Энергетические характеристики генерации

На современном уровне развития методов математического описания лазеров и, в особенности, процессов в активной среде можно выделить ряд типовых задач, для которых формулируются основные рекомендации по их решению с использованием типовых схем вычислений. В случае более сложных задач, возникает множество новых особенностей, связанных с выбором расчетной схемы, необходимых величин, шага вычислений, нормирующих коэффициентов, проверкой сходимости, аппроксимации и устойчивости решений. К числу задач, допускающих использование стандартизованных методов, алгоритмов и программ, можно отнести 1) генерацию или усиление стационарного или импульсного излучения в возбужденной двухуровневой активной среде в приближении плоской волны 2) приближенный расчет энергетических характеристик генерации, основанный на использовании вероятностного метода с упрощающими приближениями 3) расчет эффективности получения гармоник и суммирования частот с принятием распространенных для этого случая упрощений, в частности таких, как приближение заданного поля 4) расчет характеристик излучения, распространяющегося в световодах, в частности, с учетом нелинейности показателя преломления их материала. [c.37]

Наиболее актуальными задачами квантовой электроники с точки зрения развития лазерной технологии являются расщирение спектрального диапазона генерации лазеров, предназначенных для решения проблем селективной технологии, а также повышение энергетических характеристик лазерных устройств, необходимое для расширения возможностей и роста эффективности термической лазерной технологии. [c.182]

Дальнейшее повышение экономичности ПГУ с КУ возможно при более глубоком охлаждении выходных газов ГТУ. Тепловая схема КУ усложняется из-за увеличения числа контуров генерации пара (до двух-трех) и введения промежуточного перегрева пара, для чего используются ГТУ с улучшенными энергетическими характеристиками. Для них характерна большая начальная температура газа перед ГТ — на уровне 1200—1350 °С и более. [c.276]

В настоящем параграфе мы коснемся взаимосвязи между свойствами резонатора и энергетическими характеристиками лазерного излучения. При разумном выборе геометрии активного объема и конфигурации резонатора излучение генерации должно заполнить практически весь объем среды. Тогда останется, главным образом, правильно подобрать величину потерь на излучение которыми называется, в случае плоских и устойчивых резонаторов с полупрозрачным выходным зеркалом, коэффициент пропускания последнего 1 - R При неустойчивых резонаторах из непрозрачных зеркал аналогичную роль играет параметр 1 l/Af , где М — коэффициент увеличения резонатора. [c.188]

Однако в настоящее время этот способ нагрева имеет существенный недостаток нестабильность выходных энергетических характеристик лазера, обусловленная пространственной и временной неоднородностью лазерного излучения. Это связано с тем, что генерация излучения происходит не по всему сечению кристалла, а в отдельных его участках и вызывает появления в зоне нагрева так называемой мозаичной структуры и резкой неравномерности распределения температуры в пятне. [c.216]

При оценке влияния нагрева активной среды на спектрально-временные и энергетические характеристики лазера (см. п. 2.3) также отмечалась целесообразность ограничения допустимого диапазона температуры активной среды для обеспечения стабильности средней мощности (энергии) излучения и длины волны генерации. [c.159]

Естественно, эффективное управление выходными энергетическими характеристиками лазера обеспечивается в наибольшей мере тогда, когда временная расстройка между дополнительным импульсом тока и основным (импульсом возбуждения) меньше времени жизни метастабильных уровней. При оптимизации ЛПМ указанная временная расстройка составила не более 1 мкс. Кроме того, с точки зрения стабилизации параметров плазмы активной среды оптимальным является такой режим работы лазера, когда мощность, потребляемая от сети при генерации (при отстающем дополнительном импульсе), равна мощности, потребляемой лазером при гашении генерации (при опережающем дополнительном импульсе). Этот режим достигается путем регулирования фазы и амплитуды дополнительного импульса. [c.274]

Обработка АЭ информации основывается как на анализе формы отдельных сигналов - параметр фронта, параметр вершины, так и на анализе временных и энергетических характеристик импульсов. Это позволяет классифицировать сигналы по принадлежности к различным типам источников АЭ и механизмам их генерации. Метод АЭ, в отличие от других методов НК, является пассивным, т.е. физическое поле излучения возбуждается самим дефектом, в связи [c.211]

В экспериментах измерялись энергетические и частотные характеристики излучения передатчика. На рис. 6.17 показаны осциллограммы импульса его излучения и сигнала промежуточной частоты на выходе фотодетектора. Энергия в импульсе, показанном на рис. 6.17, а, была равна 0,38 Дж. На рис. 6.17, б показан типичный выходной сигнал фотодетектора. Интересно, что частота биений в начале огибающей приблизительно на 1 МГц меньше, чем в последующей части огибающей. Изменение частоты биений от импульса к импульсу не превышало 500 кГц. Вместе с тем, частота излучения в импульсе всегда была на 1 МГц меньше частоты непрерывного излучения передатчика непосредственно перед генерацией импульса. [c.247]

Стационарный режим генерации лазера является одним из простейших, что позволяет использовать полученные выше уравнения для исследования влияния на характеристики излучения лазера схемы энергетических уровней активного элемента, неоднородного характера поля в резонаторе и неоднородного спектрального уширения активной среды. [c.150]

Анализируя технические характеристики современных лазеров, можно сделать вывод, что тазовые лазеры и, в частности, гелий-неоновые, обладают излучением но своим параметрам и стабильности более близко отвечаюш им требованиям, предъявляемым к излучателям современных измерительных систем. Маломощные гелий-неоновые лазеры по сравнению с другими типами ОКГ имеют минимальную ширину линии генерации, достигающую I Гц наименьший угол расхождения луча (порядка 1 мин) одномодовый и одночастотный режим работы простой метод накачки активной среды наиболее стабильные энергетические и геометрические параметры л ча. [c.37]

Энергетические характеристики генерации. Остановимся более подробно на энергетических характеристиках генерации в случае существования либо пропускающих, либо отражательных решеток и однозеркального линейного резонатора. При этом будем рассматривать три оптические схемы (рис. 3.21). В первой схеме (рис. 3.21д) для накачки используются два пучка равной интенсивности. Во второй и третьей схемах (рис. 3.216, в) имеется один пучок накачки, а встречный к нему образуется при отражетии от зеркала З2 пучка накачки, прошедшего через нелинейную среду. Как будет показано ниже, схемы бив различаются по характеристикам генерации. [c.109]

Характер изменения энергетических характеристик может быть объяснен изменениями коэффициента отраншния ДОСП в различных областях спектра при малых и средних дозах облучения D 10 Р) сильно уменьшается величина р в УФ-области спектра при сохранении первоначальных величин р в видимой и ИК-областях тем самым уменьшается вредное воздействие на активный элемент покрытия УФ-компонент излучения накачки, приводягцее к образованию в активном материале во время импульса накачки короткоживущих центров поглощения и возрастанию потерь на длине волн генерации [5]. Уменьшение неактивных потерь приводит к росту энергии импульса. При больших дозах -облучения происходит уменьшение величины р в видимой и ИК-областях, что уменьшает выходную энергию отражателя. [c.98]

Основной энергетической характеристикой лазерного излучения является его мощность Р. Из общих соображений очевидно, что мощность стационаркой генерации лазера определяется скоростью отвода выделяющейся при работе лазера теплоты и объемом рабочего тела. Мощность лазерного излучения можно достаточно точно и просто оценить, зная характеристики среды (Ко и Is) и резонатора Lp, g, у) с помощью соотношения (1.91). Если площадь поперечного сечения активной среды s, то мощность Р составит [c.51]

Несмотря на низкие энергетические характеристики, не позволяющие использовать Не — Ne-лазвр в термической и селективной технологии, он является самым распространенным газовым лазером. Причина такой популярности обусловлена прежде всего его уникальными спектральными характеристиками. Благодаря низкому давлению газа, ширина линии излучения Не — Ые-лазе-ра определяется эффектом Доплера и согласно (1.38) составляет 10 Гц. При характерных длинах лазера ( 10 см) расстояние между собственными частотами резонатора [см. (2.13)] составит также 10 Гц. Поэтому Не — Ne-лазср позволяет осуществлять одночастотную генерацию на одной продольной моде и обладает исключительно высокой монохроматичностью и стабильностью излучения (Av/vo 10 ). Эти качества, а также возможность генерации в видимом диапазоне длин волн делают Не — Ne-лазер незаменимым элементом во многих оптических устройствах, предназначенных для измерения расстояний, контроля размеров, лазерной связи и научных исследований. Очень часто Не — Ne-лазер используется в качестве вспомогательного оборудования для юстировки и визуализации положения луча в других лазерных системах. Большой интерес вызывают появившиеся в последнее время сведения о возможности эффективного использования Не — Ne-лазеров в медицине. [c.159]

Полупроводниковые лазеры, первый представитель которых (на GaAs) появился еще в 1962 г., в последнее время все чаще привлекают внимание специалистов. Это обусловлено рядом причин. Во-первых, в настоящий момент уже разработано достаточно большое количество (несколько десятков) различных полупроводниковых лазеров, работающих в диапазоне длин волн 0,3...30 мкм. При этом многие из них (например, GaAs, ZnO, dS) могут работать при комнатной температуре. Во-вторых, разработка технологии изготовления смешанных полупроводников позволяет перекрыть указанный диапазон генерации непрерывно, подбирая материал полупроводника и соотношение его компонент. Серьезные успехи в последнее время достигнуты и на пути улучшения энергетических характеристик полупроводниковых лазе- [c.183]

Оптическая схема накачки. Резонатор (блок III). В расчетах энергетических характеристик излучения ГЛОН блок II рассматривается как блок входной информации. Задаваясь необходимой длиной волны генерации ГЛОН и конкретной активной средой, можно определить на осное анализа (см. п. 3.3) вариант оптической схемы накачки, который обеспечит наибольшую эффективность процесса генерации в ГЛОН. Оптическая схема накачки включает в себя дифракционные решетки, отражающие и формирующие поле накачки зеркала и собственно резонатор ГЛОН. Выбор резонатора может быть основан на результатах расчета открытого или волноводного резонатора (пассивного или активного), как самостоятельной задачи с учетом заданной длины волны генерации и требований, предъявляемых к характеристикам излучения ГЛОН. Как и схема. ГЛЭВ, структурная схема ГЛОН реализуется по основным этапам, приведенным на рис. 2.7. Характеристики этих этапов для схемы ГЛОН полностью совпадают с характеристиками схемы ГЛЭВ. [c.155]

В исходной математической модели, описывающей процесс генерации лазера и определяющей его энергетические характеристики, мы будем рассматривать эти процессы одновременно. Система балансных уравнений для О О-лазера в режиме одномодовых генераций и накачки с одновременным учетом резонансного и нерезонансного возбуждения будет иметь вид [c.161]

В основу теоретических расчетов лазера положены уравнения генерации, позволяющие оценить ха]рактеристикн выходного излучения, используя данные о лазере (активной среде, резонаторе, Источнике накачки и т. п.). Относительно простыми и достаточно точными являются полуклассические укороченные уравнения лазера [41, 42]. Для лазеров на гранате с неодимом эти уравнения часто сводятся к балансным , которые описывают большинство закономерностей генерации и позволяют достаточно просто оценивать энергетические характеристики излучения лазеров. [c.47]

График этих колебаний для мощности излучения Pwx w изображен на рис. 3.4. Колебания инверсии населенности активной среды имеют аналогичный вид, с той лишь разницей, что они oinepe-жают по фазе на 90° колебания мощности излучения (3.10) и имеют другую относительную амплитуду за счет множителя Qoxp. Таким образом, стационарная генерация лазеров на гранате с неодимом устойчива к флуктуациям параметров. Возникающие откло-ления энергетических характеристик приводят к гармоническим, всегда затухающим переходным колебаниям на частоте йо с временем затухания б = 2Г]/а (3.7). Эти колебания принято называть релаксационными колебаниями лазера, а частоту Qo частотой релаксационных колебаний. [c.75]

Форма средней составляющей мощности импульса излучения определяется формой импульса накачки и фактически воспроизводит ее начиная с момента возникновения генерации. Так, например, если форма импульса накачки колоколообразная, то форма импульса генерации имеет вид колокола, обрезанного с переднего фронта в точке U, Рассмотрим основные энергетические характеристики излучения импульснь1х лазеров. [c.130]

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]

Расчет энергетических характеристик показьшает, что при сохранении постоянной величины эффективность генерации остается неизмен- [c.189]

Энергетические характеристики МИ-лазера рассмотрим вначале для наиболее простого случая, предполагая спектрально-однород-ную активную среду, мгновенное возрастание добротности резонатора и рав1юмерное распределение инверсной населенности и лазерного излучения по всему объему резонатора [67, 75]. Под мгновенным включением добротности мы будем понимать ситуацию, когда время включения добротности меньше времени задержки ад начала генерации относительно момента включения затвора, причем [751 [c.99]

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]

Естественно, что, как и в лазере на красителе, в ПГС с синхронной накачкой принципиальную роль играет точное согласование длины резонатора с периодом следования импульсов накачки. Ширина син-хрорезонансной характеристики уменьшается по мере уменьшения длительности импульсов накачки и несколько увеличивается при значительных превышениях пороговых значений интенсивности накачки. Существенно, что в параметрических генераторах синхрорезонансная характеристика имеет, как правило, два максимума, соответствующие групповому синхронизму для сигнального и холостого импульсов. Как показано в [3], энергетическая эффективность ПГС с синхронной накачкой достигает максимума при четырех- пятикратном превышении порога генерации. [c.258]

Рассмотрим в качестве первого типового примера следующую задачу рассчитать характеристики излучения (энергию, мощность излучения, длительность импульса генерации) СОг-лазера, активная смесь которого возбуждается импульсным несамостоятельным разрядом с УФ-предьюнизацией от скользящего разряда. Будем считать заданными следующие конструктивные параметры 1) состав и давление рабочей смеси (СО2 N2 Не = Л В С) 2) размеры разрядной камеры (/ — длина разрядной камеры, d — расстояние между электродами) 3) база резонатора L — энергетические коэффициенты отражения зеркал резонатора Ri = = 100 %, R < 100 %) 4) Е — напряженность электрического поля основного (несамостоятельного) разряда. [c.65]

У открытого резонатора, по сравнению с волноводным, спектр различных типов колебаний значительно реже, а модовый объем основного типа колебаний больше, чем у основного типа колебаний ЕНц волноводного резонатора. Однако для зеркал с отверстиями связи эффективность выходного отверстия в волноводном резонаторе значительно превосходит эффективность этого же отверстия в открытом резонаторе, образованном зеркалами той же геометрии, что и волноводный. Этим можно объяснить известное преимущество волноводных резонаторов для ряда конфигураций зерйал в конструкциях ГЛОН большой выходной мощности генерации по сравнению с открытыми резонаторами. Однако в цельм проблема выбора оптимальной конструкции резонатора ГЛОН (открытой или волноводной) по отношению к конкретной лазерной системе (активные молекулы, система оптической накачки и т. д.) остается далеко не решенной. Это особенно касается случаев, когда от лазерного источника ГЛОН требуется сочетание высокой энергетической эффективности излучения и его малой угловой расходимости. В таких задачах необходимые рекомендации по выбору оптимальной конструкции резонатора ГЛОН можно дать только при сравнительном анализе характеристик волноводных и открытых резонаторов с учетом активной среды. [c.169]

В объеме настоящей книги дать достаточно подробное описание всех режимов генерации, элементов и конструкции, применения лазеров на гранате с неодимом не представляется возможным. Поэтому авторы выделили для подробного изложения ограниченное число вопросов, входящих в круг наиболее интересных и важных для практики. Сюда прежде всего относится материал по активной среде — кристаллам алюмоиттриевого граната с неодимом (гл. 1). Кроме традиционных вопросов по физико-механическим свойствам и спектрам люминесценции и поглощения кристалла в главе дан материал по динамике населенностей уровней накачки и генерации, рассмотрены термооптические искажения, оказывающие существенное влияние на характеристики излучения. Также подробно рассмотрены методы расчета энергетических и временных характеристик излучения лазеров в основных режимах генерации (гл. 2, 3). [c.3]

Наряду с энергетическими в сильной степени от состава стекла зависят и спектральные характеристики излучения лазера. Так, ширина спектра генерации лазера на силикатном стекле даже при 1 акачках, близких к порогу, составляет единицы нанометров. Повышение уровня накачки вызывает расширение спектрального интервала генерации до 8,0... 12,0 нм. В то же время ширина спектра генерации стекол фосфатной основы даже при десятикратном превышении энергии накачки над порогом, не превосходит 0,2 нм. [c.168]

Приведенные в разделе методические и нормативные материалы, расчетные формулы, графики и номограммы позволяют определять максимальные и текущие потребности в энергоносителях и в их параметрах выбирать оптимальные типы и мощности станций и установок для генерации и транспортировки энергоносителей рассчитывать их технологические схемы, а также оптимальные схемы и размеры сетей транспортировки и распределения энергоносителей. Материал раздела, в том числе табличный и иллюстрационный, освещает характеристики и типоразмеры современного оборудования, выпускаемого российскими и зарубежными производителями для комплектации перечисленных энергетических станций и транспортно-рас-пределительных систем. Значительное внимание при изложении материалов уделяется a neiirraM повышения энергоэффективности процессов генерации, трансформации, транспортировки и использования энергоносителей. [c.9]

При более строгом рассмотрении 11ужно учитывать, что при поглощении плазмой возвращаемого в лампу излучения происходит не только увеличение энергетического выхода лампы, но и изменение ее спектральных характеристик, что не описывается формулой (2.121). Учет этого возможен при численно.м моделировании системы накачки, рассмотренно.м в 2.2. Некоторые результаты численных расчетов для двух различных режимов — свободной генерации и режима усиления приведены в табл. 2.4. [c.110]

Из вышеизложенного ясно, что достоинства лазеров с управляемым при помощи ПМС распределением генерируемого излучения заключены отнюдь не в их энергетической эф ктивности (как раа эта характеристика является их слабой стороной), а в информационных возможностях. Примером последних является внутрирезонаторное считывание информации со светоадресуемого ПМС с повышением контраста действительно, при малоконтрастном изображении на ПМС возможно выбрать такие условия усиления в активной среде что для областей, содержащих изображение, будет выполняться пороговое условие генерации, а для прочих областей ПМС — нет. [c.194]

Режим генерации импульсов в непрерывно накачиваемом одномодовом лазере при активной модуляции добротности резонатора имеет следующие энергетические и временные характеристики частота следования импульсов / л 10 кГц, длительность импульса 100 не — 1 мкс, пиковая мощность Р ах 10 Вт, средняя выходная мощность Р р 1 —10 Вт (заметим Р(,р Рщах /)-Рассматриваемый режим может использоваться и при частотах / < < 10 кГц однако при уменьшении / ниже примерно 5 кГц происходит падение КПД лазера — тем большее, чем меньше I [59, 62]. Как уже отмечалось, частоты / ограничены сверху значением примерно 50 кГц. Наличие верхней частотной границы связано с существованием длительного этапа линейного развития выходного импульса. [c.282]

Этот режим работы информационной системы особенно важен, так как, с одной стороны, достилсение режима полной синхронизации говорит о том, что генерируемые клетками колебания стали когерентными интенсивность таких колебаний, по-видимому, достаточна для реализации эффективного процесса управления. С другой стороны, в этом режиме резонансная характеристика системы становится высоко селективной, характерной для регенеративных усилителей на пороге возбуждения генерации когерентных колебаний, что обеспечивает точность работы системы, управляющей энергетическими восстановительными и приспособительными процессами в клетках. Обеспечению точности содействует дискретность резонансных частот и узость частотных полос, в которых возбуждаются колебания. У всех особей при этом совпадают как характер нарушения, так и фаза его развития. [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...