Импульсные лазеры в режиме свободной генерации

ИМПУЛЬСНЫЕ ЛАЗЕРЫ В РЕЖИМЕ СВОБОДНОЙ ГЕНЕРАЦИИ [c.129]

Лазер на кристалле рубина работает обычно в импульсном режиме. Различают два режима работы рубинового лазера режим свободной генерации и режим с модуляцией добротности. Работа рубинового лазера в режиме свободной генерации продолжается до тех пор, пока интенсивность излучения импульсной лампы не станет слишком малой и уровень инверсной населенности не упадет ниже порогового. Обычно стандартные рубиновые кристаллы длиной в несколько сантиметров при диаметре 1 с.м позволяют получить в этом режиме полную энергию в импульсе излучения порядка нескольких джоулей. Длительность самого импульса генерации при этом измеряется миллисекундами и, следовательно, средняя мощность излучения генератора порядка нескольких киловатт. [c.283]

Энергия излучения рубиновых лазеров в режиме свободной генерации лежит в пределах от долей джоуля до сотен джоулей [44]. Однако, несмотря на значительную величину выходной энергии, режим свободной генерации в силу нерегулярности высвечивания импульсов излучения и низкого Вт) значения импульсной [c.161]

Конструкция лазера отличается от твердотельных ОКГ тем, что в резонатор вместо стеклянного стержня помещается кювета с раствором. Инверсия, как и в твердотельном ОКГ, осуществляется при помощи оптической накачки от импульсных ламп. Жидкостные лазеры такого типа могут работать как в режиме свободной генерации, так и в режимах модулированной добротности и синхронизации мод. [c.64]

При сверлении, так же как и при резании, свойства обрабаты-ваемого материала существенно влияют на параметры лазера, необходимые для выполнения операции. Сверление осуществляют импульсными лазерами, работающими как в режиме свободной генерации с длительностью импульсов порядка 1 мкс, так и в режиме с модулированной добротностью с длительностью в несколько десятков наносекунд. В обоих случаях происходит тепловое воздействие на материал, его плавление и испарение из зоны воздействия по модели, аналогичной процессу лазерной резки с неподвижным тепловым источником [см. формулу (103)]. [c.127]

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]

Рубиновые лазеры обеспечивают излучение практически во всех временных режимах работы в режим ё свободной генерации, модулированной добротности и синхронизации мод [54, 39]. Каждый из указанных режимов работы реализуется направленным воздействием на динамику формирования импульса излучения в резонаторе лазера и имеет свои отличительные особенности. В режиме свободной генерации обеспечиваются наиболее высокие уровни энергии излучения при наибольших значениях- КПД, в режиме модулированной добротности — наиболее высокие уровни импульсной мощности излучения при несколько меньших значениях КПД, в режиме синхронизации мод — сверхвысокие уровни импульсной мощности излучения при сверхкоротких импульсах. [c.161]

Для скрайбирования кремния, обладающего высокой поглощательной способностью на полосе 1 мкм, применяются ИАГ-лазеры свободной генерации или с модуляцией добротности. Для прецизионной резки полупроводниковых материалов может использоваться установка на базе импульсного лазера на азоте. В отлитие от полупроводников, обработанных излучением твердотельных лазеров, работающих в режиме свободной генерации, монокристаллы сурьмянистого индия, арсенида галлия и германия, подвергнутые воздействию излучения азотного лазера, не изменяют структуру вблизи зоны реза. Указанное обстоятельство является весьма важным, так как даже незначительное изменение структуры поверхности полупроводника может сильно изменить его электрофизические свойства. Этот метод был применен для разделения плоского /7-л-перехода на ряд элементов различной конфигурации. [c.317]

Импульсный лазер на рубине, работающий в режиме свободной генерации [c.203]

Классификация лазеров на подгруппы может производиться также в зависимости от режима их работы, при этом различают лазеры, работающие в непрерывном режиме, импульсном — режиме свободной генерации с длительностью импульса 10 . ... .. 10 с, режиме модулированной добротности резонатора 10 . ... .. 10 " с и режиме синхронизации мод 10" ... 10 с. Классификация по режиму их работы имеет первостепенное значение, так как при расчете и проектировании лазеров прежде всего необходимо знать, в каком режиме будет работать лазер. [c.16]

Закономерности генерации импульсных лазеров в свободном режиме аналогичны закономерностям начального этапа генерации непрерывных лазеров. Рассмотрение динамики проведем для прямоугольной формы импульса накачки длительностью Тн с злектрической мощностью, потребляемой лампой накачки Рн- [c.129]

Мощность излучения лазера в импульсном режиме свободной генерации [c.128]

Режим свободной генерации. Предположим, что в резонаторе лазера находится только активный элемент и нет каких-либо нелинейных элементов или элементов, свойства которых изменяются под воздействием внешних сигналов. В этом случае говорят о режиме свободной генерации. Фактически этот термин объединяет несколько разных режимов их общая черта — отсутствие какого-либо специального управления генерацией, какого-либо воздействия на нее извне. В частности, отсутствует какая-либо модуляция (как активная, так и пассивная) добротности резонатора. Свободная генерация может иметь место как в случае импульсной, так и в случае непрерывной накачки. [c.268]

В отношении конструктивных особенностей лазеры на александрите похожи на Nd YAG-лазеры. Хотя александрит может также работать в непрерывном режиме, меньшее сечение делает более практичным импульсную генерацию с высокой частотой повторения импульсов в режиме либо свободной генерации (длительность выходного импульса порядка 200 мкс), либо генерации с модуляцией добротности (длительность выходного импульса порядка 50 не). Характеристики импульсного лазера на александрите, а именно зависимость выходной энергии от входной и дифференциальный КПД практически аналогичны характеристикам Nd YAG-лазера с теми же размерами активного стержня. Были достигнуты средние мощности порядка 100 Вт при частоте повторения импульсов порядка 250 Гц. Оказывается, что лазеры на александрите успешно применяются в тех случаях, когда необходимо получить излучение с А, ж 700 нм и высокой средней мощностью (например, при лазерном отжиге кремниевых пластин) или когда необходимо перестраиваемое по частоте излучение (например, при лазерном контроле загрязнения окружающей среды). [c.343]

Как ВИДНО из оценок, оптимальная прозрачность выходного. зеркала лазера с модуляцией добротности значительно больше, чем при свободной генерации и определяет основную часть общих потерь резонатора. Поэтому лазер с модуляцией добротности допускает помещение в резонатор дополнительных управляющих элементов без заметного снижения выходной мощности излучения. Приведенные оценки относятся к лазеру без диафрагмы в резонаторе, т. е. к многомодовому излучению. При выделении нулевой моды мощность падает в 3—5 раз. Источники накачки в рассматриваемом лазере должны работать в импульсном режиме, что ограничивает возможную частоту следования импульсов излучения, обычно на уровне не более нескольких сотен герц. [c.138]

Из выражений (4.26) видно, что выходная энергия и соответственно КПД импульсного лазера зависят от соотношения длительностей импульсов накачки и генерации. Максимальное КПД достигается при xh Ti и а 1, когда ти Тн. Это обусловлено минимальными в этом случае потерями энергии накачки в лазере за счет спонтанното распада населенности метастабильного уровня. Оценим энергетические характеристики импульсного лазера в режиме свободной генерации. [c.131]

Длительность импульсов излучения лазеров в режиме свободной генерации обычно составляет от сотен микросекунд до нескольких миллисекунд, что суш ественно больше периода релаксационных колебаний лазера (около 10 мкс). Поэтому все источники технических шумов излучения непрерывных лазеров, описанные в 3.3, проявляются и здесь, они могут также при вести к Бичковому режиму генерации [41, 42, 73, 74]. При этом существенное значение в импульсных лазерах приобретает механизм модуляции потерь резонатора, связанный с тепловым нагревом активного элемента. Дело в том, что за время действия импульса накачки тепловое равновесие между активным элементом и окружающей средой не успевает установиться и в течение всего периода импульса накачки температура элемента монотонно повышается. Поэтому во время действия импульса генерации оптическая длина активного элемента монотонно увеличивается, что может привести к возникновению паразитной модуляции потерь резонатора (см. 3.3). [c.131]

Значение т для тонких образцов (5 и 0,1...0,2 мм) сопоставимы с длительностью импульсов лазера в режиме свободной генерации, составляющей порядка нескольких миллисекунд. При увеличении толщины свариваемых образцов (6 > 1,0 мм) X (6.2) значительно возрастает и с)Ш1ественно превосходит достижимые длительности лазерных импульсов. Вследствие этого лазерная сварка металлов толщиной 5 > 1,0 мм импульсным излучением затрудняется. [c.423]

В подавляющем большинстве этих экспериментов для реализахщи ОВФ используется так называемое четырехволновое взаимодействие. За подробностями отошлем к [76, 99], отметив, что вместо динамических аберраций в активной среде обычных лазеров здесь основным источником неприятностей становятся снижающие точность обращения процессы в нелинейной среде узла ОВФ. По этой при шне реализовать работающий в режиме свободной генерации (без модуляции добротности) твердотельный импульсный лазер с ОВФ-зеркалом пока удалось только М.С. Соскину и др. [114] при использовании предложенной нами в [66] схемы четырехволнового взаимодействия с автокомпенсацией макронеоднородностей в нелинейной среде. [c.252]

Выражения для kn получены при рассмотрении простых видов потерь. При учете более сложных видов потерь, таких как дифракция света на апертурах Элементов резонатора или потери за счет деполяризации света в элементах резонатора, приходится решать более сложные задачи для каждого конкретного случая отдельно. Выписать в общем случае добавки к Кц за счет подобных потерь не представляется возможным. Часто на практике подобными потерями на фоне рассмотренных выше можно пренебречь. Рассмотрим численные оценки потерь для Лаверов в режиме свободной генерации с йепрерывной и импульсной накачкой. Основным отличием в устройстве этих двух лазеров является коэффициент отражения выходного зеркала для непрерывных лазеров он достаточно большой (р2 0,9), для имоульсных заметно меньше (р2 0,5). Отличие обусловлено тем, что в импульсных лазерах средняя за импульс мощность накачки заметно выше, чем в непрерывных. [c.54]

От этих недостатков свободны методы голографической интерферометрии с импульсными лазерами, работающими в режиме свободной генерации или с модуляцией добротности. В случаях, когда исследуемые деформации велики и процесс быстропротекающий, может быть использована дифференциальная интерферометрия с помощью двухимпульсного лазера, позволяющая определить перемещения в течение некоторого интервала времени между парой импульсов (обычно от единиц до сотен микросекунд). Двухимпульс-ный голографический интерферометр не требует специальной виброизоляции оптической системы. Однако, чтобы проследить за развитием процесса перемещения отдельных точек конструкции, необходимы многочисленные повторные эксперименты с различным временем задержки и точной временной привязкой. Это существенное ограничение устраняется в случае применения киноголографи-ческой установки для съемки с частотой несколько десятков кадров [c.172]

Осуществить это легко с помощью выражения (i2.34), KOToipoe юпределяет пороговое значение энергии накачки импульсного лазера СО свободной генерацией. Применимость этого выражения для лазера с модуляцией добротности достаточно очевидна. Дело ъ том, что в обоих режимах генерации пороговое условие одинаково к концу импульса накачки в активной среде должна быть -создана пороговая инверсная населенность Л/ р.пор, соответствующая потерям излучения в резонаторе на элементах и выходном зеркале (модулятор добротности к концу импульса выключается). Поскольку в лазерах с модуляцией добротности выполняется н<.Ти то функция Пренебрегая малой критической [c.136]

Генерация импульсов в режиме управления добротностью резонатора. Подавление ничкового характера генерации и получение стационарного режима работы в принципе может быть получено стабилизацией всех параметров лазера [13]. Однако, как следует нз предыдущего рассмотрения, практическое осуществление такой стабилизации представляет собой трудную задачу, особенно для лазеров на неодимовом стекле, работающих в импульсном нестационарном режиме. Поэтому для генерации достаточно длинных лазерных импульсов с длительностью больше длительности первого пнчка свободной генерации (нескольких микросекунд) применяют другой способ, заключающийся во введении отрицательной обратной связи, т. е. уменьшения добротности резонатора при увеличении интенсивности излучения. [c.201]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...