Кинетические процессы в лазерах

Пример квантовый осциллятор в термостате. В качестве иллюстрации общего формализма, развитого в предыдущих разделах, рассмотрим динамику квантового осциллятора, взаимодействующего с термостатом. Выбор этой модели объясняется двумя причинами. Во-первых, она относительно проста, что позволяет обсудить некоторые важные аспекты нелинейных релаксационных процессов, не прибегая к сложной математике. Во-вторых, задача о квантовом осцилляторе в среде представляет самостоятельный физический интерес. В частности, некоторые из полученных результатов будут использованы в параграфе 7.4 при анализе кинетических процессов в лазерах. [c.121]

Кинетические процессы в лазерах [c.127]

КИНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЛАЗЕРАХ [c.131]

Одномодовый лазер. Рассмотрим кинетические процессы в одномодовом лазере на двухуровневых активных атомах. В данном случае мы имеем дело с открытой системой, описываемой гамильтонианом (7.3.2), где Hg — гамильтониан двух динамических подсистем поля излучения и активных атомов. Оператор Н описывает взаимодействие этих подсистем с соответствующими термостатами. Гамильтониан Я , в свою очередь, может быть записан как сумма [c.127]

Анализ кинетических процессов по рис. 2.11 приводит к следующим уравнениям для заселенности уровней, принимающих основное участие в генерации Ne—Не-лазера, [c.74]

Процессы установления колебаний в лазере. Анализ уравнений лазерной генерации в неустановившемся (импульсном) режиме удобнее проводить, придав кинетическим уравнениям (1.1.24) безразмерный вид. Введем безразмерные переменные [c.23]

Основная проблема, связанная с реакцией ядерного синтеза, состоит в разработке технологии, способной удерживать газ заряженных частиц, плазму при температуре порядка многих миллионов градусов в течение довольно длительного времени для того, чтобы высвободить нужное количество энергии, в то время как плазма находится в изолированном состоянии. Известны два способа, с помощью которых управляют этим процессом метод магнитных полей и метод удерживания атомов тяжелого водорода с помощью мощных лазеров. Первый метод имеет несколько вариаций, из которых наиболее известна токамак [слово тока-мак составлено из первых слогов русских слов тороидальный (то), камера (ка) и магнитный (мак)]. Этот метод представляет собой наиболее легкий путь осуществления ядерного синтеза, в котором участвуют дейтерий и тритий и который протекает в удерживаемой с помощью магнитных полей плазме при температуре более 100 млн. °С. Конечными продуктами реакции синтеза являются ионы гелия (Не ) и нейтроны. Около 80% высвобождаемой в результате синтеза энергии приходится на нейтроны. Высокая кинетическая энергия этих частиц должна быть преобразована в тепло и использована для расширенного. воспроизводства трития путем абсорбции энергии в слое лития. Системы переноса тепла и преобразования в тепло, которые являются следующей ступенью, аналогичны используемым в ядерных реакторах деления. При осуществлении второго метода лазерный луч направляют на скопление атомов дейтерия-трития с разных [c.230]

Согласно Н. Г. Басову и О. Н. Крохину, кинетика процессов, происходящих в газовых лазерах при наличии смеси газов — основного газа а с соответствующими рабочими переходами и примеси Ь, обеспечивающей возбуждение ударами второго рода основного газа, — описывается кинетическими уравнениями. Скорость изменения числа атомов на верхнем энергетическом уровне определяется уравнением [c.36]

ЧТО на этапе разработки с помощью ЭВМ конкретных типов лазеров или усилителей блок III может быть представлен следующими математическими моделями 1) системой кинетических (балансовых или полуклассических) уравнений, описывающих процессы создания инверсии и генерации в среде 2) активным резонатором, т. е. резонатором, заполненным лазерной (усиливающей) средой. [c.63]

Одной из важных областей приложения теории открытых систем является квантовая оптика. В этом параграфе мы применим метод основных кинетических уравнений к описанию процесса лазерной генерации. По физике лазеров имеется обширная литература ), поэтому для иллюстрации общей теории мы ограничимся простой, но достаточно реалистической моделью лазера, которая может быть исследована на вполне строгом уровне. [c.127]

В процессе резонансного поглощения лазерного излучения ИК-Диапазона молекулярными газами атмосферы происходит перераспределение молекул по энергетическим уровням внутренних степеней свободы. Изменяется коэффициент поглощения газа за счет насыщения поглощения [42]. Изменение заселенностей уровней смеси газов приводит к нарушению термодинамического равновесия между колебаниями молекул и их поступательным движением, в результате чего происходит кинетическое охлаждение среды [35]. Образование и накапливание возбужденных молекул азота вследствие резонансной передачи возбуждения от молекул СО2 приводит к изменению поляризуемости среды [16]. Все эти эффекты, возмущая комплексную диэлектрическую проницаемость среды, способны существенно преобразовать энергетику импульсов ИК-лазеров в атмосфере [64]. [c.15]

Обратная картина реализуется в случае лазеров на газах низкого давления, например Не—Ые-лазере. В этом случае обратная ширина полосы люминесценции отдельного атома близка к времени жизни фотонов в резонаторе. При этом следует использовать полную систему уравнений для матрицы плотности. Однако большинство таких лазеров работает в стационарных режимах генерации, когда автоматически выполняется условие слежения поляризации активной среды за полем. Переходные же режимы в таких лазерах кратковременны и не представляют интереса. Использование кинетических уравнений для стационарного режима в такого рода лазерах оправдано, если не интересоваться тонкими эффектами взаимодействия мод, вышедших в генерацию. Поэтому в дальнейшем остановимся на динамических процессах, протекающих лишь в твердотельных лазерах, поскольку, с одной стороны, эти процессы определяют основные характеристики такого рода лазеров, а с другой стороны, именно нестационарные режимы генерации этих лазеров позволяют получать рекордные по мощности и длительности оптические импульсы. [c.150]

Л.1. Кинетические уравнения для описания одномодового лазера. Уравнение для разности населенностей. При описании процессов, происходящих в активной среде в присутствии генерируемого света, следует принимать во внимание два основных эффекта 1) усиление электромагнитного поля за счет вынужденного излучения, т.е. за счет энергии, накопленной в инвертированной активной среде 2) обратное влияние, оказываемое усиливаемым светом на активную среду, в конечном счете, на разность населенностей рабочего перехода. Взаимное влияние этих двух эффектов достаточно сложное. В дальнейшем будет видно, что оно описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений, которые, кстати говоря, не имеют общего решения в квадратурах. Эти уравнения называют кинетическими или балансными уравнениями лазерной генерации. Выведем их. [c.10]

Генерацию в УФ (0,2—0,4 мкм) области спектра получают на переходах между электронными состояниями устойчивых молекул, а также на переходах с возбуждённого устойчивого верхнего в нижнее неустойчивое электронное состояние неустойчивых молекул типа димеров инертных газов или димеров атом инертного газа — атом галогена (атомы могут объединяться в такие молекулы только в возбуждён-лом состоянии, см. Эксимерные лазеры). Возбуждение активной среды осуществляется в импульсном электрич. разряде или с помощью пучка быстрых эл-нов. Эти Г. л. используются в физ., хим. и биол. исследованиях, ф Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. А. М. Прохорова, т. 1, М., 1978 К а р-л о л Н. В., К о н е в Ю. Б., Мощные молекулярные лазеры. М., 1976 Г о р д и е ц Б. Ф., Осипов А. И., Ш е л е п и н Л. А., Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М., 1980. [c.105]

В результате проведенных исследованиай и разработки конструкции ЛП-лидаров с твердотельным активным элементом установлена высокая спектральная чувствительность к слабому газовому поглощению в атмосфере на трассе длиной около 100 м, достигающая с лазером на рубине примерно 10" см при коэффициенте эффективного внешнего отражения гз=10 и 10 см при гз=10 2. Обнаружено существенное влияние процессов адсорбции-десорбции газов на зеркалах резонатора и стохастизиру-ющих атмосферных факторов (турбулентность осадков) на спектрально-кинетический режим работы лазера с внешним отраженным сигналом. Проиллюстрирована возможность измерения газовых компонент атмосферы в широком диапазоне варьирования метеоусловий и регулируемой с помощью коэффициент выходного зеркала лазера Г2 концентрационной чувствительностью измерений. Показано, что наибольший положительный эффект от использования данного типа ЛП-лидара достигается при зондировании с малой измерительной базой, что имеет принципиальное значение для обнаружения локальных газовых выбросов в атмосфере и цехах крупных металлургических, химических и других [c.219]

В случае когда газ заключен в цилиндрическую трубку и ток разряда протекает вдоль этой трубки, радиальную зависимость плотности тока J можно найти аналитически [17, 18]. Как для лазеров на нейтральных атомах, так и для ионных газовых лазеров можно считать, что электрон-ионная рекомбинация происходит только на стенках. Безызлучательная ион-электронная рекомбинация (А,- + е) действительно не может происходить в объеме разряда, поскольку в таком процессе невозможно сохранение как полного момента, так и энергии частиц. Например, в лобовых столкновениях скорость V рекомбинировавшего атома дается простым выражением (полученным из условия сохранения импульса) v= (miVi- -m.2V2)/(т[ + т.2), где rrii (i=l, 2) — массы, а — скорости электрона и иона до столкновения. Для данных значений и Ог скорость v определяется однозначно. Следовательно, кинетическая энергия (mi + m2)y 2 также определена и в общем случае не равна сумме исходной кинетической энергии частиц и энергии рекомбинации. Однако излучательная ион-электронная рекомбинация является маловероятным процессом, поскольку для осуществления этого процесса избыточная энергия рекомбинации должна быть удалена в течение короткого времени столкновения. Трехчастичный же процесс e- Ai + M, в котором избыточная энергия передается третьему партнеру М, также маловероятен при используемых давлениях газа (несколько мм рт. ст.). [c.148]

Опыт развития квантовых генераторов показал, что их применение для фундаментальных исследований развивается в двух направлениях. Вначале — это подход к лазеру как к объекту исследований, включая изучение свойств активных сред и процессов генерации. В качестве близкого авторам примера сошлемся на установление спектрально-кинетических характеристик неодимовых стекол по их спектрам генерации [82, 83]. В дальнейшем, если лазеры данного типа оказываются пригодными для широкого использования, они служат в разнообразных фундаментальных исследованиях источниками когерентного излучения с необходимыми параметрами. Естественно, что полученные при этом результаты и их обсуждение входят в компетенцию соответствующего раздела науки. Поэтому ниже этот аспект применения лазеров на смешении волн рассматриваться не будет, хотя уже имеются первые примеры успешного использования гибридных свип-ла-зеров на красителях с пассивным обращающим зеркалом в спектроскопических исследованиях [84]. Мы же сосредоточим свое внимание на физике ФРК-лазеров, теория которой еще очень далека от своего завершения. [c.250]

Лазерный луч оказывает на древесину световое давление и, нагревая, превращает все ее составляющие в нагретые газы. Эти газы обладают большой кинетической энергией и, расширяясь, дополнительно действуют на древесину, разрушают ее и вызывают обычное горение. Из этих процессов полезны световое давление и превращение древесинного вещества в газы. Но самоудаление их из образуемого отверстия или щели, а также горение — процессы вредные. Интенсивность горения можно снизить, действуя на древесину лучом в инертном газе. Динамическое действие расширяющихся газов можно в некоторой степени локализовать, заполняя клетки древесины водой или другим веществом, поэтому качество, например, торцовой поверхности, образуемой лазером, ниже, чем радиальной нтан-гентальной, и при обработке древесины, полностью заполненной водой, выше, чем при обработке древесины влажностью ниже 25%. [c.197]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...