Перестройка частоты генерации лазера

Рис. 35.21. Перестройка частоты генерации лазера на красителях без селективного элемента (/) и с селективным элементом (2) в пределах полосы люминесценции (3)

Перестройка частоты генерации лазера [c.252]

Интерес, проявляемый в последнее время к развитию техники эксимерных лазеров, обусловлен не только научными, но и практическими перспективами их использования. Эксимерные лазеры являются уникальными источниками мощного излучения в ультрафиолетовой части спектра, обеспечивающими при этом возможность плавной перестройки частоты генерации в широком диапазоне длин волн. Излучение созданных эксимерных лазеров охватывает 20% всей области ультрафиолетового диапазона. Поэтому наиболее плодотворное применение эксимерных лазеров, по-видимому, будет связано с селективными процессами лазерной фотохимии. [c.167]

Возможность плавной перестройки частоты генерации (на основе управления параметрами периодической структуры) — не единственное преимущество РОС-лазеров. Осуществление фактора избирательности для фотонных состояний по всей длине активной среды вполне закономерно приводит к высоким спектральным и пространственным характеристикам генерируемого излучения. Известно, что уже сейчас РОС-лазеры заметно превосходят по этим характеристикам обычные (резонаторные) лазеры на аналогичных активных средах ). [c.259]

Совершенствование методов перестройки частоты генерации надолго останется актуальной задачей квантовой электроники. В последнее время для этой цели стало использоваться вынужденное комбинационное рассеяние света. Большими преимуществами обладают лазеры на красителях с распределенной обратной связью. Так называются системы, в которых нет зеркал, а роль резонатора выполняют интерференционные сгущения и разрежения, создаваемые в активном веществе двумя внешними лазерными потоками. Меняя угол между ними, легко изменять частоту генерируемого излучения. Такие системы могут иметь миниатюрные размеры и найти широкое применение в интегральной оптике. [c.124]

Поскольку полоса энергетических уровней широкая, спектральная линия излучения лазера имеет большую ширину (около 0,4 мкм). Это позволяет при помощи частотно-селективного элемента осуществлять плавную перестройку частоты лазера в широком диапазоне. Таким элементом может являться отражательная дифракционная решетка, используемая вместо глухого зеркала. Длина волны излучения такого типа лазера зависит от концентрации раствора, что позволяет осуществлять также перестройку генерации. [c.65]

В СО 2-лазере высокого давления с плазменным катодом при давлении до 8 атм получена интенсивная генерация на газовой смеси СО2 и N2 с парциальным соотношением компонент 1 1, что позволило получить плавную перестройку частоты в интервале 46 см с пиковой мощностью МВт. [c.533]

Наилучшим лазером для целей оптической интерферометрии является описанный в 4.1 однонаправленный кольцевой ФРК-лазер на чисто нелокальной нелинейности, в котором существует с хорошей точностью линейная связь между безразмерной отстройкой частоты генерации 5Го и изменением длины резонатора Д1, во всем диапазоне перестройки. Именно на таком лазере была впервые продемонстрирована активная оптическая интерферометрия в спектральной области (напомним, что обычные интерферометры являются пассивными спектральными приборами). [c.217]

Наличие бесконечного числа максимумов пропускания у рассмотренных селекторов во многих случаях является большим недостатком, поскольку при перестройке их максимумов пропускания по длине волны диапазон изменения частоты генерации ограничен. Дело в том, что при перемещении на один период функции пропускания частота излучения становится прежней. Поэтому для широкодиапазонной перестройки необходимо использовать элементы, обладающие одним максимумом пропускания. Таким свойством обладает резонатор лазера, содержащий элементы с угловой дисперсией, т. е. приводящие к различию в направлении распространения волн с различными частотами. [c.200]

Лазеры с перестраиваемой частотой удобно применять в спектральных приборах, которые отличаются высоким спектральным разрешением и дают возможность обходиться без диспергирующего элемента. Аппаратная функция таких приборов, сканирование по спектру в которых осуществляется перестройкой частоты лазера, полностью определяется свойствами лазерного излучения. Полуширина аппаратной функции, а следовательно, и спектральное разрешение такого прибора зависят от ширины спектра линии генерации лазера, а ее форма определяется характером распределения интенсивности излучения по спектру. [c.439]

Использование многоходовых кювет [79] при длине луча в кювете 10 км позволяет достичь порога чувствительности по коэффициенту поглощения 10" м исключить влияние аэрозоля и турбулентности и получить возможность моделирования газовых сред. Многоходовая кювета в сочетании с узкополосным лазерным источником, перестраиваемым по частоте, значительно расширяет возможности спектрофотометрического метода и позволяет регистрировать спектры поглощения с высоким разрешением. Спектральное разрешение лазерного спектрометра определяется шириной линии генерации лазера и точностью перестройки частоты и может достигать 10 —10 см Ч Максимальная точность измерения абсолютного значения коэффициента поглощения tS.k k реализуется для значений оптической плотности D = feL = 0,4- 1,5 [30], при этом Ак У) к У) обычно составляет 1—5 %. [c.194]

Особенно эффективно применение лазеров с широкой областью перестройки частоты, таких, как полупроводниковые с шириной спектра генерации Av lO см [69] или жидкостных на растворах органических красителей с Av 10 см [3]. [c.194]

Особенно перспективно применение в лазерной спектро-фотометрии газов диодных лазеров, характерной особенностью которых является сочетание очень узкой линии генерации с широкодиапазонной перестройкой частоты излучения в интервале [c.114]

Существует еще одна разновидность ВРЛ-спектрометров, работающих по узкополосному методу [24]. Кюветы с поглощающим веществом помещаются в резонатор одномодового лазера. При перестройке частоты одномодовой генерации в пределах контура линии поглощения происходит изменение мощности генерации, что приводит к появлению провала во временной развертке интенсивности излучения. Спектрометры, работающие по такому методу, обладают чувствительностью, на 1—3 порядка меньшей, чем широкополосные, но значительно более высокой (до 250 раз) по сравнению со спектрофотометрами. Так, например, узкополосный внутрирезонаторный спектрометр на СО-лазере [31] обеспечивает с кюветой длиной 30 см регистрацию коэффициентов поглощения 10 см [c.128]

Используя рис. 2.69, выделим три типа частотной селекции в лазере. Первый тип — селекция в относительно широкой полосе частот, когда подавляются нежелательные переходы и обеспечивается генерация лишь на одном переходе. В этом случае генерация реализуется в пределах полосы частот шириной (рис. 2.69, б). Селекция второго типа обеспечивает генерацию в более узкой полосе частот, например, в пределах полосы шириной Оа (рис. 2.69, б). Варьируя положение этого интервала частот в пределах ширины линии люминесценции, можно осуществлять плавную перестройку частоты генерируемого излучения . Селекция третьего типа — это селекция продольных мод. Она обеспечивает генерацию отдельной спектральной линии резонатора (обычно центральной линии). В этом случае селекция осуществляется в достаточно узком частотном интервале — порядка 10 с и меньше. [c.214]

Спектральные исследования с разрешением 10 МГц показали, что при ширине полосы усиления паров натрия Д/ = 50 МГц (2 10 см" ) генерация происходила на одной продольной моде, частота которой точно совпадала с частотой накачки и не зависела от длины резонатора. Однако при увеличении Д/ до 200 МГц за счет перестройки j вблизи используемой линии паров Na генерация осуществлялась одновременно на пяти продольных модах с интервалом с/(41) 40 МГц. вместо с/ (21) в обычном резонаторе. Все эти пионерские результаты полностью согласуются с предсказаниями теории (п. 1.3.2). Большим достоинством описанного лазера является возможность коррекции динамических искажений резонатора в полосе 100 МГц. Кроме того, лазер на красителе 1, накачивающий пары Na, и гибридный лазер оказываются автоматически синхронизованными ( 6.4), хотя это и не отмечено в работе. [c.196]

В последнее время широкую известность приобрели монокристаллы сапфира, легированные ионами титана Т1 + и ванадия У +, электронная конфигурация которых 1 5 2 5 2 р 3 5 3р 3с( . При такой электронной конфигурации образуется одно состояние Ю, которое расщепляется в кристаллическом поле решетки сапфира на два состояния и При переходах между уровнями этих состояний происходит генерация лазерного излучения. Особенностью активных сред с ионами титана и ванадия является возможность плавной регулировки (перестройки) частоты генерации лазера. При активации монокристаллов сапфира ионами титана перестройка осуществляется в пределах 0,68—0,93 мкм, а ионами ванадия — 0,59—0,62 мкм. Монокристаллы сапфира с различными примесями выращивают методами Вернейля, Чохральского и Багдасарова (см. главу третью). [c.75]

Говоря о проблеме перестройки частоты технологических лазеров для селективной технологии, необходимо остановиться на еще одной, уникальной по своим свойствам лазерной системе — лазере на свободных электронах. В этих лазерах когерентное излучение возникает при прохождении пучка быстрых электронов через онду-лятор — систему с постоянным во времени и периодически изменяющимся в пространстве магнитным полем. В отличие от всех остальных лазеров, являющихся принципиально квантовыми системами, лазер на свободных электронах допускает классическое рассмотрение и, как следствие, принципиальную возможность непрерывности спектра возможных частот генерации. Длина волны излучения лазера на свободных электронах определяется характерным размером, на котором происходит изменение магнитного поля ондулятора Л( соЛ), и энергией электронов U k со U ) и при параметрах существующих сегодня электронных ускорителей соответствует ИК- и видимому диапазону спектра. Это обстоятельство, а также принципиальная возможность получения мощных электронных пучков делают лазер на сво дных электронах весьма привлекательным инструментом для проведения технологических процессов, требующих одновременно селективности и высокой интенсивности излучения. [c.184]

В последние годы происходит частичное вытеснение маломощных газовых (He-Ne) лазеров полупроводниковыми лазерами, преимуществами которых является компактность, широкий выбор излучаемых линий (в ближнем и среднем ИК диапазонах), возможность перестройки частоты генерации (на несколько см ) в течение микросекунд-ного импульса. Вместе с тем, газовые лазеры непрерывного действия характеризуются очень высокой стабильностью мощности (настолько высокой, что в некоторых случаях можно часами работать, не применяя деление пучка на две части и регистрацию мощности опорного пучка). [c.204]

Явления генерации кратных, разностных и суммарных гармоник нашли многочисленные научно-технические применения. Ценность этих явлений для лазерной техники обусловлена тем, что удвоение частоты лазерного излучения или смешивание излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра (см. 231), обеспечивает когерентное излучение с плавной перестройкой частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет смешивание инфракрасного излучения со светом мощных лазеров (рубинового или неодимового). Дело в том, что приемники инфракрасного излучения значительно уступают по чувствительности и инерционности приемникам, применяемым в видимой и ультрафиолетовой областях. В инфракрасной области очень плохо разработана фотография. Смешивание же излучения, например, с Я, = 4 мкм и 0,694 мкм (рубиновый лазер) дает желтый свет с длиной волны 0,591 мкм, который можно регистрировать и визуально, и фотографически, и с помощью фотоумножителя. Таким способом удается регистрировать даже слабое тепловое излучение. [c.845]

Перейдем к рассмотрению работы лазеров на основе СО2 в импульсном режиме. Лазер работает на тех же переходах, что и в постоянном режиме генерации. Одним из основных параметров, определяющих мощность излучения, является число активных молекул в единице объема. Поэтому в настоящее время основное внимание сосредоточено на разработке лазеров при давлении, равном атмосферному и выше. Такого рода лазеры получили название TEAL. Сжатые газы как активная среда представляют интерес потому, что кроме большой концентрации активных частиц и высокой мощности они обладают однородностью, дают возможность получать высокие к. п. д. и осуществлять плавную перестройку частоты. Самым большим затруднением в создании газовых лазеров, работающих при столь высоких давлениях, является получение однородного разряда с возможно большим [c.51]

Было замечено, что скорость свипирования и ее знак зависят от соотношения длин парциальных резонаторов при 21,2 > перестройка частоты излучения происходила в красную сторону, при 2Z.2 < i i — в фиолетовую. Если частота генерации смещалась так далеко от частоты Wq — максимума кривой усиления красителя, что порог генерации вблизи ojq оказывался меньше, чем для то в области Wq скачком возникала широкополосная генерация (аналогично традиционным перестраиваемым лазерам [3]), и цикл самосвиш1рования повторялся. Самосвипирование в красную сторону наблюдалось в сходных условиях и при смещении обращающего зеркала на 2—5 длин основного резонатора L i. Наконец, само-свиш1рование частоты излучения гибридного лазера на красителях бьшо получено и без промежуточного зеркала З4, которое убиралось после записи обращающего зеркала [28]. Чтобы предохранить обращающее зеркало от стирающего действия люминесценции красителя в момент его удаления, на это время вводился экран Э. В таком полулинейном резонаторе суммарный спектральный диапазон свипирования оказался максимальным и достиг 37 нм. И здесь бьшо обнаружено, что направление смещения спектра генерации зависит от многих факторов, например от небольшого поворота кристалла. [c.207]

Перейдем к рассмотрению основных применений нецентросимметричных диэлектриков в нелинейной оптике, преимущественно относящихся к области дискретного и непрерывного (плавного-па-раметрического) преобразования частоты излучения лазеров. Исторически это направление начало быстро развиваться после выявления Франкеном с сотрудниками генерации второй гармоники от излучения лазера на рубине в кристаллическом кварце в 1961 г. и предсказания Р. В. Хохловы.м и С. А. Ахмановым в 1962 г. возможности параметрической перестройки частоты излучения лазе- [c.240]

Вместо рассмотренной в предыдущем разделе синхронизации мод при модуляции внутренних потерь или оптической длины резонатора синхронизация мод может осуществляться путем модуляции усиления. Для этого в резонатор лазера вводится накачка в виде непрерывной последовательности импульсов, генерируемых другим лазером с синхронизацией мод (см. рис. 5.8). Если длина резонатора лазера достаточно близка к длине резонатора лазера накачки или кратна ей, то при определенных условиях усиление оказывается модулированным с периодом, равным времени полного прохода резонатора. Как и при модуляции потерь, короткий импульс в этом случае формируется за промежуток времени, соответствующий максимальному усилению. Длительность этого импульса при оптимальных условиях может быть на два-три порядка короче длительности импульса накачки. Наибольший практический интерес представляет применение метода синхронной накачки в лазерах на красителях, так как в лазерах этого типа используется преимущественно оптическая накачка, а их линии усиления весьма широки (величина А(0з2/2л лежит в пределах от 10 до 10 Гц). Лазеры на красителях допускают в определенном диапазоне плавную перестройку частоты в области максимума спектра излучения. Это достигается введением в резонатор частотно-селек-тивного оптического фильтра, в качестве которого могут быть использованы, например, эталон Фабри—Перо, фильтр Лио или призма. Ширина спектра пропускания этих фильтров, однако, не должна быть слишком мала, так как ее сужение может вызвать существенное увеличение длительности импульсов. По указанным причинам значение лазеров на красителях с синхронной накачкой в технике генерации пикосекундных и субпи-косекундных импульсов в последние годы все больше возрастает. По сравнению с лазерами на красителях с пассивной синхронизацией мод, которым посвящена следующая глава, синхронно накачиваемые лазеры имеют следующее преимущество для перестройки частоты их излучения может быть использована полная спектральная ширина лазерного перехода, тогда как при пассивной синхронизации полоса перестройки дополнительно ограничивается спектром линии поглощения насыщающегося поглотителя. [c.150]

Интересными возможностями по измерению широкого набора малых газовых примесей обладает когерентный ЛП-лидар с дискретно перестраиваемыми по 70 переходам Р и R-ветвей лазером на СО2, в полосу генерации которого попадают линии поглош,ения более 30 газов и паров веществ, таких как NH3, СН4, С2Н6, О3, СО2, NO2, Н2О и др. Перестройка частоты излучения осуществлялась с помощью дифракционного ответвителя, в направлении первого порядка дифракции которого устанавливалось на пьезокерамике плоское зеркало. Программно-управляемыми колебаниями угла поворота и осевого смещения плоского зеркала достигались соответственно перестройка генерации по лазерным переходам и частотная модуляция в пределах каждого отдельно взятого перехода. Последнее обстоятельство обеспечивало эффект гетеродинных биений на разностной частоте опорного и рассеянного полей в случае внешнего отражения от неподвижного зеркала или топографического объекта. Достигнутая энергетическая чувствительность ЛП-лидара к когерентному внешнему сигналу составила примерно 10- 2 Вт-Гц /2 что в среднем на порядок величины превышает чувствительность внерезонаторного гетеродинного приема. Дополнительный выигрыш в спектральной чувствительности, как уже отмечалось, может быть достигнут при использовании одновременной генерации на двух конкурирующих переходах, что иллюстрируется рис. 6.9 [48]. [c.220]

Лазе1Н>1 на красителях. Красители являются очень сложными молекулами, у которых сильно выражены колебательные уровни энергии. Энергетические уровни в полосе спектра располагаются почти непрерывно (рис. 296). Вследствие внутримолекулярного взаимодействия молекула очень быстро (за времена порядка 10 — 10 с) переходит безызлучательно на нижний энергетический уровень каждой полосы. Поэтому после возбуждения молекул через очень короткий промежуток времени на нижнол уровне полосы Е сосредоточатся все возбужденные молекулы. Они далее имеют возможность совершить излучательный переход на любой из энергетических уровней нижней полосы (рис. 296). Таким образом, возможно излучение практически любой частоты в интервале, соотьетствующем ширине нулевой полосы. А это означает, что если молекулы красителя взять в качестве активного вещества для генерации лазерного излучения, то в зависимости от настройки резонатора можно получить практически непрерывную перестройку частоты генерируемого лазерного излучения. Поэтому на красителях создаются лазеры с перестраиваемой-частотой генерации. Накачка лазеров на красителях производится газоразрядными лампами или излучением других лазеров. [c.325]

Для решения задач экспрессной спектроскопии высокого разрешения весьма перспективны свип-лазеры — источники вынужденного излучения, длина волны которых меняется в процессе генерации. Впервые метод перестройки частоты лазера в процессе генерации был предложен в Институте физики АН УССР и привел к созданию целой серии свип-лазеров как на твердотельных активных средах, так и на растворах органических красителей. Наиболее полно изучены свип-лазеры на твердотельных активных средах (стекло с Ыс1 и рубин). Кинетика их генерации носит пичковый характер (рис. 21.7, б), причем каждому пичку соответствует своя длина волны излучения (рис. 21.7, б, в, г). [c.204]

Как мы уже отмечали, для того чтобы устранить эффект затягивания частоты и обеспечить тем самым линейный закон перестройки iзaви имo ть частоты генерации от частоты настройки резонатора), необходимо, чтобы селектирующий элемент имел один, достаточно узкий (бУр< АУл) максимум пропускания. Этому требованию удовлетворяет, например, дисперсионная призма. Перестроечная кривая лазера на неодимовом стекле с такой призмой приведена на рис. 5.17 [77]. Диапазон перестройки составляет примерно 50 нм, причем затягивание частоты невелико. [c.235]

В работе [25] получена параметрическая генерация в диапазоне 7,8 мкм на нелинейном кристалле GdSe при накачке СаРг Dy " лазером. Авторы [26] получили перестраиваемое излучение в ПГС на кристалле прустита (AgsAsSs) (накачка Я, = 1,06 мкм). В работе [27] в ПГС использовался резонатор на призмах. В работе [28] получена мощная генерация в видимом диапазоне при возбуждении ПГС на кристалле ADP 4-й гармоникой высокостабилизированного лазера на стекле с неодимом. Авторы [29] использовали электрооптический эффект для перестройки частоты излучения ПГС на кристалле KDP. [c.253]

Благодаря широкому диапазону перестройки, очень узкой линии лазерного излучения и возможности генерировать импульсы пикосекундной длительности лазеры на центрах окраски представляются чрезвычайно заманчивыми для применений в таких областях, как молекулярная спектроскопия и устройства, предназначенные для контроля волоконных световодов. Лазеры на центрах окраски с синхронизацией мод, излучающие на частоте Я = 1,5 мкм [КС1 Т1°( 1)], применялись для генерации очень коротких импульсов в одномодовых волокнах (длительностью около 200 фс). Здесь использовались такие свойства волокон, как фазовая самомодуляция и сжатие импульса (соли-тонный лазер) [см. также разд. 8.5]. [c.428]

В аналогичных экспериментах [23] модуляционная неустойчивость индуцировалась введением сигнала наряду с импульсами YAG-лазера. Сигналом служило излучение InGaAsP-лазера. работающего в режиме одной продольной моды. Данный лазер мог перестраиваться в диапазоне нескольких нанометров вблизи длины волны генерации YAG-лазера. Мощность сигнала 0,5 мВт была много меньше пиковой мощности излучения импульсов YAG-лазера Pq = = 3 Вт. Тем не менее наличие сигнала приводило к распаду импульсов YAG-лазера на периодическую последовательность импульсов, период которой составлял величину, обратную разности частот сигнала и излучения накачки. Более того, данный период можно было регулировать перестройкой длины волны lnGaAsP-лазера. На рис. 5.3 изображены АКФ для двух различных длин волн сигнала. Поскольку длительность наблюдаемых импульсов менее 1 пс. данный метод позволяет генерировать субпикосекундные импульсы, частотой следования которых можно управлять, перестраивая длину волны сигнала. [c.109]

Другие типы синхронно-накачиваемых лазеров. Распространенные и эффективные источники, работающие в ближнем ИК диапазоне, это лазеры на центрах окраски в щелочно-галлоидных кристаллах [33]. Типичным примером здесь может служить лазер на Ft центрах в кристалле KF, описанный в [34]. При накачке непрерывной последовательностью импульсов YAG Nd + лазера (<Р>=5 Вт, t = 100 пс, частота повторения — 100 МГц) он генерирует импульсы с длительностью 3—5 ПС в области перестройки от 1,24 до 1,45 мкм. Активный элемент помещается в вакуумную камеру и работает при температуре 70 К для окрашивания кристалла используется электронный пучок. В [35] аналогичный лазер создан на Ft центрах в кристалле Na l с диапазоном перестройки 1,35—1,75 мкм. Для улучшения спектральных характеристик в резонатор был помещен частотно-селективный элемент, выполненный в виде пластинки сапфира толщиной 4 мм, что позволило получить импульсы со спектральным качеством Avt=0,18. Авторами [36] реализована генерация в кристалле LiF при накачке цугами вто- [c.256]

Несколько слов о комбинационных (римановских) световодных лазерах. Детальное теоретическое исследование динамики их генерации проведено в [38], многие практические схемы даны в [33]. Волоконные световоды обеспечивают эффективное преобразование излучения накачки в излучение на комбинационной частоте благодаря сочетанию высокой плотности мощности с большой длиной нелинейного взаимодействия. Широкие линии комбинационных резонансов в кварцевых стеклах (Av 250 см ) позволяют формировать импульсы с длительностью вплоть до 60 фс и осуществлять перестройку длины волны излучения в пределах сотен обратных сантиметров. [c.257]

Рассмотренные лазерные системы работают на фиксированной длине волны излучения СО2 лазера, в то время как для спектроскопических приложений необходимы источники, перестраиваемые по частоте. Здесь хорошо зарекомендовали себя схемы генерации разностной частоты [89]. Мощные пикосекундные импульсы лазера на фосфатном стекле (Я = 1,055 мкм, е — поляризация) и излучение параметрического генератора =0.7—1,4 мкм, о — поляризация) смешиваются в кристалле прустита AggAsSg по неколлинеарной схеме. При повороте кристалла на угол 22° реализуется плавная перестройка в диапазоне длин волн 3,7—10,2 мкм. Генерация разностной частоты позволяет достичь сравнительно высокую энергетическую эффективность — до 30 % от энергии сигнальной волны. Дальнейшее продвижение в ИК диапазон до 20 мкм осуществляется генерацией разностной частоты в кристалле dSe. [c.278]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...