Лазеры с модуляцией добротности

Для обработки тонких покрытий толщиной 500—2000 А необходимо обеспечить плотность энергии излучения 1—60 Дж/см , а для уменьшения повреждения подложки и термического искажения рисунка длительность лазерного импульса должна находиться в пределах от 10 до 500 не. Этим требованиям удовлетворяют твердотельные н газовые лазеры с модуляцией добротности резонатора, химические лазеры на органических красителях и полупроводниковые. Из табл. 25 видно, что выбор лазеров. [c.160]

В соответствии с уравнением (5.186) мы будем иметь <7 = 0 и световой импульс будет иметь максимальную мощность. Это произойдет в момент времени t = tp па рисунке. При t > tp в лазере вместо усиления мы будем иметь потери, и, как следствие, мощность импульса уменьшится до нуля. В это же время инверсия населенностей достигнет окончательной величины N . Заметим, что передний фронт импульса оказывается короче его заднего фронта. Кроме того, отметим, что на рис. 5.26 временной масштаб при > О сильно отличается от масштаба при t <0. Например, в Nd YAG- лазере с модуляцией добротности. [c.285]

На рис. 5.28 показан лазер с модуляцией добротности, использующий соответствующую комбинацию поляризатора и ячейки Поккельса. Ячейка Поккельса ориентирована и к ней подведено напряжение смещения таким [c.287]

Таким образом, до момента включения добротности инверсия населенностей N t) нарастает до максимального значения, а затем спадает. Добротность резонатора включается в момент времени, когда N t) становится максимальной ( = 0 на рисунке). С этого момента времени t > 0) начинает увеличиваться число фотонов, что приводит к возникновению импульса генерации, максимум которого имеет место в некоторый момент времени td после включения добротности резонатора. Увеличение числа фотонов приводит к уменьшению инверсии населенностей N t) от некоторого начального значения Ni (три = 0) до конечного значения Nf, которое достигается после того, как импульс генерации закончится. Разумеется, лазеры с модуляцией добротности и импульсной накачкой могут работать в режиме повторяющихся импульсов, причем частота повторения обычно колеблется от единиц до нескольких десятков герц. 2) Импульсно-периодический режим с модуляцией добротности при непрерывной накачке (рис. 5.33). Этот режим осуществляется при непрерывной накачке (со скоростью Wp) лазера и периодическом переключении потерь резонатора до низкого уровня. При этом выходное излучение лазера [c.295]

Рис. 5.32. Развитие импульса в лазере с модуляцией добротности, работающем в импульсном режиме. На рисунке показаны временные зависимости скорости накачки Wp, потерь резонатора Y. инверсии населенностей N и числа фотонов д.

Ni, которое она имела до включения добротности резонатора. Поскольку время, необходимое для восстановления инверсии, примерно равно времени жизни верхнего уровня т, разделяющий импульсы промежуток времени Тр должен быть порядка т. Поэтому частоты повторения лазеров с модуляцией добротности при непрерывной накачке изменяются, как правило, от единиц до нескольких десятков килогерц. [c.296]

Рассмотрим теперь импульсно-периодический лазер с модуляцией добротности при непрерывной накачке (рис. 5.33), Прежде всего заметим, что после включения добротности и в течение времени формирования импульса модуляции добротности по-прежнему применимы уравнения (5.88). Следовательно, пиковая выходная мощность, выходная энергия и длительность импульса даются соответственно выражениями (5,95), (5.100) и (5.101). [c.301]

Рнс. 5.35. Лазер с модуляцией добротности, работающий в импульсно-периодическом режиме с непрерывной накачкой. Зависимость Ni/Np от величины х, на которую скорость накачки превышает свое пороговое значение для нескольких значений нормированной частоты повторения импульсов /. [c.301]

В случае непрерывного лазера с модуляцией добротности метод разгрузки резонатора можно использовать периодически для получения цуга ультракоротких импульсов, частота следования которых равна теперь частоте работы устройства разгрузки, а не частоте повторения /2L, устанавливаемой временем полного прохода резонатора. Если эта частота достаточно низка (100 кГц—1 МГц), то соответствующий промежуток между двумя последовательными разгрузками резонатора (1 — 10 мкс) обеспечивает достаточное время для восстановления синхронизации мод. Поэтому метод периодической разгрузки резонатора позволяет получить последовательность ультракоротких лазерных импульсов при намного более низкой частоте [c.324]

Получите выражения для выходной энергии и длительности импульса в трехуровневом лазере с модуляцией добротности, [c.328]

Рассмотрим здесь кратко нестационарные пучки. В этом случае функция в выражении (7.11) зависит по определению от моментов времени t и ti, а не только от интервала между ними r = ti— /2. Примерами могут служить лазер с амплитудной модуляцией, тепловой источник света с амплитудной модуляцией, лазер с модулированной добротностью и лазер с синхронизацией мод. Корреляционную функцию для нестационарного пучка можно получить как среднее по ансамблю многих измерений аналитического сигнала на временном интервале О — Г, причем начало временного интервала синхронизовано с управляющим сигналом (например, синхронизовано с амплитудным модулятором лазера с синхронизацией мод или ячейкой Поккельса в лазере с модуляцией добротности). Степень временной когерентности в заданной точке г можно определить следующим образом [c.456]

Ключ к природе такого механизма появился, когда было обнаружено. что мощность второй гармоники значительно возрастает, если излучение накачки действует на световод в течение нескольких часов [54]. На рис, 10,13 показана зависимость средней мощности второй гармоники от времени при распространении по световоду длиной 1 м импульсов накачки на длине волны 1,06 мкм, с длительностью 100-130 ПС и со средней мощностью 125 мВт, от Nd ИАГ-лазера с модуляцией добротности и синхронизацией мод. Мощность второй гармоники со временем растет почти экспоненциально и начинает насыщаться после 10 ч. Максимальная эффективность преобразования составляла около 3%. Импульсы на длине волны 0,53 мкм на выходе световода имели длительность около 55 пс и мощность, достаточную для накачки лазера на красителе [54]. Этот эксперимент способствовал дальнейшему возрастанию интереса к ГВГ в световодах, и в последнее время изучению процесса подготовки и природы генерации второй гармоники в волоконных световодах уделяется значительное внимание [55-72]. Уровень понимания этих процессов пока далек от совершенства, и работа продолжается. Остаток этой главы посвящен обзору состояния дел ко времени написания. [c.309]

В 1962—1963 гг. после создания лазеров с модуляцией добротности резонатора, оптика получила в свое распоряжение источники мощных импульсов с длительностями 10 —10 с. Генераторы гигантских наносекундных световых импульсов (их мощности составляли в то время 10 —10 Вт) совершили подлинный переворот во многих разделах лазерной физики в значительной мере своими успехами обязана им и нелинейная оптика. [c.9]

Лазеры с модуляцией добротности позволяют получать боль-щие мощности в импульсах, длительность которых 10" с (нано-секундные импульсы) однако лазеры могут работать также и в режиме синхронизации мод и генерировать при этом импульсы, длительность которых 10 . .. 10 с (пикосекундные импульсы). [c.14]

ЛАЗЕРЫ С МОДУЛЯЦИЕЙ ДОБРОТНОСТИ [c.132]

Режим генерации лазера с модуляцией добротности отличается большой глубиной и крутыми фронтами модуляции потерь. За счет этого генерируемые импульсы могут становиться короче к мощнее и частотой их следования легко управлять. Достигается это специальными моду-ляторами добротности, помещаемыми внутрь резонатора. [c.132]

Работа лазеров с модуляцией добротности разделяется на три характерных временных этапа [18, 19, 41, 46]. Рассмотрим их,, предполагая, что источник накачки включается в момент / = 0 и действует с постоянной мощностью Рн. [c.132]

Уравнения (4.27) описывают любой из трех этапов работы> лазера с модуляцией добротности и являются достаточно сложными для аналитического решения. Однако если рассматривать каждый этап, то. представляется возможным в каждом случае существенно упростить уравнения при сохранении достаточной их точности. [c.133]

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 оценки КПД рассматриваемого лазера с модуляцией добротности необходимо связать мощность и энергию излучения (4.32в, г) с энергией накачки подводимой к источнику накачки (например, лампе). [c.135]

Рассмотрим численные оценки основных характеристик лазера с модуляцией добротности. Для этого примем остаточные потери излучения в модуляторе добротности примерно равными потерям в активной среде (см. пример 2.2). [c.137]

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]

В лазере с модуляцией добротности на красителе импульс излучения формируется дольше, чем, например, в системе с модуляцией добротности на ячейке Поккельса. Однако в некоторых случаях модулятор добротности на ячейке Поккельса может действовать таким образом, что время формирования светового импульса в нем увеличится за счет увеличения времени нарастания или при работе модулятора в две ступени. [c.282]

Наибольшую популярность использование призмы-крыши получило в лазерах с модуляцией добротности оптико-механическим затвором [8] призму 1 (рис. 3.16, а) закрепляют в оправу, насаженную на ось высокоскоростного двигателя и приводимую в быстрое вращение в плоскости расположения ребра, что обеспечивает требуемые для модуляции добротности весьма большие скорости изменения а, а значит и потерь в резонаторе. В то же время отклонения оси резонатора в перпендикулярной плоскости (например, призмы при биениях оси электропривода) не ухудшают характеристик лазера. [c.146]

При исследовании влияния на тепловыделение в активном элементе излучения генерации моноимпульсных лазеров для подсветки интерферометров необходимо использовать лазеры с модуляцией добротности наиболее удобными для этих целей являются лазеры на рубине. [c.180]

Рис. И. Лазер с модуляцией добротности резонатора

Характеристики лазеров с модуляцией. добротности [c.31]

Это и означает, что излучение имеет форму короткого и интенсивного импульса. Длительность этого импульса больше характерного времени резонатора Травного по меньшей мере нескольким временам полного обхода резонатора. Следовательно, минимальные длительности импульса составляют, например, в твердотельных лазерах с модуляцией добротности и с обычной длиной резонатора (L 1 м) несколько десятков наносекунд. [c.90]

При количественных измерениях мош.ности лазера с модуляцией добротности возникают трудности, так как датчик может быть разрушен одним импульсом. Применение обычных нейтральных фильтров затруднено по тем же причинам. Было установлено, что тонкими целлулоидными делителями пучка, состоя-ш,ими из пленок толщиной примерно 8 мк [4], можно ослаблять пучок без их разрушения. [c.26]

Верхний рабочий предел такого калориметра обусловлен тем, что нарушается изоляция проволоки (приблизительно 10 дж), а нижний — собственным дрейфом прибора (10" дж). Пользоваться им для измерений выходной энергии лазеров с модуляцией добротности не рекомендуется. [c.179]

Лазеры с модуляцией добротности позволяют получить большие мощности в импульсах наносекундной длительности. Действи- [c.31]

Рис. 5.33. Развитие импульсов в лазере с модуляцией добротности, работающем в импульснопериодическом режиме с непрерывной пакачкон. На рисунке показаны временные зависимости скорости накачки Wp, потерь резонатора Y- числа фотонов q и инверсии населенностей N.

Рис. 5.36. Зависимость выходной энергии Nd YAG-лазера с модуляцией добротности от эиергии, вкладываемой в импульсную лампу накачки. (Согласно Кёхнеру [25].)

Nd YAG-лазера с модуляцией добротности. Лазер работает в импульсном режиме, и модуляция добротности в нем осуществляется с помощью кристалла KD P (дейтерированный дигидрофосфат калия, KD2PO4) в ячейке Поккельса [25]. На рисунке указаны также размеры стержня и резонатора. Из рисунка видно, что пороговая энергия лазера ср 3,4 Дж, а энергия выходного излучения Е ж 0,12 Дж при Ер 10 Дж (т. е. при х = = р/ ср = 2,9). Найденная из измерений длительность импульса лазера при этой накачке составляет около 6 не. [c.302]

Выходное излучение Nd YAG-лазера с модуляцией добротности Е = = 100 мДж, Тр = 20 не) необходимо усилить с помощью усилителя на том же кристалле диаметром 6,3 мм с y iweiHieM малого сигнала Со = 100. Считая, что максимальное значение сечения лазерного перехода а 3,5Х ХЮ- " см , вычислите э(1ергию пучка за усилителем н, следовательно, усиление энергии. Вычислите также долю запасенной в усилителе энергии, которая извлекается падающим импульсом. [c.525]

Параметрическое усиление можно использовать для создания лазеров, помещая световод в резонатор Фабри-Перо. Такой четырехфотонный волоконный лазер недавно был продемонстрирован в эксперименте [36]. При накачке импульсами длительностью 100 пс на длине волны 1,06 мкм от Nd ИАГ-лазера с модуляцией добротности и синхронизацией мод на выходе волоконного четырехфотонного лазера наблюдались импульсы длительностью 65 пс на длине волны 1,15 мкм. Длина резонатора подстраивалась таким образом, чтобы накачка была синхронной. Ширина спектра генерации составляла 100 ГГц в соответствии с формулой (10.4.7). [c.306]

Начнем с преобразования сигнала. Уже в первой работе [79] удалось перевести в видимую область излучение ртутной лампы Я,г = 1,65—1,9 мкм в кристалле LiNbOa при накачке импульсным рубиновым лазером с модуляцией добротности. Коэффициент т] был порядка 1 %, чувствительность нелинейно-оптического при- [c.131]

Одномодовые лазеры с модуляцией добротности. Лазеры серии ЛТИ-500 генерируют моду ТВМоо наинизшего порядка. [c.93]

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]

Рис. 1. Схема установки для получения пропускающих голограмм человека, в которой использован рубиновый лазер с модуляцией добротности. (Согласно Ансли [3].)

В работах [9, 15, 61] было получено и исследовано восстановленное изображение контура другого фазового предмета — плазмы. С целью получения плазмы излучение рубинового лазера с модуляцией добротности фокусировалось в некоторой точке воздушного объема. Несфокусировавшееся излучение лазера использовалось [15] для получения голограмм габоровского типа. Затем [61] удалось сфотографировать лазерную искру на трех стадиях ее развития по двухлучевой схеме Лейта — Упат-ниекса. По измерению голограммы удалось подсчитать плотность электронов на различных этапах пробоя. Для наблюдения восстановленного изображения искры использовались шлирен-метод и гелий-неоновый лазер на 0,63 мкм [9]. [c.323]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...