Лазеры с импульсной накачкой

Критическая и пороговая энергии накачки в режиме свободной генерации импульсного лазера. В лазерах с импульсной накачкой энергетические параметры зависят не только от мощности накачки, но и от длительности действия накачки, т. е. длительности импульса Тн- [c.61]

Основные типы лазеров с импульсной накачкой [c.71]

ЛАЗЕРЫ С ИМПУЛЬСНОЙ НАКАЧКОЙ [c.107]

Для удобства расчетов выражения (4.30) могут быть переписаны через легко измеряемые величины, например относительную энергию (или мощность) накачки. Выражения для лазеров с импульсной накачкой отличаются от выражений для лазеров с непрерывной накачкой. Рассмотрим каждый случай отдельно. [c.134]

Лазеры с импульсной накачкой. Для избежания заметных потерь энергии накачки за счет спонтанного распада населенности метаста бильного уровня длительность импульса накачки Тн лазеров с модуляцией добротности выбирается не более Ти Время [c.134]

Для генерации ультракоротких световых импульсов с помощью АИГ Nd-лазера успешно применяются различные методы. Для лазера с непрерывной накачкой применяется преимущественно метод активной синхронизации мод с использованием акустооптических или электрооптических модуляторов (см. гл. 4). В случае АИГ Nd-лазера с импульсной накачкой чаще всего с помощью пассивной синхронизации создается такой режим, при котором лазер испускает цуг ультракоротких импульсов (см. гл. 7). [c.77]

Как будет видно ниже, процессы установления колебаний особенно важны в твердотельных лазерах с импульсной накачкой — обычно в таких лазерах стационарный режим генерации вообще недостижим. Но и в других гапах лазеров переходные неустановившиеся процессы играют важную роль. Необходимо выработать математический аппарат для анализа таких процессов. [c.24]

Это — очень большая длительность для лазеров с импульсной накачкой такое время часто превышает длительность работы источника накачки, поэтому для многих типов импульсных твердотельных лазеров стационарный режим генерации вообще не устанавливается. [c.29]

При достаточно высоком коэффициенте усиления, каким характеризуются, например, неодимовые лазеры с импульсной накачкой, oпт может быть относительно низким (10 — 20%). В случае же гелий-неонового лазера, где коэффициент усиления мал, oпт достигает 99%. Для реализации столь высоких значений коэффициента отражения применяют многослойные диэлектрические зеркала, получаемые при нанесении на подложку (путем напыления) нескольких тонких диэлектрических слоев, имеющих оптическую толщину, равную четверти длины волны излучения, и различающихся показателем преломления >. [c.98]

Гигантский импульс при наличии синхронизации продольных мод превращается в последовательность сверхкоротких (сверхмощных) импульсов. На рис. 3.5 дано приблизительное сопоставление гигантского импульса и последовательности сверхкоротких импульсов в лазере с импульсной накачкой ). Протяженность во времени этой последовательности импульсов примерно равна длительности гигантского импульса ii таким образом, число сверхкоротких импульсов можно оценить отношением tjT. [c.276]

Акустооптические затворы применяют преимущественно в лазерах с непрерывной накачкой, а электрооптические — с импульсной. Это связано со свойствами затвора и с тем фактом, что лазеры с импульсной накачкой характеризуются существенно более высокими значениями коэффициента усиления по сравнению с непрерывно накачиваемыми лазерами. Заметим в этой связи, что оптимальный коэффициент пропускания выходного зеркала составляет обычно всего несколько процентов для непрерывно накачиваемых лазеров, тогда как для лазеров с импульсной накачкой он превышает 50%. [c.334]

При низких значениях коэффициента усиления, характерных для лазеров с непрерывной накачкой, существует возможность срыва генерации уже при относительно небольших потерях, вносимых затвором в резонатор. Поэтому Б таких лазерах могут эффективно использоваться акустооптические затворы как обладающие наиболее низкими потерями в открытом состоянии. Тот факт, что эти затворы плохо запираются, не играет важной роли при условии, что частота следования световых импульсов достаточно высока (5—50 кГц для непрерывно накачиваемого лазера на гранате с неодимом). Однако при низких частотах следования импульсов или, тем более, в режиме одиночных импульсов потери, вносимые акустооптическим затвором в запертом состоянии, могут оказаться недостаточными для срыва генерации непрерывно накачиваемого лазера (и, следовательно, для реализации режима модуляции добротности). Хорошее запирание затвора особенно важно в лазерах с импульсной накачкой. В этом случае не играет роли тот факт, что в открытом состоянии затвор может вносить относитель- [c.334]

НО высокие потери (порядка нескольких процентов) важно лишь, чтобы затвор хорошо запирался и мог обеспечить срыв генерации при больших значениях коэффициента усиления. Поэтому в лазерах с импульсной накачкой предпочтительны электрооптические затворы. [c.335]

Ранее отмечалось, что для повышения быстродействия акустооптических затворов надо использовать световые пучки с малым радиусом перетяжки и помешкать затвор в месте перетяжки пучка. В лазерах с импульсной накачкой это требование будет приводить к сильному нагреванию затвора (и даже к его разрушению). [c.335]

Конструкции лазеров на АИГ-Nd с импульсной накачкой и их элементная база. Конструкции импульсных лазеров во многом аналогичны конструкциям лазеров на рубине и стекле, а также конструкциям лазеров на гранате с непрерывной накачкой. Конкретное конструктивное исполнение во многом определяется назначением лазера. [c.109]

Оптимальный ко ффициент отражения выходного зеркала лазера с непрерывной накачкой также зависит от частоты модуляции добротности резонатора. При малой частоте модуляции выражения для Л ро, Л рк, Р ыху Ти аналогичны случаю импульсного лазера. Поэтому выражение для оптимального значения коэф- фициента излучательных потерь определяется выражением [c.140]

Интерес представляют лазеры с ламповой накачкой. Их оптические схемы подобны схеме твердотельного лазера. Активный элемент представляет собой трубчатую кювету из прозрачного в полосе накачки материала, через который прокачивается краситель. Накачка от импульсных ксеноновых ламп, которые вместе с кюветой помещены в диффузное или зеркальное устройство, подобное головке твердотельного лазера. Резонатор образован внешними зеркалами. Схема имеет элементы перестройки по длине волны генерации. Схема импульсного лазера типа ЛЖИ показана на рис, 28. Параметры импульсных лазеров приведены в табл. 5. Длина когерентности этих лазеров менее 2 мм, что делает их неприменимыми непосредственно для голографической съемки. Их можно использовать в системах воспроизведения изображений. [c.53]

Применяется также некогерентная оптическая накачка лазеров на красителях — при помощи, например, трубчатых и коаксиальных импульсных ламп. Лазеры с ламповой накачкой имеют КПД порядка 1% и ниже. [c.37]

Принципиальная возможность режима разгрузки резонатора при использовании быстродействующего акустооптического модулятора обсуждалась в [53]. Этот режим генерации достаточно подробно исследован в непрерывно накачиваемом лазере на гранате с неодимом (см. [54—57]). В i58] рассмотрена разгрузка резонатора в лазере на красителе с импульсной накачкой. [c.281]

Устройство оптического квантового генератора (лазера) очень просто. Он состоит из активного вещества (стержня, трубки с газом), системы накачки и двух зеркал. На рис. 9 изображены основные элементы лазера с оптической накачкой. Цифрой 2 отмечены яркие газоразрядные лампы, обычно импульсного, кратковременного действия. [c.18]

Обычно при работе лазера в импульсном режиме с того момента, как излучение лампы накачки доведет инверсию до порогового значения, начинается генерация. Поэтому величина инверсии ограничивается конкуренцией двух процессов, интенсивностью накачки и генерацией. Можно было бы получить значительно большую разность населенностей, если бы генерация не возникла до тех пор, пока не будет достигнута максимальная перенаселенность, Это условие может быть выполнено при уменьшении добротности резонатора в течение действия импульса накачки до таких значений, когда пороговые условия возникновения колебаний не будут выполняться. Тогда в процессе накачки число возбужденных атомов возрастет до некоторого значения N, значительно превышающего пороговое значение. Если затем, по окончании действия накачки, произвести мгновенное уменьшение потерь резонатора, то это приведет к возникновению колебаний при зна- [c.29]

Накачка ЛК осуществляется излучением импульсных ламп и лазеров др. типов. ЛК с ламповой накачкой работают в импульсном режиме, генерируя чаще всего импульсы длительности мкс. Их кпд 1%, выходная энергия от долей до неск. сотен Дж. Спектральный диапазон обычно ограничен видимой областью. Л К с ламповой накачкой могут работать частотой повторения импульсов 50 — 100 ими./с при ср. мощности выходного излучения в сотни Вт. [c.564]

ЛК с лазерной накачкой по устройству и параметрам -. варьируются в зависимости от типа лазера накачки. 564 Существуют ЛК непрерывного и импульсного режимов. [c.564]

Твердо- тельные лазеры Рубин Ламповая накачка 0,694 Импульсный свободной генерации, импульсный с модулированной добротностью 1—0,5 мс 20 НС 10-3—1 1—2 105—106 Вт 106—109 Вт 10—40 мрад 1—3 мрад [c.230]

Устойчивые резонаторы одномодовых твердотельных лазеров с импульсной накачкой [c.226]

Лазеры с импульсно-периодической накачкой характеризуются, как правило, меньшей величиной термоонтических искажений АЭ рт 2 дп) и более высокой плотностью мощности излучения, нежели лазеры с непрерывной накачкой. Эти особенности имеют существенное значение при разработке схемы резонатора. Во-первых, умеренный уровень термооптических искажений АЭ приводит к тому, что оптимальный размер основной моды в АЭ определяется не величиной паведеппой анизотропии или аберрациями АЭ, а поперечным размером АЭ уоо (0,5 -г 0,7)Ло- Поскольку обычно радиус АЭ Ло 2,5 мм, то оптимальный размер перетяжки основной моды гио > 1,5 мм, что существенно больше, чем в резонаторах с высоким уровнем термооптических искажений АЭ. Таким образом, резонатор твердотельного лазера с импульсной накачкой должен обеспечивать сравнительно большой размер основной моды в АЭ. Во-вторых, необходимо избегать сильной фокусировки излучения на внутрирезонаторных элементах, в частности па зеркалах. Это связано с высокой пиковой мощностью излучения импульсных лазеров, особенно работающих в режиме генерации гигантских импульсов и конечной лучевой стойкостью оптических элементов. Поэтому при построении схемы резонатора, с учетом требуемых мощностных характеристик лазера, приходится вводить ограничения на предельно допустимый размер перетяжки основной моды на элементах резонатора. Так, если предельно допустимая плотность мощности излучения, определяемая лучевой стойкостью элементов, [c.226]

Режим генерации гигантских импульсов при активной модуляции добротности резонатора. Идея использования модуляции добротности резонатора лазера с импульсной накачкой для получения мощных и коротких световых импульсов была реализована в 1962 г. [22, 23]. Управляя добротностью резонатора, сначала обеспечивают высокий уровень вредных потерь, т. е. специально поднимают порог генерации. Это позволяет создать значительную инверсную заселенность в активной среде. Затем по сигналу извне уровень потерь, а следовательно, и порог генерации быстро понижаются до минимально возможного значения в результате начальная величина инверсной заселенности оказывается существенно вьше нового порога, отвечающего малым потерям. В этих условиях вместо последовательности пичков, высвечивается единичный короткий световой импульс большой мощности (так называемый гигантский импульс). [c.270]

На рис. 3.4 показан процесс развития гигантского импульса при пассивной модуляции добротности резонатора лазера с импульсной накачкой. Модуляция добротности осуществляется за счет применения просветляющегося фильтра. Кривая Р f) на рисунке описывает изменение во времени мощности генерируемого излучения там же показано изменение во времени коэффициента резонансного поглощения фильтра на частоте генерации (кривая (0) и плотности инверсной заселенности уровней активной среды (кривая N (f)). Исходное состояние соответствует непросветленному фильтру (х = XoJ в этом состоянии пороговое значение плотности инверсной заселенности достаточно велико (обозначим через Л пор max)-По мере поступления в активный элемент излучения накачки величина N будет расти. Как только она достигнет значения N ov max. начнется процесс генерации ). Этот момент времени выбран на рисунке в качестве начального момента t = 0). Как и при активной модуляции добротности, процесс формирования гигантского импульса состоит из двух этапов длительного этапа ждленного (линейного) развития (длительность этапа io) и короткого этапа быстрого (нелинейного) развития (длительность этапа При пассивной модуляции добротности этап линейного развития примерно на порядок длительнее, чем при активной модуляции он составляет теперь примерно 1 мкс. Это объясняется тем. [c.274]

Развитие и дальнейшие перспективы квантовой э пектроники связаны с созданием эффективных, перестраиваемых по частоте источников излучения в различных областях оптического диапа-зона, работающих в разных режимах непрерывном, импульсном, импульсно-периодическом. Одним из перспективных путей создания таких лазеров является преобразование лазерного излучения. Лазер, использующий принцип такого преобразования, содержит две ступени. Первая—лазерный источник накачки, который возбуждает вторую ступень — активную среду (твердую, жидкую или газообразную). Возбуждение может быть резонансным и нерезонансным. Первыми преобразователями с резонансным возбуждением были полупроводниковые лазеры с оптической накачкой [121. В дальнейшем резонансная накачка была осуществлена в жидких активных средах, что привело к созданию лазеров на красителях. С появлением мощных лазеров в ИК-диапа-зоне (прежде всего СОг-лазеров) в качестве активных сред преобразовательных лазеров стали применяться молекулярные газы. К настоящему времени теоретические и экспериментальные исследования полностью подтвердили перспективность ГЛОН как источников излучения в среднем, дальнем ИК и субмиллиметро-вом диапазоне. [c.126]

Некоторые применения лазеров с непрерывной накачкой. Излучение одномодовых лазеров импульсного режима работы ЛТИ-500 может быть сфокусировано в пятно размером несколько десятков микрон, поэтому такие лазеры применяют для выполнения тонких технологических операций. С использованием этих лазеров созданы автоматизированные установки скрайбирования полупроводниковых пластин (рис. 4.12), которые обеспечивают глубину надреза 150—200 MIKM при ширине 30— 50 мкм. [c.103]

Принцип работы лазерно-телевизионных систем не отличается от принципа работы обычных телевизионных систем. В данном случае поле зрения телекамеры падювечивается лазерным излуче нием. Импульсные лазеры на АИГ-Nd с модуляцией добротности применяют в кадровых системах видения (засветка объекта производится одний импульсом излучения), лазеры с непрерывной накачкой — в сканйрующих системах. [c.127]

Лазеры на красителях с импульсной накачкой работают в квазинепрерывном режиме, длительность которого ограничивается длительностью вспышки лампы накачки. По-настоящему непрерывный режим (сш-режим) впервые удалось осуществить Иппену и сотр. [6.3], а также О Нейлу [6.4]. Для непрерывной накачки лазера на родамине 6G они использовали излучение аргонового лазера. Была получена непрерывная последовательность импульсов длительностью 1,5 пс. В более поздних экспериментах лазер такого типа позволил осуществить генерацию фемтосекундных импульсов [6.5—6.7, 6.30—6.32]. [c.187]

В главах, посвященных генерации импульсов, было показано, что лазеры на красителях с непрерывной или синхронной накачкой позволяют получить субпикосекундные импульсы с высокой частотой следования (до 10 Гц) и хорошей воспроизводимостью. При таких частотах следования измеряются не отдельные импульсы до и после их прохода через образец,, а усредненный за большое число импульсов сигнал. Сигнал возбуждения образца, следующий по каналу импульсов возбуждения, периодически включается и выключается с относительно низкой частотой при помощи модулятора (например, вращающегося диска с отверстием). Таким образом, на фотоприемник попеременно поступают пробные сигналы, прошедшие через возбужденный и невозбужденный образцы (рис. 9.15). Электронная система регистрации избирательна и настроена на частоту прерывания возбуждения. Поэтому регистрируемый сигнал пропорционален разности средней энергии пробного излучения при наличии и отсутствии возбуждения. Применение в резонаторе лазера системы выбрасывания импульсов позволяет, если это требуется, снизить частоту следования импульсов (см. гл. 5) и одновременно увеличить их мощность. Это особенно необходимо в тех случаях, когда возвращение образца в исходное основное состояние происходит медленно. Интервал времени между сигналом возбуждения и следующим за ним пробным сигналом может устанавливаться при помощи оптической линии задержки, связанной с шаговым двигателем. По выбору в канал возбуждения и пробный могут быть введены кристаллы для генерации второй гармоники. Другие нелинейные оптические процессы преобразования в общем случае использовать трудно, так как интенсивность слишком мала. (Применение усилителей с импульсной накачкой (см. гл. 5), позво- [c.342]

При этом мы не будем рассматривать суш,ествуюш,ие на сегодняшний день многомодовые твердотельные лазеры с оптической накачкой, ибо они нам кажутся непригодными для применения в линиях связи. Как импульсные, так и непрерывно ра-ботаюш,ие твердотельные лазеры часто испускают излучение в виде пичков, характер которых определяется активной в данный момент модой. Разность частот двух мод, зависяш,ая от изме-няюш,ихся во времени размеров кристалла и показателя преломления, обычно попадает в СВЧ-диапазон. Поскольку выходной сигнал твердотельного лазера многомодовый, после детектирования он будет содержать очень сложные произведения перекрестной модуляции. В принципе от многомодового характера излучения твердотельных лазеров можно избавиться, пользуясь известными методами селекции мод. Но при этом резко падает выходная мош,ность лазера, а к. п. д. оказывается настолько низким, что такой прибор уже не мол ет конкурировать с ионными газовыми лазерами непрерывного излучения. [c.454]

Если же накачка осуществляется мощным импульсным лазером с пиковой интенсивностью порядка 100 МВт/см , то интенсивность и направленность рассеянного излучения старювятся достаточно высокими — мощность свечения экспоненциально зависит от размеров кристалла и мощности падающего света. Эффект в этом случае называют параметрической сверхлюминесценцией . Наконец, если [c.411]

Полупроводниковые лазеры накачка инжекцией через гетеропереход (см. Гетеролазер), а также электронным пучком. Гетеролазеры миниатюрны, hm fot больнюй кпд, могут работать в импульсном и непрерывном режимах. Применение спектроскопия, оитич. стандарты частоты, оптич. линии свя.зи, звуко- и видио-систе.мы. Л. с электронной накачкой перспективны для проекционного лазерного телевидения, оптич. обработки информации. [c.551]

Параметры систем О. л. зависят от характеристик осн. используемых узлов лазера, фотоприёмника, сканирующего устройства, модулятора и т. д. Наиб, широко в О. л. применяются лазеры, генерирующие в ИК-области спектра,— полупроводниковые, твердотельные, газовые. Полупроводниковые лазеры обеспечивают как непрерывный режим (до сотен мВт), так и импульсный (до сотен Вт) в ближней ИК-области спектра (X X 0,8—0,9 мкм). Модуляция полупроводниковых лазеров, как правило, осуществляется током накачки. Иа твердотельных лазеров в О. л. используются лазеры на разл. матрицах, активированных ионами неодима, в частности на основе алюмоиттриевого граната (A, = 1,06 мкм). Лазер на гранате, обладающий низким порогом возбуждения и хорошей теплопроводностью, может работать при больших частотах повторения импульсов, а также и в непрерывном режиме излучения при кпд до 3%. Предпочтительны в О. л. лазеры на двуокиси углерода (СО,-лазеры) с X 10,6 мкм, имеющие большой кпд (- 10%), мощность излучения от единиц Вт до кВт в непрерывном и МВт в импульсном режимах, узкую линию излучения (неск. кГц). [c.433]

Высокая степень когерентности лазерного излучения позволяет использовать помехоустойчивые методы модуляции — частотную, фазовую и поляризац. модуляцию. Известны системы О. с. с применением поляризац. мо-цуляции излучения непрерывных газовых лазеров (лазер Не — N6 с X = 0,63 мкм и СО -лазер с А, = 10,6 мкм) для передачи как аналоговой, так и цифровой информации. Для передачи последней наиб, удобна импульсная модуляция интенсивности полупроводниковых лазеров током. накачки. [c.441]

Источниками накачки служат лазеры непрерывного, импульсного и импульсно-периодич. действия и оптич. гармоники их излучения. Отд. II. г. с. обеспечивают перестройку частоты в пределах 10% от б>н. Особую ценность П. г. с. с плавной перестройкой частоты представляют Д.ЛЯ ИК-диапазона спектра. Во мн. странах выпускаются промышленные образцы разл. П. г. с. Уникальные характеристики 1Т. г. с. (когерентность излучения, узость спектральных линий, высокая мощность, плавная перестройка частоты) делают его основным, а норой единственным прибором для спектроско-пич. исследований (активная спектроскопия и др.), а также позволяют использовать его для селективного [c.540]

Указанные технические и эксплуатационные сложности реализации разрядов с электронным пучком можно во многом обойти, используя для накачки СОг-лазеров рассмотренный в гл. 3 несамостоятельный разряд, поддерживаемый периодическими импульсами ионизации. В литературе этот тип разряда часто называют комбинированным. Наиболее подготовленная для практической реализации схема такого разряда приведена в табл. 4.5 (схема 4). Ионизация газоразрядного промежутка осуществляется периодически создаваемыми емкостными импульсными разрядами, возникающими при подаче на расположенные с наружной стороны диэлектрических стенок камеры тоководы. Несамостоятельный ток поддерживается между системой штыревых катодов и трубчатым анодом. Лазеры с данным способом возбуждения обладают однородной активной средой, имеют повышенные значения КПД и перспективы дальнейшего повышения мощности. [c.141]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...