Угловая расходимость излучения

Таким образом, высокая направленность лазерного излучения является следствием возбуждения в нем мод с малыми поперечными индексами. Наименьшая угловая расходимость излучения, часто называемая дифракционной, имеет место при возбуждении в лазере только одной основной моды. [c.286]

Фотографическая камера 16 с кассетой 17 используется для определения угловой расходимости излучения ОКГ (см. стр. ЗС)1). Для получения нормального почернения на фотопластинках лазерное излучение ослабляется нейтральным светофильтром 15, закрепленным перед объективом камеры. [c.300]

Вследствие малых размеров резонатора и неоднородности р—/г-перехода угловая расходимость излучения полупроводникового лазера значительно больше, чем твердотельных и газовых лазеров, и достигает в горизонтальной плоскости 1—2°, а в вертикальной еще больше — 5—10°. Коэффициент полезного действия полупроводникового лазера на основе арсенида галлия 1—4%. Длина волны излучения полупроводниковых лазеров меняется в широких пределах в зависимости от состава полупроводника, перекрывая всю видимую часть спектра. Так, лазеры, в которых рабочим телом является сульфид цинка (ZnS), излучают в ультрафиолетовой части спектра (Я, = 0,33 мкм), селенид [ d (S + Se) ] — имеют зеленый цвет излучения X = 0,5-н0,69 мкм), арсенид— фосфид галлия [Qa(As + Р)] — красный (Я. = 0,75-нО,9 мкм) и т. д. [c.62]

Угловая расходимость излучения [c.43]

Угловая расходимость излучения является важнейшим параметром когерентных источников. В [16] ( 1.1) автор осуществил попытку систематического изложения вопроса о зависимости этого параметра от характера распределения поля на выходе источника. Некоторые материалы [16] будут использованы и здесь. [c.43]

Перейдем теперь к рассмотрению случаев, когда поверхности раздела сказываются на поперечном распределении полей и, следовательно, угловой расходимости излучения. Чаще всего такими поверхностями являются [c.136]

С другой стороны, поскольку угловая расходимость излучения зависит в первую очередь от распределения фазы на выходе генератора, а неравно- [c.195]

В связи со всем этим дать готовые рецепты на все случаи жизни представляется невозможным. Поставим перед собой более скромную задачу разъяснить те соображения и обстоятельства, которые следует принимать во внимание при создании резонаторов для важнейшего класса лазеров с высоким к.п.д. и малой угловой расходимостью излучения. Если смысл стремления к высокому к.п.д. не требует разъяснений, то проблема угловой расходимости заслуживает некоторых дополнительных комментариев. [c.202]

Впоследствии выходная энергия излучения генератора данного типа была доведена до 4500 Дж, а при последовательной установке двух активных элементов в одном резонаторе с М-5 — до 8000 Дж [5]. Угловая расходимость излучения составляла по уровню 0,5 интенсивности 2 10 рад, по уровню 0,5 энергии — примерно 5 рад. [c.211]

Самым важным результатом многочисленных исследований явилось твердое установление того факта, что при варьировании L в весьма широких пределах (иногда в 10 раз [60]) угловая расходимость излучения [c.221]

Несмотря на некоторые принципиальные и чисто технические сложности, в [75] заменой обычного зеркала на набор возвратных отражателей удалось уменьшить угловую расходимость излучения лазера на неоднородной среде в 10 раз. [c.243]

Вырождение мод не сильно выражено, это приводит к незначительному увеличению угловой расходимости излучения. Данный случай по-существу является промежуточным между случаями 1 и 3. [c.178]

Большая угловая расходимость излучения рубиновых лазеров, которая не обеспечивает высоких значений пространственной яркости, в ряде случаев ограничивает область их применения в лазерных локаторах. [c.165]

Лазеры с преобразованием частоты. Обеспечивая высокие уровни мощности, лазеры на стекле и иттрий-алюминиевом гранате с неодимом позволяют достаточно эффективно преобразовывать излучение в видимую область спектра (А,=0,53 мкм). Такое преобразование основано на нелинейном взаимодействии излучения с кристаллами [18], в результате которого на выходе кристалла появляется излучение второй гармоники, причем коэффициент преобразования во вторую гармонику обычно оказывается тем выше, чем выше уровень мощности и чем меньше угловая расходимость излучения основной гармоники [18]. [c.170]

Угловая расходимость излучения определяется достаточно далеко от его источника — в так называемой дальней зоне, или зоне дифракции Фраунгофера [12, 131, математическим образом которой служит фурье-преобразование распределения в ближней зоне, называемой зоной дифракции Френеля. Граница между этими зонами определяется числом Френеля [c.147]

Границы применимости полученных выше формул были нами исследованы экспериментально в лабораторных условиях [16]. В качестве источника излучения при этом использовался лазер на длине волны 0,63 мкм с угловой расходимостью излучения около [c.48]

Преимущества неустойчивых резонаторов. Неустойчивые резонаторы чаще всего используются с целью селекции поперечных типов колебаний и уменьшения угловой расходимости излучения. При больших объемах активной среды этот способ селекции является наиболее перспективным, так как не связан ни с усложнением лазерной системы, ни с заметным уменьшением КПД излучателя [44]. [c.210]

В качестве примера заметим, что применение неустойчивого резонатора в лазере на стекле, активированном неодимом, позволило реализовать угловую расходимость излучения 2-10— рад при ширине пучка 15 см 147]. Неустойчивый резонатор характеризовался параметрами М = 2, 56000, 7000. [c.211]

Чтобы получить выражение для угловой расходимости излучения разностной частоты, рассмотрим синхронное взаимодействие двух волн с частотами сог и соз, в результате которого генерируется волна на частоте оц = соз — сог. Предположим для про- [c.69]

Угловая расходимость излучения при генерации разностной частоты в далекой инфракрасной области спектра может существенно превышать угол сходимости входных пучков, и это свойство было использовано для пространственного разделения входного и выходного излучений [174]. [c.72]

Красители дают генерацию не только в растворах, но и в парах ). Лазеры на парах сложных молекул генерируют излучение в области 350—570 нм с коэффициентом полезного действия, близким к коэффициенту полезного действия лазеров на растворах. Преимущество этого типа лазеров — малая расходимость излучения, которая не превышает 3—4 угловых минут. [c.295]

Параметры Лазеров подразделяются на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют излучение, вышедшее из лазера внутренние связаны с процессами, происходящими внутри резонатора с рабочим веществом. К внешним основным параметрам относятся энергия и мощность излучения, длительность импульса, угловая расходимость пучка света, когерентность излучения и поляризации. Помимо этого в ряде случаев необходимо знать распределение энергии и мощности внутри пучка, его спектральный состав и изменение во времени, а также изменение угловой расходимости в ближней и дальней зонах. К внутренним параметрам относятся спектр мод резонатора, усиление и шумы в ряде случаев требуется знать также порог генерации и насыщение. Различные типы лазеров имеют различные параметры, определяющие области их применения в науке и в технике, и в частности в машино-и приборостроении. [c.19]

Угловая расходимость лазерного излучения зависит от вида резонатора. При параллельных зеркалах она порядка одной минуты, при сферических — порядка 30 мин. Мощность излучения зависит от длины газоразрядной трубки, в непрерывном режиме для различных типов лазеров она находится в пределах от 1 до 100 мВт. [c.39]

Измерение параметров лазерного излучения необходимо производить при экспериментальных исследованиях, разработке технологических процессов и эксплуатации лазерных установок. Целесообразно рассмотреть методы измерения параметров лазерного излучения, которые в первую очередь учитываются при практическом использовании лазерных установок. К ним относятся мощность, энергия, угловая расходимость, поперечное распределение интенсивности излучения, поперечный размер луча, длительность импульса [143]. [c.94]

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]

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]

Благодаря малой угловой расходимости и высокой интенсивности излучения лазер может быть с успехом использован в системах центрирования и выставления объектов, например при нивелировке направляющих крупногабаритных станков, выверке вертикальной оси при строительстве башен, контроле прямолинейности, плоскостности [7] и т. д. Наряду со значительным повышением точности существенно сокращается время выполнения указанных операций. [c.230]

Упражнение 2. Измерение угловой расходимости излучения ОКГ. Для этой цели сфотографируйте пятно лазерного излучения в фокальной плоскости камеры 16. Используйте фотопластинки изопанхром или специальные фотопластинки для ИК-области спектра. Измерение размеров пятна на фотопластинке проводите на компараторах МИР-1, ИЗА-2 или на микрофотометрах МФ-2, МФ-4. Угловую расходимость оцените по формуле а= ЪЦ, где О — диаметр пятна , f — фокусное расстояние камеры. Строго говоря, диаметр пятна нужно определять как диаметр окружности, в точках которой интенсивность излучения в два раза меньше, чем в центре пятна . Однако в настоящей задаче можно ограничиться приближенной оценкой. [c.301]

Упражнение 2. Наблюдение структуры мод и измерение их угловой расходимости. Диаметр диафрагмы 9 уменьшите так, чтобы осуществить выделение одной основной моды. С помощью линейки на экране 8 измерьте размер пятна и определите угловую расходимость излучения. Далее при широко раскрытой диафрагме произведите измерение угловой расходимости в режиме генерации многих поперечных мод. Затем выделите отдельные высшие поперечные моды. Этого можно достичь путем небольшой разъю-стировки зеркал резонатора, поскольку чувствительность разных поперечных мод к разъюстировке зеркал различна. Другой способ заключается в использовании тонких металлических проволочек, которые вносятся в луч лазера внутри резонатора. Зарисуйте структуру поля и измерьте угловую расходимость наблюдающихся поперечных мод высших порядков. [c.307]

Наиболее распространенным источником малых волновых аберраций первого порядка (оптический клин) является непараллельность зеркал. В этом случае F(x) — 1 = 2ikex, где е — угол между зеркалами. Поскольку F — I является антисимметричной функцией х, не равны нулю только Р 1 с четными т — /1. Несложный анализ показывает, что с увеличением угла разъюстировки е центр тяжести распределения поля монотонно смещается в сторону более удаленных друг от друга краев зеркал (противоположный вывод в [80] основан на неточности в рассуждениях). В частности, выражение для собственной функции низшей моды имеет вид и о Uq + A ea X)Nui ([57] рис. 3.6а). В соответствии с этим выражением основная мода оказывается заметно деформированной уже пр и крайне малых углах разъюстировки. Когда е достигает значения Х/(4аЛ ) (что соответствует разности оптических длин на противоположных краях резонатора X/27V), угловая расходимость излучения основной моды примерно удваивается [120] одновременно сама теория возмущений перестает быть применимой для описания этой моды. Такая чувствительность к ничтожным аберрациям приводит к тому, что наблюдать мало искаженную низшую моду плоского резонатора с большим N в опытах с лазерами не удается практически никогда. [c.153]

Об универсальности этих формул убедительно говорит то обстоятельство, что они оказываются в равной мере пригодными для близких к плоским как устойчивых, так и неустойчивых резонаторов. Рассчитаем, например, с помощью (3.5) угловую расходимость излучения моды с пятнами диаметра Ф на зеркалах идеального симметричного устойчивого резонатора, имеющих радиусы кривизны R> L. Стрелка прогиба каждого зеркала в области пятна составляет Ф /(8 ), общая вариащш длины AL l AR), if о j flRL. Поскольку углы наклонов лучей, следующих от одного края резонатора к другому и обратно, здесь изменяются в пределах от О до и от О до — 0 соответственно (рис. 3.75), полная расходимость кр = 2 ро 2Ф /2RL. Нетрудно убедиться в том, что к тому же приводит и строгая формула (2.23) для дифракщюнной компоненты расходимости (при R > L геометрической можно пренебречь). [c.157]

Поскольку в случае наиболее часто используемого телескопического резонатора все аберрационные коэффициенты ау монотонно убывают с ростом М, угловая расходимость излучения при этом, как правило, уменьшается. Правда, если ряд Lajrijr является знакопеременным, непропорциональное уменьшение его коэффициентов может, в принципе, привести к тому, что описьюаемое этам рядом распределение станет менее благоприятным. В [16] показано, что подобные примеры хотя и существуют, однако совершенно не типичны в подавляющем большинстве случаев полезно, чтобы аберрации суммировались на возможно меньшем числе проходов через неоднородную среду. [c.163]

Рассмотренная последней пространственная конкуренщ я мод нередко оказывает существенное (или даже решающее) влияние не только на ширину спектра, но и на угловую расходимость излучения. Несмотря на это, в тех же книгах пространственной конкуренции не уделено должного внимания. Более того, там можно найти не только сообщение о том, что однородность уширения линии автоматически влечет за собой одномодовую генерацию [136], но и совершенно противоположные утверждения о столь же автоматическом выходе в генерацию всех мод, потери которых уступают величине ненасыщенного усиления (усиления, которое развивается при данной накачке в отсутствие генерации) [100]. Истина лежит где-то посредине. Отметим еще, что по сравнению с первыми двумя эффектами на характере пространственной конкуренции в большей мере сказываются индавидуальные особенности резонатора все это побуждает нас остановиться на данном вопросе немного подробнее. [c.178]

Прохождение участка типа III с входной и выходной ширинами 2ai и 2й2 эквивалентно возвращению назад на расстояние =Zjo/( i Д2) иа участке типа I происходит также перевертьюание пучка и изменение амплитуды в отношении 1/ 2 Поэтому эффективные длины участков типа III из общей суммы вычитаются (вызванный этим обстоятельством рост угловой расходимости излучения при введении в схему участка типа III наблюдался экспериментально и был объяснен еще в [55]). Если принять также во внимание чрезмерную концентрацию энергии в местах перетяжек, становится очевидным, что наличие таких участков внутри резонаторов, как правило, нежелательно. [c.224]

Перейдем теперь к рассмотрению широкоапертурных управляемых лазеров с неустойчивыми резонаторами (единственной альтернативой которых являются громоздкие многокаскадные схемы). С точки зрения угловой расходимости излучения здесь все обстоит так же, как и у обычных лазеров уже первый моноимпульсный генератор с неустойчивым резонатором [63] при выходной энергии 20 Дж имел расходимость по уровню 0,5 интенсивности 2-10 рад. Благодаря быстрому установлению колебаний ( 3.3, 4.1) длительность моноимпульса заметно сокращается по сравнению со случаем плоских резонаторов. Наконец, именно при больших сечениях активных элементов приобретает особую ценность то свойство неустойчивых резонаторов, что в них могут использоваться управляющие элементы умеренного сечения, перекрывающие только выходное зеркало чтобы не мешала оправа, их следует, очевидно, размещать в схеме типа рис. 4.2 б между правым и выводным зеркалами. Это выгодно также [c.227]

Смысл указанного приема становится понятным, если принять во внимание, что угловая расходимость излучения лазера с плоским резонатором на неоднородной среде ограничена снизу значением JKlJL (см. 3.2, AL — вариация оптической длины резонатора на его рабочем сечении) и обычно ненамного его превышает. Заменяя зеркало плоского резонатора на один большой возвратный отражатель, мы уже уменьшаем AL (за счет симметризации) и тем самым снижаем расходимость, однако при больших апертурах и неоднородной среде последняя продолжает во много раз превышать дифракционный предел. [c.243]

В статьях [148, 185] обсуждалась возможность размещения активной среды за выходным зеркалом телескопического резонатора, где световой пучок имеет кольцевое сечение. Для создания цени обратной связи, включающей участок со средой, после среда устанавливается плоское полупрозрачное зеркало, возвращающее часть излучения назад в виде сходящейся волны. Из материалов 4Л, 43 нахМ известно, что широкоапертурные неусто№швые резонаторы с источниками сходящейся волны неудовлетво-рительны с точки зрения угловой расходимости излучения поэтому данная схема перспектив не имеет. [c.253]

Кроме цилиндрической симметрии волноводных резонаторов в лазерах были использованы и другие структуры волноводов. Например, волноводный резонатор, образованный параллельными металлическими плоскостями. Более подробно с применением волноводных резонаторов и волноводных методов в создании и исследовании ГЛОН можно ознакомиться в работе [141]. Особенностью резонаторов F/i -лазеров (открытых и волноводных) является необходимость регулировки их длины. В отличие от M/D-излучения ширина линии усиления F/i -лазера составляет всего несколько МГерц, что значительно меньше промежутка между соседними продольными типами колебаний резонатора (Av = /2L для L = 1 м, Av == 150 мГц). Для такой регулировки в лазерах одно из зеркал должно быть смонтировано на подвижном устройстве (плунжере). Можно выделить еще одну особенность в существующих f/i -лазерах. Эта особенность касается конструкции зеркал. В идеальном случае выходное зеркало должно полностью отражать излучение накачки и частично пропускать F/i -излучение, причем пропускание должно быть равномерным по всему сечению резонансного объема. В существующих системах пока наиболее распространенным остается самый простой и дешевый на практике способ вывода излучения генерации из резонатора через отверстие. Обычно отверстие в выходном зеркале герметически закрывается окном из кварца или другого материала, не пропускающего излучение накачки. К числу недостатков такого вывода относится большая угловая расходимость излучения генерации и потери мощности излучения накачки. Кроме того, трудно добиться максимально возможной мощности [c.140]

В отличие от данных работы [55] в рассматриваемом случае установка аберратора в резонатор нисколько не изменяла угловой расходимости излучения. Причина этого расхождения, по-видимому, связана с малым числом Френеля резонатора, использованного в работе [59], где диаметр пучка накачки на кристалле определял угловую апертуру резонатора. В экс 1ерименте [55] угловая апертура задавалась диаметром линзы и при той же длине резонатора была существенно больше. [c.158]

Плоский резонатор. Моды плоского резонатора, описываемые суперпозицией синусоид, занимают больший объем, не ограничиваются каустиками, имеют более высокие дифракционные потери, а их расходимость существенно меньше, чем в устойчивых резонаторах. Действительно, при весьма тщательной юстировке резонатора и устранении оптических искажений угловая расходимость излучения лазеров с плоским резонатором может незначительно отличаться от дифракционного предела при больишх числах Френеля (Л/ф 100) [51. [c.140]

При распространении сформированного задающим генератором и дополнительными оптическими элементами пучка в усилительной системе в нем накапливаются амплитудные и фазовые искажения, которые могут привести к увеличению угловой расходимости излучения, уменьшению яркости и другим нежелательным последствиям. Проблема коррекции фазовых возмущений рассмотрена в следующем параграф. В этом же мы рассмотрим главным образом вопросы формирования профиля интенсивности в усилительном тракте. Значение этих вопросов, помимо непосредственного влияния на расходимость излучения, существенно по следующим причинам формирование резко неравномерного распределения поля по сечению пучка снижает надежность системы и эфф.-ктивность съема энергии возбуждения (см. гл. 2), чревато развитием р1зного рода нелинейных эффектов, разрушениями и т. д.— амп. итудные возмущения могут переходить в фазовые, в частности, за счет мелкомасштабной самофокусировки, т. е. в конечном счете опять-таки приводить к увеличению расходимости. [c.146]

Подавление ди акционных возмущений с помощью нарушения пространственной однородности или временной когерентности излучения. Дифракционные возмущения, возникающие в пучке вследствие интерференции дифрагированной и плоской волн, можнО устранить, вводя в пучок мелкомасштабные фазовые неоднородности, которые могут носить случайный или регулярный характер. Введение случайных фазовых неоднородностей, возможное, например, с помощью травленных в плавиковой кислоте стеклянных пластин, приводит к уширению угловой расходимости излучения до величины 0= (йр) , где р — характерный поперечный размер неоднородности. Подавление дифракции происходит за счет увеличения угловой расходимости, что ведет к уменьшению яркости излучения. Однако при использовании этого метода возможно восстановление высокой яркости при использовании эффектов ОВФ или усреднения (см. 4.3). Подавление дифракционно-интерференционных эффектов возможно не только при пространственном разупорядоче-нии пучка, но и при уменьшении степени его временной когерентности, характеризуемой длиной когерентности к=ст , где — время когерентности, связанное с шириной спектра излучения соотношением т =1/Ау. Для подавления дифракционных возмущений необходимо, чтобы длина когерентности была меньше длины развития дифракционных возмущений, следующей из формулы (4.25) [c.157]

Турбулентность на трассе уменьшает величину рсн, во-первых, за счет искажений пространственной когерентности, приобретаемых волной на пути от рассеиваюш.его объема к приемной системе лидара во-вторых, за счет увеличения поперечного размера av вследствие турбулентного уширения зондируюш,его пучка. Если считать, что угол поля зрения приемной системы превышает угловую расходимость излучения передатчика, то можно положить av = aэ L) (3.9). Далее, выбрав в качестве зондирующего одномодовый сфокусированный лазерный пучок (1/Р= ) и положив [c.234]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...