распределения интенсивности по сечению резонатора (например в случае генерации на низшей поперечной моде устойчивого резонатора). Рассмотрение всех этих ситуаций завело бы нас слишком далеко поэтому в дальнейшем будем полагать, что распределение интенсивности по сечению резонатора является по тем или иным причи нам достаточно равномерным. Бпредь будем считать также, что спектральная селекция отсутствует и лазер генерирует на большом числе аксиальных мод (что обычно в таких случаях и имеет место). Тогда можно пренебречь интерференцией следующих навстречу друг другу пучков и приравнять / просто сумме плотностей этих пучков. Отсутствие голографической решетки в среде стирает различия между средним и эффективным значениями показателя усгаения (см. 3.3), и условие стационарности генерации приобретает простейший вид / ехр[2( ус — Oq)1] = 1 [c.191]

Единственным заметным отличием временных характеристик излучения лезеров на неодимовом стекше с неустойчивыми резонаторами от характеристик работающих в пичковом режиме (гл. 3) аналогичных лазеров с плоскими резонаторами явилось сокращение длительностей пичков [62] это является следствием более быстрого установления колебаний ( 3.3). Интегральные по времени спектральные характеристики при устойчивых и плоских резонаторах оказались неразличимыми. Это и неудивительно спектральное распределение излучения является, по существу, распределением интенсивности между модами с различными аксиальными индексами ( 3.3). Во всей центральной зоне неустойчивого резонатора (область / на рис. 3.15), играющей основную роль в механизме генерации, имеют место те же интерференция двух встречных пучков и образование стоячих волн, что и в плоском резонаторе. Поэтому механизм пространственной конкуренции аксиальных мод в резонаторах обоих типов одинаков, несмотря на то, что в устойчивом резонаторе периферийная часть активного элемента (область//на том же рисунке) заполнена излучением, распространяющимся только в одну сторону (см. также в 4.4 о проблеме спектральной селекции в кольцевых резонаторах). [c.212]

Сферой применения этой схемы являются лазеры с умеренным числом Френеля и одновременно значительным усилением в среде, которое делает достижение одномодовой генерапии с помощью устойчивых или плоских резонаторов невозможным ( 3.3). Насколько важно на практике определенное сглаживание распределения интенсивности за счет селекции (некоторые данные об этом приведены в [32]), пока неясно однако и цена, которой достигается данный эффект, здесь ничтожна. [c.220]

Указанная способность сохраняется и при крупномасштабных аберрациях, поэтому, если они незначительны, в приципе можно ставить гибкое зеркало и вне резонатора, исправляя форму волнового фронта вьпиед-шего из лазера пучка. Значительные аберрации способны привести к существенной неравномерности распределения интенсивности по сечению и к ухудшению использования возбужденной среды. Этого внешней фазовой коррекцией уже не исправишь, поэтому лучше всего осуществлять ее прямо внутри резонатора. [c.250]

Рис. 6.22. Схема экспериментальной установки для генерации мощных пикосекундных импульсов 1 — задающий генератор, выполненный в виде YAG Nd + лазера с активной синхронизацией мод, 2 — волоконный световод длиной 1,4 км, 3 — регенеративный усилитель, 4 — двухпроходный решеточный компрессор приведены временные распределения интенсивности и частоты в характерных точках схемы [72]

Усилитель. Проблемы разработки и расчета характеристик усилителя в лазерной системе, в том числе и на основе газов, возникают прежде всего тогда, когда от этой системы необходимо получить более короткие и более интенсивные импульсы излучения, чем при использовании одного генератора с применением техники модуляции добротности и сихронизации мод. Кроме этого усилитель широко используется в лазерных системах с частотной селекцией и селекцией пространственного распределения поля излучения. В таких системах исходное излучение формируется задаюш,им генератором небольшой мош,ности, в кототом разработанными методами селекции частоты и пространственного распределения сравнительно легко добиваются заданных характеристик излучения. Роль усилителя в такой системе сводится к усилению полученного от задаюш,его генератора излучения до нужного уровня мош,ности, причем искажения, вносимые усилителем во все характеристики исходного сигнала, не должны превышать пределов точности их экспериментальных определений. В этом разделе мы остановимся на анализе и расчете характеристик молекулярных газовых усилителей (МГУ) излучения СОа-лазера. Это опять же связано с широким кругом прикладных задач, в которых используют такие системы, начиная от лазерного термоядерного синтеза и прикладной нелинейной оптики в ИК-Диапазоне и кончая современной технологией. Сразу отметим, что весь алгоритм этого анализа и расчета может быть использован при разработке усилителя на любых газах с возбуждением его активной смеси электрическим разрядом. Обш,ей схемой анализа МГУ можно считатьструктурнуюсхему для лазеров (см, рис. 2.3). Для задач усилителя в ней исключается из описания Резонатор и вместо уравнения, описываюш,его режим генерации, в блоке Mil в полуклассическую модель вместо (2.21, г) и в балансную модель вместо (2.22, в) вводятся уравнения, описываюш,ие прохождение излучения в среде усилителя, а именно [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...