Энергетические характеристики лазеров

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРОВ [c.51]

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПОРОГОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРОВ НА [c.57]

Однако в настоящее время этот способ нагрева имеет существенный недостаток нестабильность выходных энергетических характеристик лазера, обусловленная пространственной и временной неоднородностью лазерного излучения. Это связано с тем, что генерация излучения происходит не по всему сечению кристалла, а в отдельных его участках и вызывает появления в зоне нагрева так называемой мозаичной структуры и резкой неравномерности распределения температуры в пятне. [c.216]

Искажения оптического пути в элементах резонаторов весьма сильно влияют на структуру типов колебаний и в связи с этим — на диаграмму направленности лазерного излучения, распределение его интенсивности в поперечном сечении лазерного пучка, состояние поляризации генерируемого света, а также на энергетические характеристики лазера (см. пп. 2.1 и 2.2). [c.6]

Рис. 2.29. Энергетические характеристики лазера с пластинчатым активным элементом а — схема лазера б — суммарная энергия импульса /) и энергии, соответствующие X (2) и I/ (З)-поляриза-циям линии 4 и 5 — компоненты лучевой матрицы эквивалентных резонаторов Ау и Ах

Теоретическому исследованию геометрической эффективности отражателей ю, определяемой отношением потока, падающего на поверхность активного элемента, к потоку от лампы, посвящен ряд работ [57, 80]. Аналитические выражения для а позволяют выявлять тенденции изменения параметров лазера при вариации размеров элементов и дают возможность оценивать энергетические характеристики лазера. [c.121]

Энергетические характеристики лазера [c.128]

При оценке влияния нагрева активной среды на спектрально-временные и энергетические характеристики лазера (см. п. 2.3) также отмечалась целесообразность ограничения допустимого диапазона температуры активной среды для обеспечения стабильности средней мощности (энергии) излучения и длины волны генерации. [c.159]

Естественно, эффективное управление выходными энергетическими характеристиками лазера обеспечивается в наибольшей мере тогда, когда временная расстройка между дополнительным импульсом тока и основным (импульсом возбуждения) меньше времени жизни метастабильных уровней. При оптимизации ЛПМ указанная временная расстройка составила не более 1 мкс. Кроме того, с точки зрения стабилизации параметров плазмы активной среды оптимальным является такой режим работы лазера, когда мощность, потребляемая от сети при генерации (при отстающем дополнительном импульсе), равна мощности, потребляемой лазером при гашении генерации (при опережающем дополнительном импульсе). Этот режим достигается путем регулирования фазы и амплитуды дополнительного импульса. [c.274]

В заключение раздела приведем характерные энергетические параметры лазеров на неодимовом стекле (табл. 2,6). Приведенные в таблице цифры призваны дать представление о современном уровне энергетических характеристик лазеров, построенных на современных отечественных неодимовых стеклах, и позволяют сориентироваться в вопросе реализации требуемой энергетики. Дальнейшее совершенствование энергетической эффективности лазеров на неодимовом стекле возможно за счет повышения эффективности источников накачки (в частности, селективно излучающих), поиска возможности сенсибилизации неодимовых стекол, подавления суперлюминесценции и т. п. Можно полагать, что для лазеров на неодимовом стекле в перспективе вполне достижимы КПД порядка 10— 15 %. [c.118]

Из рисунка видно, что самофокусировка не только изменяет форму светового импульса, но и ограничивает его пиковую мощность. Вопрос ограничения мощности генерируемого излучения за счет самофокусировки имеет большое значение при оценке предельных энергетических характеристик лазеров [128, 129]. Самофокусировка ограничивает интенсивность генерируемого излучения на [c.385]

Для более эффективного использования энергетических характеристик СО 2-лазера свариваемые металлы покрывают тонкой пленкой хорошо поглощающего материала, например графита. В [168] приведены результаты сварки материалов с большим коэффициентом отражения при нанесении на них тонкой пленки других металлов, хорошо поглощающих лазерное излучение например, была произведена сварка пластин меди толщиной 0,48 мм, покрытых пленкой чистого никеля толщиной 0,04 мм (рис. 88, а, б). Видно, что плавление происходит по всей глубине свариваемого шва и при этом требуется лазерной энергии в три-четыре раза меньше, чем при сваривании пластин из чистой меди. На рис. 88, в показаны результаты сваривания цилиндров из нержавеющей стали. [c.137]

Устойчивость плазмы очень часто определяет предельные энергетические и пространственные характеристики лазеров и поэтому является одним из основных критериев пригодности конкретного разряда для возбуждения среды. [c.85]

Наиболее актуальными задачами квантовой электроники с точки зрения развития лазерной технологии являются расщирение спектрального диапазона генерации лазеров, предназначенных для решения проблем селективной технологии, а также повышение энергетических характеристик лазерных устройств, необходимое для расширения возможностей и роста эффективности термической лазерной технологии. [c.182]

Как правило, требования к угловым и энергетическим характеристикам излучения управляемых лазеров являются самыми стандартными. Кроме того, подавляющая часть управляющих элементов лучше справляется со своими функциями при малой расходимости излучения. Именно поэтому изложенные в 4.1 критерии выбора одного из основных типов резонаторов в значительной степени сохраняют свою силу. [c.225]

Комбинированная синхронизация мод. При использовании метода пассивной синхронизации мод пикосекундных лазеров достигаются меньшие длительности импульсов и большая стабильность параметров излучения, а при активной синхронизации мод — более высокие энергетические характеристики. Одновременное использование обоих подходов в схемах синхронной накачки пикосекундных лазеров приводит во многих случаях к оптимальным результатам [28]. [c.253]

Во Вторых, отсутствие надежной, унифицированной элементной базы, позволяющей в разработке и конструировании лазера как прибора использовать то общее, что присуще любому типу лазеров (например, юстировочные узлы зеркал резонаторов и активных элементов, всякого рода подвижки и т. д.). Поэтому процесс разработки лазера как прибора на сегодняшний день — это дорогостоящий процесс моделирования, иногда граничащий с искусством. Если учесть тот факт, что уже сегодня многие прикладные задачи требуют от лазеров и лазерных систем заданных характеристик излучения (временная и пространственная структура излучения при соответствующем уровне энергетических характеристик), то совершенно очевидно, что необходимо искать другие, более совершенные, чем существующие, методы расчета и проектирования лазеров. Такими методами в ближайшем будущем должны стать методы расчета и проектирования лазеров и лазерных систем, построенные по принципу прямых и обратных задач с реализацией этих задач при помощи ЭВМ. Под прямой задачей разработки и конструирования лазера мы будем понимать задачу определения выходных характеристик лазера или лазерной [c.4]

Интересным случаем когерентного взаимодействия является также определяемое условие (1.104) и ограничение длительности импульсов (1.105), что при существующем уровне развития вычислительной техники может существенно затруднить использование ЭВМ, как это будет видно из нижеизложенных особенностей численных методов расчета. Кроме того, существует ряд аналитических решений, описывающих эффекты когерентного взаимодействия. Однако при расчете и проектировании лазеров и лазерных систем основными задачами являются определение и анализ их энергетических характеристик. Большинство из них будет определяться некогерентными взаимодействиями, которые проявляются при At > 10" с. При этом можно осуществить переход от уравнений, описывающих когерентные взаимодействия, к уравнениям некогерентного взаимодействия. При выполнении условий (1.104) и (1.105) из уравнения (1.101) следует [c.30]

На современном уровне развития методов математического описания лазеров и, в особенности, процессов в активной среде можно выделить ряд типовых задач, для которых формулируются основные рекомендации по их решению с использованием типовых схем вычислений. В случае более сложных задач, возникает множество новых особенностей, связанных с выбором расчетной схемы, необходимых величин, шага вычислений, нормирующих коэффициентов, проверкой сходимости, аппроксимации и устойчивости решений. К числу задач, допускающих использование стандартизованных методов, алгоритмов и программ, можно отнести 1) генерацию или усиление стационарного или импульсного излучения в возбужденной двухуровневой активной среде в приближении плоской волны 2) приближенный расчет энергетических характеристик генерации, основанный на использовании вероятностного метода с упрощающими приближениями 3) расчет эффективности получения гармоник и суммирования частот с принятием распространенных для этого случая упрощений, в частности таких, как приближение заданного поля 4) расчет характеристик излучения, распространяющегося в световодах, в частности, с учетом нелинейности показателя преломления их материала. [c.37]

Рассмотрим результаты расчета на ЭВМ энергетических характеристик некоторых конкретных типов лазеров с оптической накачкой излучением СОз-лазера. [c.155]

Для того чтобы получить наглядные и простые выражения для пороговой энергии накачки и затем энергии излучения лазера (за импульс), примем форму импульса накачки прямоугольной. Для наиболее часто используемых колоколообразных импульсов накачки всегда можно найти эквивалентный по энергетическим характеристикам аппроксимирующий прямоугольный импульс. Кроме того, нередко и на практике применяют прямоугольные импульсы накачки. С учетом этого для описания изменения концентрации инверсии населенности рабочих уровней лазера и соответственно коэффициента усиления активной среды Кл для всего импульса накачки можно использовать выражения, полученные для случая непрерывной накачки [c.61]

Кроме стационарных значений населенностей уровней во времени, необходимыми для практики являются и временные зависимости населенностей, включая и Ne. С учетом рассмотренных выше приближений можно получить достаточно точные простые выражения для численных оценок энергетических характеристик лазера. Значения Ni и N2 можно по-прежнему считать постоянными и равными своим относительно большим начальным значениям Л/ 2 Л 2 . В противоположность этому начальные значения N3 и Ni (накачки еще нет) равны нулю (см. рис. 1.14) и под воздействием накачки сильно меняются, приобретая ненулевые значения. Особый интерес для практики представляет временное поведение концентрации населенности метастабильного уровня Nsit). Чтобы найти в явном виде Л з(0. сложим уравнения 1.10в и l.lOr [c.32]

Поляризационные и энергетические характеристики лазеров с термически деформированными активными элементами. Выше уже отмечалось, что в лазерах с пространственно неоднородной анизотропией возникают две подсистемы мод, отвечающих собственным состояниям поляризации резонатора, причем конфигурации эквивалентных резонаторов, соответствующих указанным подсистемам, являются различными (и это различие тем больше, чем больше величина термооптической характеристики Q), характеризуемыми своими ЛВСЛ-матрицами. При изменении геометрических параметров резонатора (кривизны зеркал, расстояния между элементами резонатора) либо параметров неодно-родно-анизотропного элемента (например, при вариации мощности накачки) оба эквивалентных резонатора будут изменяться, а изображающие их точки на ЛЛ-плоскости параметров резонатора станут прочерчивать линии, расстояние между которыми пропорционально величине Q. Очевидно, что наибольшее различие в характеристиках мод этих двух резонаторов (объемов, занимаемых модами, собственных частот, формы волновых поверхностей) будет вблизи границы устойчивости, в особенности тогда, когда один из них попадет в устойчивую, а другой— в неустойчивую область [см. условие (2.6)]. При этом будут заметно различаться для этих двух резонаторов и условия [c.95]

Рис. 2.30. Энергетические характеристики лазеров с цилиндрическим активным элементом из стекол ГЛС-2 и КГСС-1080 /) ГЛС-1 (2) [91]

На рис. 2-30 приведены энергетические характеристики лазеров с симметричным резонатором, расстояние между плоскими зеркалами которого удовлетворяло условию устойчивости 0,64 AD 0,9. Из рисунка следует, что для лазеров с активными элементами из стекол, характеризуемых одинаковыми величинами Q (ГЛС-2, КГСС-1080), зависимости энергии излучения от мощности накачки совпадают в случае использования стекол, обладающих большими значениями Q (ГЛС-1), наблюдается более быстрый спад энергии. Вместе с тем ясно, что при- [c.98]

Здесь же обратим внимание на следующее обстоятельство [51]. Все существующие методы определения оГо можно разбить на две группы —спектроскопические и генерационные (лазерные), В спектроскопических методах (в том числе и в методе Джадда — Офельта) Оо определяется по спектрам поглощения и люминесценции с использованием соотношения вида (1.20), Генерационные методы определения Оо основаны на измерениях энергетических характеристик лазеров и усилителей, например на измерении сброса инверсной населенности в усиливающей среде и одновременного с ним прироста энергии усиливаемого импульса [14, 36, 52]. Значения Оо, получаемые всеми перечисленными методами для одних и тех же стекол, оказываются различными, что можно видеть из данных табл. 1.5. Наблюдаемый разброс значений Оо, определяемых [c.28]

Основной энергетической характеристикой лазерного излучения является его мощность Р. Из общих соображений очевидно, что мощность стационаркой генерации лазера определяется скоростью отвода выделяющейся при работе лазера теплоты и объемом рабочего тела. Мощность лазерного излучения можно достаточно точно и просто оценить, зная характеристики среды (Ко и Is) и резонатора Lp, g, у) с помощью соотношения (1.91). Если площадь поперечного сечения активной среды s, то мощность Р составит [c.51]

Несмотря на низкие энергетические характеристики, не позволяющие использовать Не — Ne-лазвр в термической и селективной технологии, он является самым распространенным газовым лазером. Причина такой популярности обусловлена прежде всего его уникальными спектральными характеристиками. Благодаря низкому давлению газа, ширина линии излучения Не — Ые-лазе-ра определяется эффектом Доплера и согласно (1.38) составляет 10 Гц. При характерных длинах лазера ( 10 см) расстояние между собственными частотами резонатора [см. (2.13)] составит также 10 Гц. Поэтому Не — Ne-лазср позволяет осуществлять одночастотную генерацию на одной продольной моде и обладает исключительно высокой монохроматичностью и стабильностью излучения (Av/vo 10 ). Эти качества, а также возможность генерации в видимом диапазоне длин волн делают Не — Ne-лазер незаменимым элементом во многих оптических устройствах, предназначенных для измерения расстояний, контроля размеров, лазерной связи и научных исследований. Очень часто Не — Ne-лазер используется в качестве вспомогательного оборудования для юстировки и визуализации положения луча в других лазерных системах. Большой интерес вызывают появившиеся в последнее время сведения о возможности эффективного использования Не — Ne-лазеров в медицине. [c.159]

Полупроводниковые лазеры, первый представитель которых (на GaAs) появился еще в 1962 г., в последнее время все чаще привлекают внимание специалистов. Это обусловлено рядом причин. Во-первых, в настоящий момент уже разработано достаточно большое количество (несколько десятков) различных полупроводниковых лазеров, работающих в диапазоне длин волн 0,3...30 мкм. При этом многие из них (например, GaAs, ZnO, dS) могут работать при комнатной температуре. Во-вторых, разработка технологии изготовления смешанных полупроводников позволяет перекрыть указанный диапазон генерации непрерывно, подбирая материал полупроводника и соотношение его компонент. Серьезные успехи в последнее время достигнуты и на пути улучшения энергетических характеристик полупроводниковых лазе- [c.183]

Поэтому в широкоапертурных лазерах с допустимой величиной потерь порядка 20 % и более уже вполне могут использоваться двухзеркальные неустойчивые резонаторы. Переход к неустойчивым резонаторам усложняет выбор величины потерь на излучение. Ведь при выводе излучения через полупрозрачное выходное зеркало, что типично для устойчивых и плоских резонаторов, варьирование коэффициента пропускания зеркала (а с ним и потерь) вызывает лишь незначительные изменения структуры генерируемого излучения за счет явлений насыщения усиления (напомним, что модовая структура резонатора с фиксировашым распределением усиления по сечению от коэффициента отражения зеркал не зависит). Отсюда следует, что данный коэффициент может выбираться исходя только из изложенных в 3.4 соображений, касающихся энергетических характеристик. В случае же неустойчивых резонаторов с обычным для них дифракционным выводом для варьирования потерь нужно изменять конфигурацию резонатора, что оказьшает на структуру поля влияние, пренебречь которым уже нельзя. [c.206]

В заключение сообщим, что первый лазер с неустойчивым резонатором, управляемый внешним сигналом, описан в [47] в [54] имеются обширные расчетные данные об энергетических характеристиках управляемых генераторов и многопроходовых усилителей, к рассмотрению которых мы сейчас и переходим. [c.234]

Пример 1. Расчет энергетических характеристик ГЛОН на молекулах HgF (FIR-излучение). Рассмотрим результаты расчета и анализа коэффициента усиления выбранной активной среды, который во многом определяет энергетические характеристики ГЛОН. Математическую модель усиления сигнала в среде на молекулах HgF, возбуждаемых резонансной накачкой излучения Og-лазера % = 9,55 мкм), можно получить из общих балансных уравнений (3.13)—(3,18). На рис. ЗЛ9 приведена схема уровней молекулы HgF, поясняющая процессы, которые рассматриваются в уравнениях, описывающих усиление. Они имеют следующий вид [c.155]

В исходной математической модели, описывающей процесс генерации лазера и определяющей его энергетические характеристики, мы будем рассматривать эти процессы одновременно. Система балансных уравнений для О О-лазера в режиме одномодовых генераций и накачки с одновременным учетом резонансного и нерезонансного возбуждения будет иметь вид [c.161]

В основу теоретических расчетов лазера положены уравнения генерации, позволяющие оценить ха]рактеристикн выходного излучения, используя данные о лазере (активной среде, резонаторе, Источнике накачки и т. п.). Относительно простыми и достаточно точными являются полуклассические укороченные уравнения лазера [41, 42]. Для лазеров на гранате с неодимом эти уравнения часто сводятся к балансным , которые описывают большинство закономерностей генерации и позволяют достаточно просто оценивать энергетические характеристики излучения лазеров. [c.47]

График этих колебаний для мощности излучения Pwx w изображен на рис. 3.4. Колебания инверсии населенности активной среды имеют аналогичный вид, с той лишь разницей, что они oinepe-жают по фазе на 90° колебания мощности излучения (3.10) и имеют другую относительную амплитуду за счет множителя Qoxp. Таким образом, стационарная генерация лазеров на гранате с неодимом устойчива к флуктуациям параметров. Возникающие откло-ления энергетических характеристик приводят к гармоническим, всегда затухающим переходным колебаниям на частоте йо с временем затухания б = 2Г]/а (3.7). Эти колебания принято называть релаксационными колебаниями лазера, а частоту Qo частотой релаксационных колебаний. [c.75]

Форма средней составляющей мощности импульса излучения определяется формой импульса накачки и фактически воспроизводит ее начиная с момента возникновения генерации. Так, например, если форма импульса накачки колоколообразная, то форма импульса генерации имеет вид колокола, обрезанного с переднего фронта в точке U, Рассмотрим основные энергетические характеристики излучения импульснь1х лазеров. [c.130]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...