Пространственные характеристики лазерных пучков

ГИИ пучка на малых площадях. Эта возможность зависит прежде всего от его пространственных характеристик распределения интенсивности в лазерном пучке и его расходимости. [c.63]

Этот выходной пучок от ртутной лампы теперь имеет такую же пространственную и временную когерентность, что и Не—Ne-лазер. Поэтому естественно спросить, обладает ли этот свет точно такими же характеристиками когерентности, как и лазерный пучок. Ответ на такой вопрос является отрицательным. Несмотря на предпринятые меры, которые столь отрицательно сказались на выходной мощности, лазерное излучение все же более когерентное, чем отфильтрованный свет лампы. Это различие обусловлено, как показано в разд. 7.4, разными статистическими свойствами двух источников света. В разд. 7.4 мы действительно показали, что флуктуации пучка непрерывного лазера по существу состоят из случайных колебаний его фазы в пределах угла 2я (рис. 7.1,а), в то время как флуктуации теплового излучения обусловлены случайными движениями в окрестности начала координат точки, представляющей величину E t) в плоскости < >, Если теперь два пучка приготовлены таким образом, что они имеют одинаковую временную когерентность, то скорость движения этой характерной точки для обоих случаев на рис. 7.1, а, б будет той же самой. Если затем сделать так, что оба пучка будут иметь одинаковую пространственную когерентность, то указанная скорость движения будет той же самой [c.472]

Объемные электрооптические дефлекторы света — аналоговые и дискретные. Появление лазеров остро поставило задачу управления пространственным положением светового пучка — создания соответствующих устройств-дефлекторов, обеспечивающих плавное (аналоговое) или дискретное отклонение пучка лазерного излучения по заданному закону. Одним из возможных вариантов подобных устройств являются электрооптические дефлекторы света, по ряду причин не нашедшие широкого применения. Поэтому ограничимся их краткой характеристикой. [c.205]

Для обеспечения высокого пространственного разрешения нужны фотоприемники с очень малой чувствительной площадью или с соответствующей маской. Поскольку характеристики фотоприемников хорошо воспроизводимы и линейны в широких пределах изменения интенсивности, при помощи фотоприемников можно точнее измерять структуру лазерного пучка, нежели при помощи фотопленок. Подробно о приемниках, перекрывающих весь спектральный диапазон, в котором работают лазеры, говорится в гл. 4 [30, 31]. [c.59]

Формирование пространственно-угловой структуры излучения лазера производится, как правило, в несколько этапов, В простейшем случае такое формирование заканчивается в резонаторе того или иного типа. В более мош,ных лазерных системах используются специальные устройства формирования пространственной структуры в усилителях. Для реализации предельных характеристик излучения применяются динамические методы коррекции возмущений, имеющих место в оптическом тракте. На облик лазерной системы могут влиять и требования точного наведения или адресации лазерного пучка. Все эти вопросы и являются предметом обсуждения данного раздела. [c.137]

Применение когерентного излучения позволяет эффективно использовать возможности оптических элементов как преобразователей спектра поступающего двухмерного сигнала и создавать принципиально новые методы контроля материалов и изделий. Исследуемая поверхность объекта освещается расходящимся лазерным пучком, структура которого формируется диффузной поверхностью. Пучок, отраженный от поверхности, фиксируется на фотопленке, установленной в плоскости Фурье. Если исследуемый объект - идеальное зеркало, то в плоскости Фурье будет наблюдаться нормальное распределение интенсивности света по Гауссу, так как структура представляет собой набор интерференционных картин, имеющих пространственную частоту, распределенную случайным образом. Отличие поверхности от идеальной будет определяться изменением спектра Фурье в зависимости от шероховатости объекта. Предлагаемый метод позволит получить интегральные характеристики больших поверхностей (до 10 см ). На результаты измерений не влияет волнистость поверхности. [c.509]

Приведенный перечень измеряемых характеристик свидетельствует о том, что автоматизированная система измерений позволяет осуществлять многопараметрический анализ структуры световых полей со сложной пространственной структурой. Она была с успехом использована для исследования возмущений амплитудно-фазового профиля лазерных пучков при их распространении в турбулентной атмосфере. [c.211]

Лазер обеспечивает энергетические и временные параметры воздействия оптическая система формирует пространственные характеристики пучка как инструмента обработки. Точность, производительность и удобство обработки в значительной степени определяются характеристиками системы управления перемещением детали или лазерного луча. [c.319]

В главах 1 и 2 книги содержатся сведения о турбулентных флуктуациях показателя преломления и методах теории распространения электромагнитных волн оптического диапазона в случайно-неоднородных средах. Специальный раздел посвящен методам решения задач на локационных трассах. В главах 3—6 излагаются результаты экспериментальных и теоретических исследований статистических характеристик поля пучков оптического излучения, распространяющегося в турбулентной атмосфере на связных трассах. Анализируются средняя интенсивность, когерентность, пространственно-временная структура флуктуаций фазы и интенсивности излучения, случайная рефракция оптических пучков в зависимости от турбулентности на трассе и параметров приемной и передающей оптических систем. В главах 7 и 8 рассматриваются результаты исследований распространения лазерного излучения на локационных трассах. Дается последовательный теоретический анализ влияния интенсивности турбулентности, свойств отражающей поверхности и параметров лазерного источника, отражателя и приемника на эффекты, обусловленные корреляцией встречных волн. Систематизируются результаты экспериментальных исследований распространения лазерного излучения на трассах с отражением в турбулентной атмосфере. В главе 9 описаны методы и аппаратура лазерного зондирования атмосферной турбулентности. [c.6]

Длина оптического резонатора в излучателе (см. рис. 7.4) определяется длиной трубного корпуса и составляет 1360 мм (длина АЭ 1300 мм). Диаметр зеркал оптического резонатора равен 35 мм, диаметр пучка лазерного излучения — 20 мм. Энергетические, пространственные и временные характеристики излучения АЭ ГЛ-201 с различными типами оптического резонатора широко исследованы в работах [126-132] (см. гл. 4). Путем компромиссного решения, исходя из основных областей применения (накачка лазера на растворах [c.188]

Для пространственных характеристик лазерных пучков (3.3) — (3.5) исходным параметром является радиус перетяжки пуч ка нулевой моды резонатора Шоо. Его, в свою очередь, вычисляют через параметры резонатора, та1кие как длина, кривизна зеркал и оптические характеристики внутрирезонаторных эле- [c.72]

Говоря о многолучевых лазерных системах, необходимо отметить некоторые особенности пространственных характеристик их излучения. Достижение одновременной генерации большого числа газоразрядных трубок в общем плоском резонаторе возможно лишь при высокой степени параллельности этих трубок. Конструирование и эксплуатация лазера сушественно облегчаются при волноводном режиме работы резонатора, т. е. при выполнении условия dj/ 2kLj) < 1. Если не предпринимать специальных мер, каждая газоразрядная трубка работает как независимый лазер и поэтому излучение всей сборки представляет собой набор некогерентных между собой лазерных пучков. Предельная расходимость каждого из них составляет X/rfx- [c.131]

На основе кратко изложенных общих законов прохождения когерентных световых пучков через оптические системы широкого класса рассмотрены процессы формирования когерентного излучения в оптических резонаторах проанализированы факторы, определяющие пространственную структуру лазерного излучения даны рекомендащ1И по выбору типа и параметров резонаторов приведены сведения о различных методах воздействия на характеристики излучения путем видоизменения резонаторов и внесения в них дополнительных элементов. Основное внимание уделено способам повышения пространственной когерентности излучения и уменьшения его расходимости. [c.2]

Управление параметрами лазерных пучков. Процессы смешения волн открыли совершенно новые возможности в управлении параметрами лазерных пучков в реальном времени, прежде всего в их усилении и управлении пространственно-угловыми характеристиками. Важнейшим примером стала разработка принципиально нового варианта решения одной из старейших проблем квантовой электроники - получение лазерных пучков дифракционного качества на оптических несовершенных активных средах. Развитие лазерной техники показало, что методы угловой фильтрации излучения, как внутри-, так и внерезонаторные, неизбежно сопровождаются огромными потерями. Стало ясно, что уменьшение расходимости лазерных пучков (или более широко — придание их волновым фронтам заданной формы без существенных энергетических потерь) невозможно осуществить без разработки методов преобразования их пространственно-угловой структуры. [c.234]

Наибольшую практическую ценность представляют качественные пучки излучения ЛПМ, формируемые в режиме работы с HP или с одним выпуклым зеркалом. Но мощность, сосредоточенная в качественных (узконаправленных) пучках, составляет незначительную часть суммарной мощности излучения, что является существенным недостатком работы лазера в режиме генератора (см. гл. 4). Самым эффективным способом повышения мощности в качественных пучках и КПД ЛПМ является использование лазерных систем типа задающий генератор-усилитель мощности (ЗГ-УМ) [8-10, 17, 18, 25, 26, 127-132, 154-168, 171, 173, 174, 196, 197, 209-211]. Основной особенностью таких систем является то, что режим насыщения в УМ наступает при относительно слабых входных сигналах. Первое развитие системы типа ЗГ-УМ для ЛПМ получили в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (США, 1976 г.) в рамках выполнения программы AVLIS по разделению изотопов урана [10. К 1979 г. была создана такая система из 21 модуля ЛПМ с общей выходной мощностью излучения 260 Вт. В 1991 г. новое поколение УМ позволило получить мощности 1,5 кВт в цепочке из трех УМ и одного ЗГ. Отдельные усилители в такой цепочке могли генерировать излучение с мощностью более 750 Вт при КПД 1%. В настоящее время в ряде стран (Япония, Англия, Китай, Израиль, Россия, Индия) также проводятся исследования и разработки мощных систем на основе ЛПМ. В настоящей главе представлены результаты исследований пространственных, временных и энергетических характеристик лазерных систем типа ЗГ - УМ с применением промышленных отпаянных саморазогревных АЭ серии Кристалл — ГЛ-201, ГЛ-201 Д и ГЛ-201Д32 [25, 26, 121-132, 154-168, 171, 173, 174]. [c.131]

В ряде случаев, например в интенсивных лазерных пучках, напряженность поля Е. может быть весьма высокой, и члены высших порядков в разложении функции Р(Е) становятся существенными. В результате возникает зависимость оптических характеристик среды от иитепсивпости свста. Поляризуемость х (а значит, и показатель преломления п - + х) оказывается различной в различных точках пространства в соответствии с распределением энергии в сечении светового пучка или меняется со временем вслед за временной зависимостью амплитуды светового импульса. Для такой среды должны быть характерны пространственные и временные трансформации световых полей, отсутствующие в линейных средах. Более того, оказывается возможным наблюдение взаимодействия света со светом — ведь в области пересечения пучков амплитудио-заси-симый поляризационный отклик будет иным. Таким образом, для нелинейнооптических эффектов характерно нарушение принципа суперпозиции световых волн. [c.276]

Для шумовых импульсов важен весь круг вопросов, рассмотренных в предыдущих параграфах. Однако если для регулярных импульсов интерес представляет поведение огибающей и фазы, то в случае шумовых импульсов — статистические характеристики, в первую очередь такие, как средние интенсивность и длительность импульса, корреляционная функция и время корреляции. Выполненные к настоящему времени исследования в значительной мере решают проблему распространения шумовых импульсов в диспергирующих средах. Детальтю изучено распространение шумовых импульсов как во втором [31, 71], так и в третьем приближении теории дисперсии [201. Рассмотрены особенности расплывания импульсов многомодового лазерного излучения [72] и отражение шумового импульса от дифракционной решетки [73], проанализировано взаимное влияние неполной пространственной и временной когерентности при распространении импульса в диспергирующей среде [74]. Подчеркнем, что на основе пространственно-временной аналогии на шумовые импульсы могут быть перенесены результаты теории распространения частично когерентных пучков в линейных средах [16]. [c.63]

Непосредственным разработчикам активных лазерных сред и конструкций твердотельных лазеров приходится экспериментально определять такие характеристики и параметры, как термооптические характеристики сред, эффективность и КПД осветителя, равномерность освечивания активного элемента, тепловыделение в активном элементе, распределение термооптических искажений и термомеханических напряжений в поперечном сечении активного элемента, энергетические и пространственно-временные характеристики пучка лазерного излучения. [c.171]

Если когерентный световой сигнал усиливать лазерным усилителем, то к нему добавляются шумы спонтанного излучения. Пользуясь описанной выше системой с дифракционным ограничением пучка, согласованием мод и пространственной фильтрацией, можно уменьшить дополнительный шум спонтанного излучения до значений, близких к теоретическому минимуму. Вопрос заключается в следующем можно ли получить выигрыш в чувствительности системы, т. е. в минимальном обнаруживаемом сигнале Как увидим ниже, ответ зависит от спектральных характеристик приемника. Если провести поверхностный анализ ОСШ для систем, основанных на использовании лазерных усилителей с небольшим усилением, работающих в видимой области спектра, для которой имеются фотоэлектронные приемники с хорошими характеристиками, то можно легко сделать вывод, что лазерный усилитель ухудшает характеристики большинства систем связи [19, 49], особенно если лазерный предусилитель сравнить с оптическими гетеродинными или гомодинными системами. Но более тщательный теоретический анализ (слишком подробный, чтобы воспроизводить его в данной книге) [50] показывает, что в зависимости от уровня инверсии лазерного усилителя и спектрального квантового выхода приемника при использовании лазерного предусилителя может снизиться минимальный обнаружимый уровень сигнала. Результаты измерений, проведенных на длине волны 3,508 мк (одно из лучших окон прозрачности атмосферы) с лазерным предусилителем на Хе, имеющем большое усиление [51, 52], показали, что вследствие сужения полосы усиления получен выигрыш в минимальном обнаружимом сигнале на 16 дб. Поскольку независимые измерения инверсии [c.482]

За период 1980-1989 гг. проведен большой объем экспериментальных и теоретических работ с целью повышения мощности и КПД лазера на парах меди, исследования структуры и повышения качества его выходного излучения [124-132]. Установлено, что структура излучения с оптическим резонатором многопучковая (обычно наблюдается от трех до пяти пучков). Каждый пучок излучения обладает своими пространственными, временными и энергетическими характеристиками. Применение неустойчивого резонатора телескопического типа с коэффициентом увеличения М = 50-300 приводит к формированию пучков излучения с расходимостью близкой к дифракционной и дифракционной. В режиме работы с одним зеркалом структура излучения двухпучковая. С одним выпуклым зеркалом, радиус кривизны которого на два порядка меньше длины АЭ, формируется пучок с расходимостью близкой к дифракционной и с высокой стабильностью характеристик [131, 132]. Исследована структура излучения и его характеристики в лазерных системах типа ЗГ-УМ [126-132. [c.25]

Измерительная аппаратура (рис. 5.8, б) позволяла исследовать временные, пространственные и энергетические характеристики излучения на выходе как ЗГ, так и УМ. Средняя мощность излучения измерялась с помощью преобразователя мощности лазерного излучения ТИ-3, подключенного к милливольтметру Ml36 (15). Для регистрации импульсов излучения были использованы фотоэлемент ФЭК-14К (16) и осциллограф С1-75 (17). С помощью вращающегося диска 20 с отверстием (диаметр отверстия 0,1 мм), фотоэлемента 16 и запоминающего осциллографа С8-7А (21) снимались распределения интенсивности в фокальной плоскости линзы 12 и зеркала 19 и в плоскости фокусировки излучения, по которым оценивались геометрические (<9геом) И реальные (0реал) расходимости пучков. Фокусировка излучения на выходе ЗГ осуществлялась просветленной линзой 12 с фокусным расстоянием F — 0,7 м или вогнутым зеркалом 19 с радиусом кривизны Л = 5 м, на выходе УМ — зеркалом с Д = 15 м. [c.140]

Наиболее важной характеристикой процесса лазерного плазмо-образования служит пороговая интенсивность /п или пороговая плотность энергии Wn пробоя. Однако при систематизации и интерпретации имеющегося экспериментального материала возникают трудности, заключающиеся в отсутствии общепринятого критерия факта пробоя. В качестве критерия рассматривались различные проявления пробоя яркая световая вспышка, сопровождаемая звуковым импульсом излучения импульс отдачи на мишени, блокирование пропускания ионизованными областями и некоторые другие. При этом, как правило, не идентифицировались режимы развития фронтов ионизации. Большая погрешность измерений возникает вследствие неравномерности пространственно-временной структуры воздействующего мощного излучения и случайного (пу-ассоновского) характера попадания в область каустики сфокусированного пучка частиц аэрозоля критических размеров. [c.178]

Исследованию распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере уделяется значительное внимание в связи с широким применением лазеров в оптических системах, предназначенных для работы в земной атмосфере. Если атмосферные газы и аэрозоли вызывают преимущественно энергетическое ослабление оптического излучения, то турбулентные пульсации показателя преломления приводят к случайному перераспределению энергии в оптических пучках, определяя таким образом технические возможности лазерных систем. Действительно, точность геодезических лазерных приборов, пространственное и временное разрешение лазерных локаторов, возможности и точность определения параметров среды дистанционными лазерными методами можно оценить только с учетом флуктуаций поля оптических пучков. Вызываемые турбулентностью случайные изменения показателя преломления могут суш,ественно ограничивать технические характеристики оптических систем, так что в ряде случаев сама целесообразность их применения должна определяться на основе оперативного прогнозирования флуктуаций поля лазерного излучения с учетом сложившейся в атмосфере оптико-метеороло-гической ситуации [46] (ссылки даны по списку цитируемой литературы ко второй главе). [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...