ЛАЗЕРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ

ЛАЗЕРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ [c.9]

Поскольку при измерении параметров пучка очень существенна структура мод резонатора и рабочего вещества, часть этой главы посвящена описанию наиболее важных типов оптических резонаторов и их мод (типов колебаний). Методы определения картины излучения в ближней и дальней зонах, связанной с модами резонатора, проиллюстрированы на конкретных примерах. Иллюстрации делают описание более наглядным и позволяют получить представление о достижимой точности. Особое внимание также уделяется оборудованию, которое было сконструировано специально для измерения лазерных параметров, и новым методам использования существующих приборов. [c.35]

В данной книге рассматриваются вопросы, связанные с измерением лазерных параметров. Термин лазер применяется в очень широком смысле и охватывает приборы, работающие во всем спектре электромагнитных волн. В настоящее время имеются лазеры в диапазоне примерно от 0,2 до 400 мк. Судя по скорости появления новых длин волн в излучении, границы используемого спектра будут расширяться, охватят миллиметровый и рентгеновский диапазоны и даже выйдут за их пределы при дальнейшем развитии техники. Спектральная плотность в линиях излучения лазеров будет возрастать. Тем временем различные приложения квантовой электроники проникнут во многие области человеческой деятельности и будут занимать умы огромного числа людей науки и техники. Но для такого внедрения необходимо иметь хотя бы в какой-то степени полную систему измерительной техники. Сегодня, как и сто лет назад, остаются в силе слова лорда Кельвина Когда вы можете измерить то, о чем вы говорите, и выразить это в числах, тогда вы кое-что знаете об этом... [c.9]

Основные внутренние лазерные параметры — это спектр мод резонатора, усиление, шумы и возможность модуляции. Их детализация представлена в табл. 1.2. Измерения внутренних и внешних лазерных параметров проводятся при помощи датчиков сигнала, мощности и энергии, элементов для связи с пучком света и ослабителей. Такие измерения должны быть основаны на эталонах длины и энергии, поскольку калибровка по эталонам имеет крайне важное значение. [c.10]

Данная глава посвящена вопросам измерения параметров, характеризующих некоторые менее очевидные свойства лазерных резонаторов и активных сред, применяемых в квантовой электронике, от которых зависят рабочие характеристики лазеров. Здесь излагается ряд способов измерения усиления за один проход. В одном из параграфов главы даются дополнительные сведения о тех методах измерения усиления, о которых говорится в гл. 7, 3 и 4. Рассматриваются методы согласования мод, а в параграфе, посвященном измерениям времени жизни, указываются некоторые способы определения подобных характеристик в газах, жидкостях и твердых телах. Излагаются также методы измерения энергии электронов и плотности энергии в плазме газовых лазеров. Рассматриваются способы измерения прозрачности зеркал в предельном случае большой отражательной способности, а также экспериментальные методы определения значений коэффициента отражения, при которых выходная мощность лазера максимальна. Дается также способ определения степени инверсной заселенности в лазерах с модулированной добротностью. В заключительной части рассматриваются потери в резонаторах и методы их определения. Глава начинается с обзора соответствующих параметров лазера. [c.225]

Массовое производство - Определение 15 Медь и ее сплавы - Лазерная резка 302 - Пасты для полирования 251 - Электрохимическая обработка 286 Металлорежущие станки - Классификация по виду обработки 456 - Классификация по технологическому признаку 462 - Классификация по точности 464 - Колебательные процессы и их причины 471 - Компоновки 459, 460 - Надежность 474 - Станки с ЧПУ для обработки фасонных поверхностей 796 - Схемы измерений точности 468 - Тепловые деформации узлов станка 472 Метчики 212 - Геометрические параметры 544 - Параметры шероховатости и точность резьбообразования 211 -Период стойкости 126 [c.834]

Оптические способы, используемые для определения характеристик турбулентной атмосферы, условно можно разделить на два класса пассивные и активные. В первом случае в месте приема измеряются характеристики излучения от источников естественного происхождения, например звезд, солнца и др. Во втором случае используется специальный излучатель-передатчик оптического (чаще всего лазерного) излучения и измеряются характеристики излучения, прошедшего в атмосфере некоторое расстояние. Часто оказывается удобным использовать локационные схемы, при которых измерения осуществляются в отраженных световых потоках от детерминированных отражателей или от естественных атмосферных образований, например аэрозольных слоев. При использовании оптических методов параметры атмосферы могут быть получены как осредненные по всей трассе измерений, так и в виде профилей их средних значений по направлению распространения оптического луча. [c.216]

В физике плазмы рентгеновская спектроскопия применяется для диагностики источников двух типов с большим размером плазменного объема 0,1—1,0 м (например, токамаков) и источников малого размера 0,1—1,0 мм (лазерной плазмы, плазменного фокуса, вакуумной искры). Температура этих источников одного порядка — от единиц до нескольких десятков миллионов градусов, и основная часть линейчатого и непрерывного излучения приходится на мягкий рентгеновский диапазон от нескольких сотен электронвольт до нескольких килоэлектронвольт. В термоядерных установках проводятся исследования Н, Не, Ы, Ве — подобных ионов легких (О, С, Н) и тяжелых (Т1, N1, Ре) элементов, по которым определяются электронная и ионная температуры, ионный состав и состояние равновесия, а также исследуются макроскопические процессы и кинетика плазмы. Исследуемые линии принадлежат ионам примесей, поступающих в плазменный объем из стенок или остаточного газа, поэтому их интенсивность по сравнению с континуумом относительно невелика. Для разделения линий ионов различных элементов и кратностей необходимо разрешение порядка (1 — 3). 10 в отдельных, относительно узких, участках спектра. По изменению интенсивностей линий ионов различных кратностей можно судить об изменениях температуры, плотности и ионного состава плазмы по объему. Для таких измерений спектральная аппаратура должна иметь пространственное разрешение порядка 1 см для токамаков и 1 мкм для лазерной плазмы. Горячая плазма существует непродолжительное время (характерное время изменения параметров плазмы токамаков порядка 1 мс, лазерной плазмы — 10 нс), поэтому приборы должны обладать достаточно большой апертурой и многоканальной системой детектирования. Поскольку большинство координатно-чувствительных детекторов высокого разрешения имеют плоскую чувствительную поверхность, фокальная поверхность спектрометра тоже должна быть плоской, и угол падения излучения к ней должен по возможности быть небольшим. [c.286]

Для правильного применения приборов и аппаратуры в экспериментальных и измерительных устройствах часто требуется контролировать какую-нибудь характеристику лазерного луча, но при этом трудно обеспечить, чтобы измерения давали истинные параметры лазерного пучка. Два метода, которыми часто пользуются при таких измерениях, основаны на наблюдении за действием излучения на какой-либо объект или датчик и на ослаблении интенсивности пучка. Мощность или энергия некоторых лазеров достигают настолько большой величины, что если их использовать в полную силу, то датчик может разрушиться. [c.20]

Первая глава содержит введение в проблему термометрии твердого тела, обоснование необходимости новых методов для развития микротехнологии и постановку задачи по разработке лазерной термометрии. Во второй главе приведены сведения о взаимодействии света с твердыми телами, об оптических свойствах металлов, полупроводников и диэлектриков и о температурных зависимостях, лежащих в основе ЛТ. Глава 3 содержит данные по температурным зависимостям оптических параметров твердых тел. Главы 4-7 посвящены рассмотрению методов ЛТ, основанных на измерении интенсивности, поляризации, расходимости светового пучка, времени высвечивания, особенностей спектра после взаимодействия излучения с исследуемым объектом. В гл. 8 обсуждаются преимущества и недостатки методов ЛТ, сравниваются их измерительные характеристики. [c.6]

В связи с широким использованием лазерного зондирования для определения различных параметров туманов и облаков характеристики рассеяния в обратном направлении представляют особый интерес. Наиболее отличительной характеристикой рассеивающих свойств кристаллов является деполяризация рассеянного назад излучения. Результаты натурных исследований с помощью лидаров показывают, что значение деполяризации рассеянного назад излучения в кристаллических облаках чаще всего составляет 0,3—0,4, а иногда превышает и 0,5 (до 1). Значение деполяризации более 0,5 может быть объяснено упорядоченной ориентацией кристаллов какой-либо сложной формы, но пока не получило подтверждения в имеющихся расчетах, выполненных только для ориентированных пластинок и эллипсоидов вращения. Предельное рассчитанное значение для поляризации составляет 0,4. Тем не менее даже не вызывающие дискуссий рассчитанные и измеренные значения деполяризации рассеянного назад излучения достаточно велики, чтобы эффективно использовать их для идентификации фазового состава облаков. [c.129]

В последние годы наблюдается заметная интенсификация лазерного зондирования озона. Создаются новые лидары, накапливается экспериментальный материал из лидарных исследований атмосферного озона. Большое внимание уделяется разработкам мобильных систем. Практически все системы, параметры которых приведены в табл. 6.1, их модификации и новые системы, например [30], обеспечены каналами измерения озона в тропосфере. [c.186]

В Ужгороде советскими и французскими учеными было в свое время организовано лазерное наблюдение за искусственными спутниками Земли с одновременным измерением параметров их орбит. [c.81]

Основные методы вспытавий. При функционировании робота определяются точностные, кинематические, динамические, виброакустические, тепловые параметры и мощность. Данные табл. 6.2 свидетельствуют о том, что для этих испытаний при их унификации необходим сравнительно небольшой набор датчиков. Дополнительные испытания проводятся в связи с технологическим назначением робота и более подробным исследованием его свойств [28]. Они включают измерение электрических параметров и температуры сварочных головок, кабелей и дуги, контроль качества контактной и дуговой сварки, окраски, лазерной обработки и т. п., контроль надежности захватывания и удерживания заготовок и инструмента. Наиболее трудоемки точностные испытания, так как они проводятся многократно (10 —25 раз и более) при движении захвата в двух направлениях и при различных начальных й конечных положениях, различной траектории движения при совместной работе ряда двигателей, а также длительно, с определенной периодичностью для изучения влияния прогрева и других медленно изменяющихся факторов. [c.80]

Ограничения методов ЛТ. Степень универсальности метода определяется количеством разнородных объектов, для которых возможна регистрация температурно-зависимого параметра и термометрия. Методы ЛТ являются узкоспециализированными, в отличие от универсального метода термометрии по тепловому излучению. Узрсая специализация методов ЛТ означает, что любой из них позволяет проводить измерения лишь для ограниченного набора материалов, а в некоторых случаях имеются еще дополнительные требования к геометрической форме образца и свойствам поверхности. Например, для применения метода лазерной интерференционной термометрии полупроводников и диэлектриков необходимо, чтобы образец имел форму плоскопараллельной пластины, которая прозрачна для зондирующего излучения и имеет достаточно гладкие поверхности (тогда пластина может выполнять роль интерферометра Фабри-Перо). Компенсировать узкую специализацию рсаждого из методов ЛТ удается их многочисленностью и разнообразием. [c.201]

При большой интенсивности лазерного излучения различие между прямой и резонансной ионизацией исчезает. Этот эффект объясняется как последовательной реализацией прямой и резонансной ионизации на фронте и спаде лазерного импульса, так и перекрытием динамических резонансов, возникающим из-за относительно большой ширины спектра лазерного излучения при экстремально малой длительности импульса излучения мощных лазеров. Так называемая пороговая интенсибностъ представляет собой одну из интегральных характеристик процесса ионизации, наблюдаемую во многих экспериментах. Эта интенсивность соответствует измерению около 10 ионов на лазерный импульс (конечно, эта величина зависит также от экспериментальных приборов и некоторых методических факторов). Пороговая интенсивность измерялась в работах [6.51-6.56] для ионизации атомов инертных газов и их ионов при параметре адиабатичностн 7 > 1. Типичный пример измерений приведен на рис. 6.10. Видно, что зависимость порого- [c.163]

Для регистрации параметров акустич. Э., а также для записи формы сигналов и их длительности применяют специальную аппаратуру, к-рая должна обеспечивать приём слабых сигналов Э. на фоне шумов, обладать необходимым быстродействием (интенсивность Э. меняется в пределах от О до 105 импульсов в секунду) и малыми собственными шумами, вносить минимальные искажения. В качестве приёмников колебаний в большинстве случаев используются пьезокерамич. преобразователи при определении местоположения дефекта на испытуемом образце иногда располагают несколько приёмных преобразователей. Используются также оптич. интерференционные методы измерения колебаний с применением лазерного излучения. Сигналы с датчиков колебаний усиливают и подвергают дальнейшей обработке с помощью электронной аппаратуры. Обычно рабочий диапазон аппаратуры ограничивают снизу частотой —30 кГц, чтобы уменьшить влияние окружающих шумов, а сверху — частотой —нескольких МГц, поскольку создание более высокочастотной аппаратуры представляет большие технич. трудности. [c.393]

Возросший интерес к поляризационным методам исследования выдвигает повышенные требования к их точности, быстродействию и наглядности отображения информации. В связи с этим в последнее время отдается предпочтение разработке автоматических систем, обеспечивающих большую чувствительность измерений благодаря применению различной модуляционной техники, например ячеек Фарадея [253] и Керра [240], позволяющих дополнительно поворачивать плоскость поляризации на несколько градусов. При этом параметры эллипса поляризации наблюдаются непосредственно на экране ЭЛТ или записываются на ленту самописца или магнитную пленку для дальнейшей обработки. Следует отметить, что современные отечественные и зарубежные, ручные и автоматические эллиисометры основаны на классических принципах исследования поляризации света. Однако имеются сведения о возможности построения лазерных эллипсометров, основанных на принципе интерференции света [45, 102, 197]. [c.202]

В последние годы в связи с широким использованием кольцевых резонаторов возникла острая необходимость в контроле параметров их элементов, таких, как параллельность граней и толщина четвертьволновых пластин, однородность фазовых невзаимных элементов, однородность коэффициента отражения зеркал и т. д. На рис. 126 приведена оптическая схема полуавтоматического эллипсометра для измерения поляризационных свойств (эллиптичности и поворота плоскости поляризации) фазовых невзаимных элементов, используемых в лазерных гироскопах. Свет от лазера ЛГ-126, отразившись от зеркал 10 и пройдя через поляризатор 2, линейно поляризуется. После прохождения через фазовый невзаимный элемент (ФНЭ) 3 происходит поворот плоскости поляризации и возникает эллиптичность излучения. При соответ- [c.205]

Появление лазеров значительно расширило возможности измерений, использующих дифракционные явления. Высокая яркость и контрастность дифракционных распределений, полученных с помощью лазерного излучения, дает возможность значительно поднять точность и автоматизировать процесс измерений, производить их в производственных условиях. К настоящему времени разработаны и продолжают совершенствоваться прецизионные лазерные дифракционные измерители геометрических параметров в диапазоне от долей микрометра до нескольких миллиметров, позволяющие измерять и контролировать размеры и форму изделий с точностью до десятых долей процента (например, диаметры тонких проволок и волокон, отверстий, ширину щелей и полос, диаметр нитей, величину зазоров и т. д.). На их основе разрабатываются измерители оптических, механических, теплофизи-ческих и других характеристик волоконных материалов и изделий. [c.230]

Лазерные дифракционные измерители позволяют производить измерения размеров в диапазоне от единиц до сотен микрометров с точностью до десятых долей процента. При этом удовлетворяются следующие требования бесконтактность измерения, высокая точность, малое время и высокая локальность измерения, отсутствие необходимости фиксации объекта измерения, широкий диапазон измеряемых размеров, автоматизация процесса измерения и обеспечение сигнала обратной связи для активного влияния на технологический процесс. Такие измерители позволяют, например, производить измерение диаметра проволок и волокон непосредственно в процессе их изготовления и своевременно корректировать параметры технологического процесса, причем эффективность промышленного производства и использования проволок и волокон значительно повышается. [c.250]

Простота реализации, отсутствие необходимости покрытия поверхностей и чувствительность метода к высоте шероховатости до единиц ангстрем делают дифференциальный интерференционный контрастный микроскоп очень удобным инструментом для контроля качества сверхгладких поверхностей в процессе их изготовления. В работе [18] этот микроскоп был использован для визуального контроля поверхности специальных лазерных зеркал перед нанесением на них многослойного покрытия. При этом авторы пользовались очень простым критерием если на поверхности в дифференциальном интерференционном контрастном микроскопе не было видно сколько-нибудь значительной топографической структуры, то эта поверхность считалась пригодной для нанесения покрытия. Такой визуальный критерий, как впоследствии показали измерения по методу T1S, был эквивалентен отбору поверхностей с параметром а 0,5 нм. [c.236]

При рассмотрении любого голографического процесса для получения изображения существенно, чтобы экспериментатор определял как длину когерентности источника света, так и стабильность рабочей поверхности. Эти два фактора жизненно важны для успешной голографической записи, поскольку длина когерентности источника накладывает ограничение на размеры объекта, которые можно записать, и устанавливает точность, с которой должна быть измерена длина оптического пути. Существует очень простой способ измерения обоих этих важных параметров. Лазерный пучок направляется через светоделитель и отражается яазад от зеркал, находящихся на одинаковых расстояниях от светоделителя. Оба пучка юстируют таким образом, что их отражения накладываются [c.494]

Очевидно, что достаточно полный комплекс измерений, позволяющих всесторонне вскрыть сущность процессов и явлений в излучателе твердотельного лазера, является необходимым для разработчиков лазеров и может быть осуществлен только в хо-)ошо оснащенных измерительными средствами лабораториях. 3 организациях, занимающихся эксплуатацией лазерных технологических установок, также необходимо осваивать хотя бы простые и доступные методы измерений параметров резонатора и пучка излучения, которые позволяли бы судить о соответствии характеристик установки технологическому режиму или об их отклонениях. В настоящем разделе рассматриваются вопросы измерительной техники, непосредственно связанные с решением задач термооптики твердотельных лазеров, к которым можно отнести определение общего тепловыделения в активном элементе, измерение термооптических характеристик лазерных сред, исследование термооптических искажений и напряжений в активных элементах. [c.173]

Одним из основных центров применения лазеров для контроля состояния атмосферы является Институт оптики атмосферы АН СССР в Томске. Там налажены такие эксперименты, как, например, по измерению стандартных метеорологических параметров атмосферы температуры, плотности, влажности, скорости ветра. Лазерное зондирование облаков позволяет измерить их нижнюю границу, исследовать зарождение и развитие облака, изучить его пространственную структуру. Это, в свою очередь, позволяет прогнозировать выпадение осадков, что играет немаловажнукз роль для развития сельскохозяйственных культур. [c.103]

Весьма тщательной интерпретации требуют результаты измерения параметров луча, выходящего из плоского конца твер-дотельных (или газовых) лазеров. Поляризация луча может меняться со временем. Система контроля оказывает влияние на степень поляризации, и, конечно, это обстоятельство должно учитываться при интерпретации данных. Большое внимание нужно уделять выбору ослабителей, чтобы определить пригодность их для измерения исследуемых энергетических потоков. (Методы калибровки лазерных ослабителей будут рассмотрены позже.) [c.31]

Высокая селективность флуоресцентного лазерного спектрального анализа связана с возможностью осуществления селекции по нескольким каналам по частоте возбуждения, по частоте излучения, по кинетике излучения. Ряд новых методов и схем повышения избирательности флуоресцентного анализа рассмотрен в [14]. Особенно перспективными представляются методы, осуществляющие одновременную селекцию по спектрам поглощения и испускания— метод синхронных спектров и анализ получаемых данных с помощью матрицы возбуждение—излучение , а также удобное при проведении локальных измерений низкотемпературное приготовление образцов в условиях матричной изоляции системы Шпольского, сверхзвуковая струя, матрицы инертных газов [23, 24]. Перспективность применения методов лазерной флуоресценции для исследования газовых сред детально обсуждалась и подчеркивалась в [1]. Примером эффективности использования флуоресцентных методов для дистанционного определения параметров атмосферы может служить, предложенная в [21] методика детектирования радикала ОН и определения профиля температуры по отношению двух сигналов флуоресценции. Один из этих сигналов регистрируется при возбуждении с уровня Г=Ъ/2 ( 1=282,06 нм ) второй — с уровня =11/2 (А.2 = 282,67 нм). При измерении их отношения возможно определение температуры в интервале 225... 280 К с погрешностью менее 10 %, определяемой погрешностью измерения отношения сигналов на и А.2. По флуоресценции радикала ОН возможно измерение давления в диапазоне 25... 250 Па (на высотах 40... 55 км) по отношению сигналов флуоресценции при возбуждении в полосах (1.1) и (0.0). [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...