Импульсные твердотельные лазеры

Развитие лазерной сварки прошло через два этапа. Вначале развивалась точечная сварка — на основе импульсных твердотельных лазеров на рубине и на стекле с неодимом. С появлением мощных лазеров на Oj и лазеров на гранате с неодимом, дающих непрерывное излучение или последовательность часто повторяющихся импульсов, стала развиваться шовная сварка с глубиной проплавления до нескольких миллиметров (и даже сантиметров). [c.297]

Импульсные твердотельные лазеры применяют для сварки малоразмерных деталей в микроэлектронике, приборостроении, где важно получать малоразмерные швы с минимальным разогревом окружающего зону сварки материала. Сварка может вестись как отдельными точками, так и герметичными швами при последовательном наложении точек с их перекрытием. [c.127]

Лазерная сварка в своем развитии имела два этапа. Перво- начально получила развитие точечная сварка. Это объяснялось наличием в то время мощных импульсных твердотельных лазеров. В настоящее время при наличии мощных газовых СОа-и твердотельных Nd YAG-лазеров, обеспечивающих непрерывное и импульсно-непрерывное излучение, возможна шовная сварка с глубиной проплавления до нескольких миллиметров. Таким образом, [c.133]

Импульсные твердотельные лазеры применяют для сварки малоразмерных деталей в микроэлектронике, приборостроении, т.е. там, где важно получать малоразмерные швы с минимальным разогревом окружающего зону сварки материала. [c.208]

Лазерная сварка вследствие высоких значений плотности тепловой мощности в облучаемой зоне характеризуется высокой локальностью нагрева. Она позволяет сваривать металлы с различными теплофизическими характеристиками, в труднодоступных местах, поскольку это бесконтактный способ сварки, а также в любой прозрачной для данного излучения атмосфере или среде. В настоящее время для данной сварки применяются импульсные твердотельные лазеры и газовые лазеры непрерывного действия. [c.429]

После общих замечаний о пучке с частичной пространственной когерентностью мы можем перейти к рассмотрению особенно важного случая лазерной генерации на многих поперечных модах. Таким образом, мы рассмотрим устойчивый лазерный резонатор, в котором поперечный размер 2а активной лазерной среды значительно больше размера пятна моды ТЕМоо, распространяющейся внутри этой среды. Соответствующими примерами могут быть непрерывный или импульсный твердотельные лазеры, поэтому мы можем обратиться к случаю, показанному на рис. 5.14. Однако последующее рассмотрение применимо вообще к любому многомодовому лазеру с устойчивым резонатором. Для простоты предположим, что размер пятна w в среде приблизительно равен размеру пятна Wq в перетяжке пучка. Поскольку радиус а существенно больше, чем Шо, следует ожидать, что будет возбуждено много поперечных мод, которые заполнят поперечное сечение лазерной среды. Предполагается, что возбуждаемая мода высшего порядка ограничена до размера, который незначительно обрезается апертурой среды. Поперечные индексы этой моды можно найти из рис. 7.7, если известны максимально допустимые потери возбуждаемой моды. Предположим, например, что эти потери равны 10 %, тогда 90 % мощности этой моды высшего порядка должно проходить через лазерную апертуру. В этом случае эффективный размер пятна ш/, т в соответствии с определением, данным в предыдущем разделе, должен быть равен радиусу а среды, т. е. wt, т = а. С помощью выражения (7.49) получаем [c.464]

Рис. 6.1. Схема импульсного твердотельного лазера с пассивной синхронизацией мод и электронным управление.м добротностью резонатора

Длина когерентности импульсных твердотельных лазеров, если только не предприняты специальные меры, обычно весьма мала, поэтому, прежде чем применять эти лазеры, нужно их тщательно подготовить (см. 8.1 в т. 1 настоящей книги). Более чем достаточную длину когерентности имеет большинство непрерывных лазеров [c.626]

Импульсные твердотельные лазеры [c.44]

Для получения голограмм движущихся объектов, в том числе портрета человека, используют импульсные твердотельные лазеры с высокой выходной энергией в течение короткого импульса излучения. Активной средой в этих лазерах являются кристаллы или стекло, активированные ионами металлов или редкоземельных элементов. [c.44]

Имеются рекламные данные о выпускаемых за рубежом импульсных твердотельных лазерах с высокими параметрами, некоторые из которых, вероятно, применимы для изобразительной голографии (табл. 3). [c.48]

Аппаратура для измерения выходной энергии импульсного твердотельного лазера при помощи калориметра типа клина [c.176]

Импульсный твердотельный лазер [c.176]

Один прибор не может, конечно, удовлетворить всем потребностям спектроскопии. Импульсные твердотельные лазеры лучше всего изучать при помощи спектрографов. Там, где нельзя [c.351]

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШЕННОЙ ВО ВРЕМЕНИ СТРУКТУРЫ ЛИНИИ ИЗЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА [c.389]

Пользуясь эталоном с областью дисперсии около 0,25 А, можно изучать развитие во времени осевых мод импульсного твердотельного лазера, обладающего тремя-пятью группами осевых мод. Поскольку временное разрешение определяется только постоянной электронных приборов, можно наблюдать генерацию одновременно на нескольких модах на протяжении одного релаксационного пичка. Пользуясь статистическими [c.391]

Существуют разные способы получения необходимой для работы лазера усиливающей излучение активной среды. Преобладание процессов вынужденного излучения над поглощением осуществляется при инверсии населенностей (Л 2>Л 1) рабочих уровней энергии 61 и 62 (см. 9.3). В импульсных твердотельных лазерах используется оптическая накачка светом мощной газоразрядной лампы-вспышки. В полупроводниковых лазерах непрерывного действия неравновесное состояние достигается при пропускании электрического тока через р-и-переход. В газовых лазерах атомы или ионы рабочего вещества возбуждаются в условиях электрического разряда. Во всех случаях затраченная на это энергия внешнего источника в конечном свете частично преобразуется в энергию когерентного излучения. [c.445]

Основным недостатком устойчивых схем с динамической стабильностью, с точки зрения их использования в импульсных твердотельных лазерах, является необходимость иметь, по крайней мере, одно плечо резонатора большой оптической длины [c.232]

Лазерная сварка в настоящее время находит все большее применение в промышленности и успешно конкурирует с электроннолучевой сваркой. Достоинства лазерной сварки обусловлены минимальной зоной разогрева деталей, хорошей управляемостью процесса, возможностью работать в среде различных газов без вакуума. Она применяется для герметизации корпусов различных микросхем и полупроводниковых приборов, при сборке элементов радиоламп, электронно-лучевых трубок, электронно-оптических преобразователей и других приборов. Выполняется такая сварка импульсными твердотельными лазерами, толщина свариваемых проводников достигает 0,05 мм, толщина плоских выводов составляет 0,03+0,05 мм. [c.527]

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]

Нет сомнения в том, что эта новая техника находится пока еще в ранней стадии развития и что будет достигнут дальнейший прогресс в голографическом интерференционном контроле, а также будут найдены новые области ее применения. Например, развитие импульсных твердотельных лазеров, генерирующих значительно более интенсивное излучение, чем обычно используемые в голографии непрерывные газовые лазеры, открывает пути развития таких методов контроля, которые могут использоваться непосредственно на заводах. При использовании относительно маломощных газовых лазеров необходимо время экспозиции голограммы порядка секунд и более в связи с этим требуется чрезвычайно высокая стабильность установки. Импульсные лазеры, обладая энергией, достаточной для экспозиции фотографических материалов за время импульса, составляющего доли микросекунды, не требуют очень высокой стабильности. Однако в настоящее время излучение таких лазеров характеризуется относительно малой длиной когерентности. Это является основным препятствием их широкому использованию в задачах контроля. [c.190]

Твердотельные лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах обладают широкой областью длин волн генерации 0,7—3,3 мкм, высокой стабильностью частоты и. малой шириной генерируемого спектра, возможностью работы в импульсно-периодическом и непрерывном режимах, высоким КПД. [c.957]

До недавнего времени основной акцент при исследовании и разработке технологических процессов лазерного упрочнения делался на использовании импульсного излучения твердотельных лазеров. Объяснялось это как более широким распространением и сравнительно меньшей стоимостью твердотельных лазерных установок. [c.87]

Твердотельные лазеры в ближайшие годы будут иметь преимущества при выполнении энергетических импульсных процессов обработки, к которым относятся точечная сварка, сверление алмазных и рубиновых камней, нанесение рисунков на тонких пленках за один импульс на большой площади и т. д. В тех случаях, когда для выполнения какой-либо технологической операции достаточно энергии излучения газовых лазеров, следует отдавать им предпочтение ввиду более высоких частот повторения импульсов, стабильности и большого срока службы. [c.321]

Развитие техники наносекундных, пикосекупдных и субпикосекупдных световых импульсов привело к резкому увеличению временного разрешения измерений в Л. с. Управляя излучением импульсных твердотельных лазеров (самосинхронизацией мод нелинейным поглотителем), можно получить излучение в виде цуга неск. десятков очень коротких импульсов длительностью 10 12—10 18 с и пиковой мощностью 10 — 10 Вт. На основе этих работ и была создана спектроскопия пикосекундных импульсов. [c.555]

Достижимые в рубиновых лазерах энергии излучения позволяют проводить с их помощью самые различные технологические процессы (сверление, скрайбирова-ние, термоупрочнение). Эффективность использования импульсных твердотельных лазеров в промышленности в большой степени зависит от возможной частоты следования импульсов генерации. Эта частота определяется скоростью охлаждения кристалла, зависящей прежде всего от его температуропроводности и поперечного размера. Для рубиновых лазеров с характерным радиусом стержней / ст 0,3...0,5 см время их охлаждения за счет теплопроводности составляет [c.176]

Важно подчеркнуть, что диапазон длин волн, который могут теперь перекрыть лазеры, весьма широк (приблизительно 0,1—10 мкм, т. е. четыре порядка между границами спектрального диапазона). Помимо длины волны имеются и другие параметры лазеров, которые могут изменяться в широких пределах. Действительно, мы показали, что выходная мощность лазеров может изменяться от милливаттного уровня в маломощных непрерывных лазерах до нескольких мегаватт в мощных непрерывных лазерах и до 100 ТВт в импульсных лазерах. Аналогично можно получать длительности лазерных импульсов от миллисекунд (в импульсных твердотельных лазерах) до фемтосекунд (в лазерах с синхронизацией мод). Габариты различных типов лазеров изменяются также в необычно широких пределах от нескольких микрон до нескольких десятков метров (один из самых длинных лазеров, который использовался в геодезии, имел длину 6,5 км ). Огромное разнообразие типов лазеров и их выходных параметров представляет собой, возможно, одну из наиболее удивительных особенностей лазерной отрасли и приводит к большому разнообразию их современных применений. [c.438]

Пикосекундные импульсные твердотельные лазеры. Основным преимуществом импульсно накачиваемых твердотельных лазеров с пассивной синхронизацией мод является высокая энергия импульсов, сочетающаяся со сравнительно малой начальной длительностью. Напомним типичные характеристики лазера на алюмоиттриевом гранате [c.242]

Небольшую часть полной мощности импульсного твердотельного лазера можно отвести тонкой металлической проволокой, помещенной перед датчиком. Хотя такое устройство способно выдерл<ать импульсы высокой интенсивности, оно также относится к полуколичественным приборам вид картины пучка твердотельного лазера меняется от импульса к импульсу, что приводит к изменению количества света, рассеянного прово-лочкой. [c.28]

Может понадобиться измерить расходимость пучка. В случае импульсных твердотельных лазеров для этой цели пригодны две фотографические методики. В первой фотопластинка экспонируется на расстоянии, по крайней мере в 10 раз большем, чем излучаюш,ая апертура. Чтобы получить меру расходимости пучка, диаметр круга, который ограничивает эффективно засвеченную плош.адь пластинки, делят на расстояние до лазера [c.70]

Ко второй группе отнесем импульсные твердотельные лазеры, в которых частота следования импульсов иакачки пе превышает 100 Гц в. Рт — (0,5 -I- 2) дп. Лазеры, в которых условия накачки таковы, что Рг 0,5 ди выделим в третью группу. [c.211]

Целесообразность подобного разделения потерь связана с тем, что во всех формулах предыдущего анализа фигурировали именно гауссовые потери 7о, а не общие потери основной моды 7, которые важны с энергетической точки зрения. При дифракционном выводе излучения из резонатора существует понятие оптимального уровня общих дифракционных потерь 7опт которое вполне аналогично понятию оптимального пропускания выходного зеркала опт, фигурирующему в резонаторах с выводом излучения через обычное полупрозрачное зеркало. При достижении оптимального уровня дифракционных потерь, при данном уровне накачки, мощность выходного излучения максимальна. Известно, что нри росте коэффициента усиления активной среды уровень оптимальных потерь возрастает и составляет для импульсных твердотельных лазеров величину 7опт — 0,6 0,9. [c.238]

Рабочие пара.метры сварки встык хромоникелетей стали импульсным твердотельным лазером [c.63]

В наиболее распространенном для импульсных твердотельных лазеров с синхронизованными модами так называемом двухпороговом режиме генерации наряду с нелинейностью, обеспечиваемой насыщением поглощения в затворе, используется и нелинейность, порождаемая насыщением усиления в активной среде лазера. При этом затвор выполняет еще и роль пассивного модулятора добротности. В результате выход такого лазера представляет собой промодулированный гигантский лазерный импульс, образованный цугом сверхкоротких лазерных импульсов повышенной (по сравнению с обычным режимом синхронизации мод) энергии и более коротких (по сравнению с тем же режимом). [c.49]

В твердотельных лазерах в качестве активной среды используются твердые тела рубин, специальное стекло, алюмоиттриевый гранат, вольфрамат кальция и др. Всего к настоящему времени разработано и испытано несколько десятков различных твердых сред, пригодных для создания твердотельных лазеров. Однако для целей упрочнения могут использоваться лишь те из них, которые обеспечивают генерацию лазерного излучения с определенными энергетическими и пространственно-временными характеристиками. В зависимости от вида используемой активной среды твердотельные лазеры могут работать в импульсном или в непрерывном режиме генерации излучения. При работе в импульсном режиме для реализации процессов упрочнения важны следующие параметры лазерного излучения энергия в импульсе, длительность импульса, расходимость излучения, диаметр луча, частота следования импульсов. При реализации процесса шокового лазерного упрочнения важной характеристикой также является импульсная мощность излучения. [c.34]

Более совершенными твердотельными лазерами являются устройства на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом. Благодаря высокой теплопроводности активной среды такие лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах, причем при работе в импульсном режиме частота следования импульсов может изменяться практически в неограниченных пределах. Однако по сравнению с лазерами на рубине и неодимовом стекле при разработке лазеров на алюмоиттриевом гранате достигнут значительно более низкий уровень энергетических параметров излучения. В табл. 4 приведены характеристики некоторых лазеров на алюмоиттриевом гранате. [c.35]

В последние годы был создан твердотельный лазер, который привлек к себе большое внимание. Это ОКГ на иттриево-алюмини-евом гранате. Рабочим веществом здесь является также неодим, но благодаря тому, что оказалось возможным концентрацию ионов неодима довести до 1,4-10 см" , удельная мощность излучения этого лазера значительно превосходит удельную мощность стеклянных лазеров. Существенным преимуществом является то, что лазер может работать как в импульсном, так и непрерывном режиме. Лазер на иттриево-алюминиевом гранате при размере цилиндрического рабочего стержня 6,3x101 мм имеет мощность в непрерывном режиме порядка 300 Вт при коэффициенте полезного действия 3%. Накачка лазера обычно осуществляется лампами с криптоновым заполнением при давлении 4-10 Па [90, 128]. Применение соответствующего модулятора позволяет создать ОКГ с хорошей стабильностью мощности при высокой частоте следования импульсов (5-10 —5-10 Гц). [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...