Свободная генерации

Как нетрудно понять, изменение ориентации призмы изменяет добротность оптического резонатора. Поэтому описанный метод формирования коротких мощных импульсов получил наименование модуляции добротности оптического резонатора. Лазеры, работающие в таком режиме, называются лазерами с модулированной добротностью. Соответственно условия работы лазера с неизменной во времени добротностью называют режимом свободной генерации. [c.790]

Лазер на кристалле рубина работает обычно в импульсном режиме. Различают два режима работы рубинового лазера режим свободной генерации и режим с модуляцией добротности. Работа рубинового лазера в режиме свободной генерации продолжается до тех пор, пока интенсивность излучения импульсной лампы не станет слишком малой и уровень инверсной населенности не упадет ниже порогового. Обычно стандартные рубиновые кристаллы длиной в несколько сантиметров при диаметре 1 с.м позволяют получить в этом режиме полную энергию в импульсе излучения порядка нескольких джоулей. Длительность самого импульса генерации при этом измеряется миллисекундами и, следовательно, средняя мощность излучения генератора порядка нескольких киловатт. [c.283]

Временная зависимость выходного излучения рубинового лазера, работающего в режиме свободной генерации, обычно представляет собой хаотические пульсации (пички), которые не воспроизводятся от одного импульса лазера к другому. Генерация начинается не сразу после включения лампы-вспышки, а с некоторой задержкой. Это связано с тем, что для возникновения генерации необходимо выполнить условие самовозбуждения, т. е. создать достаточную инверсную населенность (пороговую населенность) в системе рабочих уровней. Энергия лампы-вспышки от момента ее включения до момента начала генерации расходуется именно на создание такой пороговой населенности. Типичные осциллограммы излучения рубинового лазера, работающего в режиме свободной генерации, приведены на рис. 35.13. [c.287]

Рис. 35.13. Излучение рубинового лазера в режиме свободной генерации

В результате воздействия лазерного излучения импульсных, твердотельных ОКГ, работающих в режиме свободной генерации, в [c.13]

Изменения в материале при воздействии излучения ОКГ в режиме свободной генерации. Углеродистые стали. Изучение структурных и фазовых превращений, происходящих в материале под воздействием излучения ОКГ, наиболее целесообразно проводить на углеродистых сталях, так как они достаточно полно исследованы в различных условиях термообработки. В частности, на этих сталях удобно изучать влияние содержания углерода на характеристики ЗТВ луча ОКГ. Для изучения этого вопроса готовили образцы из углеродистых сталей с содержанием углерода от 0,2 до 1,2% (сталь 20, У8, У10, У12). [c.14]

Длительность светового импульса ламп накачки составляет 10 с. Импульс приблизительно той же длительности излучает и рубиновый лазер. Такого рода режим получил название режима свободной генерации. Излучаемая при этом энергия зависит от размера рабочего тела и его качества, от качества зеркал, тщательности юстировки, эффективности системы накачки и т. д. [c.25]

В настоящее время промышленностью выпускаются рубиновые лазеры с различной энергией излучения. Следует иметь в виду, что мощность излучения при малых длительностях импульса оказывается очень большой. Например, при 100 Дж энергии, излученной в режиме свободной генерации, мощность импульса составляет 100 кВт. [c.25]

Импульс, излученный лазером в режиме свободной генерации, не гладкий он имеет сложную пульсирующую структуру и состоит из большого числа отдельных импульсов — пичков, длительность каждого из которых примерно 10 с. Хаотичность этих пульсаций и отсутствие их повторяемости от импульса к импульсу указывают на то, что они вызываются различными факторами. Одним из факторов, обусловливающих пульсацию, является взаимодействие между типами колебаний, возникающих в резонаторе. Однако пульсации могут иметь место и при работе ОКГ в одномодовом режиме в этом случае они обычно носят регулярный характер и представляют собой релаксационные колебания. [c.25]

С точки зрения практического применения большой интерес представляют ОКГ, излучающие мощные короткие импульсы длительностью 10" —10 с. Задача создания таких лазеров может быть решена путем использования резонаторов с управляемой добротностью при этом величина пиковой мощности может быть увеличена на несколько порядков по сравнению с мощностью, имеющей место в режиме свободной генерации. [c.28]

Конструкция лазера отличается от твердотельных ОКГ тем, что в резонатор вместо стеклянного стержня помещается кювета с раствором. Инверсия, как и в твердотельном ОКГ, осуществляется при помощи оптической накачки от импульсных ламп. Жидкостные лазеры такого типа могут работать как в режиме свободной генерации, так и в режимах модулированной добротности и синхронизации мод. [c.64]

При сверлении, так же как и при резании, свойства обрабаты-ваемого материала существенно влияют на параметры лазера, необходимые для выполнения операции. Сверление осуществляют импульсными лазерами, работающими как в режиме свободной генерации с длительностью импульсов порядка 1 мкс, так и в режиме с модулированной добротностью с длительностью в несколько десятков наносекунд. В обоих случаях происходит тепловое воздействие на материал, его плавление и испарение из зоны воздействия по модели, аналогичной процессу лазерной резки с неподвижным тепловым источником [см. формулу (103)]. [c.127]

В машине применен лазер, работающий в режиме свободной генерации. Мощность светового излучения, управляемая следящей системой пропорционально величине остаточной неуравновешенности ротора, находится в пределах от 2 до 30 дж, частота повторения и.мпульсов 4 имп/мин, длительность излучения 0,5— 0,8 м/сек. [c.21]

При создании Н. л. реализованы все характерные методы управления параметрами лазерного излучения, разработанные квантовой электроникой. В дополнение к т. н. свободной генерации, продолжающейся в течение практически всего времени существования импульса накачки, широкое распространение получили режимы включаемой (модулированной) добротности и синхронизация (самосинхронизации) мод. [c.320]

Твердо- тельные лазеры Рубин Ламповая накачка 0,694 Импульсный свободной генерации, импульсный с модулированной добротностью 1—0,5 мс 20 НС 10-3—1 1—2 105—106 Вт 106—109 Вт 10—40 мрад 1—3 мрад [c.230]

Импульсный свободной генерации, импульсный с модулированной добротностью, режим синхронизации мод [c.231]

Весьма важные преимущества стеклянной матрицы заключаются и в возможности изготовления качественных активных элементов больших размеров. В настоящее время в лазерной технике используются элементы с поперечными размерами до 5... 10 см и длиной до 2 м. Большие размеры элементов позволяют в свою очередь получать большие энергии в импульсе излучения. В современных промышленных лазерах на стекле с неодимом энергия излучения в режиме свободной генерации достигает 10 Дж. [c.178]

Критическими режимами лазерного упрочнения являются те, при которых воздействие излучения лазера не приводит к нарушению шероховатости поверхности, а глубина упрочненного слоя максимальна. При лазерном воздействии в режиме свободной генерации глубина упрочненного слоя [c.270]

Во втором случае (рис. 32, б) луч лазера непосредственно воздействует через оптическую систему на поверхность вращающегося ротора. ОКГ при этом могут работать как в режиме свободной генерации, так и в режиме модулированной добротности. При режиме свободной генерации на поверхности ротора образуется след в виде непрерывного реза каплевидной или конической формы. Общая длина следа при частоте вращения ротора Пд, его диаметре О = 2/ и длительности т излучения ОКГ /с = 2л/ п,рТ/б0. [c.80]

Стекло с примесью То же 1,058 Импульсный свободной генерации 1—3 мс 10" —1 10 —Ю Вт 3—15 мрад [c.254]

В отношении конструктивных особенностей лазеры на александрите похожи на Nd YAG-лазеры. Хотя александрит может также работать в непрерывном режиме, меньшее сечение делает более практичным импульсную генерацию с высокой частотой повторения импульсов в режиме либо свободной генерации (длительность выходного импульса порядка 200 мкс), либо генерации с модуляцией добротности (длительность выходного импульса порядка 50 не). Характеристики импульсного лазера на александрите, а именно зависимость выходной энергии от входной и дифференциальный КПД практически аналогичны характеристикам Nd YAG-лазера с теми же размерами активного стержня. Были достигнуты средние мощности порядка 100 Вт при частоте повторения импульсов порядка 250 Гц. Оказывается, что лазеры на александрите успешно применяются в тех случаях, когда необходимо получить излучение с А, ж 700 нм и высокой средней мощностью (например, при лазерном отжиге кремниевых пластин) или когда необходимо перестраиваемое по частоте излучение (например, при лазерном контроле загрязнения окружающей среды). [c.343]

Классификация лазеров на подгруппы может производиться также в зависимости от режима их работы, при этом различают лазеры, работающие в непрерывном режиме, импульсном — режиме свободной генерации с длительностью импульса 10 . ... .. 10 с, режиме модулированной добротности резонатора 10 . ... .. 10 " с и режиме синхронизации мод 10" ... 10 с. Классификация по режиму их работы имеет первостепенное значение, так как при расчете и проектировании лазеров прежде всего необходимо знать, в каком режиме будет работать лазер. [c.16]

В СОз-лазерах с электрическим возбуждением активной среды основным механизмом возбуждения, приводящим к инверсии, являются соударения электронов с молекулами активной среды. Поэтому длительность свободной генерации таких лазеров одного порядка с длительностями импульсов тока разряда %j. Техника мощного импульсного разряда, применяемая в СОа-лазерах, не позволяет формировать в молекулярных смесях меньше сотен наносекунд. При таких временных масштабах генерации (ту > Tg) уравнения (2.21) преобразуются в балансные уравнения (см. п. 1.3), в которых вместо 8 и Р определяется интенсивность излучения I I 88 ) или плотность фотонов р = //Й(Ог. Эти [c.66]

Неорганические жидкостные лазеры. Активные среды неорганических жидкостных лазеров представляют собой растворы соединений TR +-hohob в неорганических растворителях сложного состава. Лазерный эффект достигнут пока только для ионов Nd + (табл. 34.8). Генерация идет по четырехуровневой схеме на переходе / 3/2— - Ai/2 с поглощением света накачки собственными полосами поглощения Nd +. Неорганические жидкостные лазеры могут работать с циркуляцией рабочего гещества, дают высокие значения выходной мощности. Эти лазеры работают как в режиме свободной генерации, так и с модуляцией добротности. [c.948]

В режиме свободной генерации длительность импульсов излучения составляет 0,1—10 мс, энергия излучения в схемах усиления монщости достигает многих кДш. Характерная длительность импульсов включаемой добротности составляет ок. 10 нс при использовании для модуляции добротности эл.-оятич. устройств. На рис. 2 приведена схема Н. л. с модулиров. добротностью. Характерная энергия лазерного генератора такого типа составляет 1—2 Дж. [c.320]

Ограниченные размеры кристалла, естественно, определяют энергетические возможности рубиновых лазеров. Предельную энергию генерации в режиме с модулированной добротностью можно сравнительно просто оценить, полагая, что все активные ионы возбуждены к началу импульса излучения. Тогда энергия в импульсе VNoho) 10-10 3 Дж. Реальные значения энергии излучения в режиме модулированной добротности составляют 1Дж при длительности импульса 30 НС. Рекордные значения энергии гигантского импульса достигают десятков Дж. В режиме свободной генерации полная энергия излучения за время накачки активного элемента мс может быть несколько выше, так как в силу пичкового характера генерации активные ионы могут испытывать многократное возбуждение и тушение в каждом импульсе накачки. Так как время между двумя соседними пичками составляет 10 мкс, то даже при возбуждении всех ионов в каждом пичке полная энергия излучения лазера за время свободной генерации будет меньше 300 Дж, В реальных условиях эта величина, как правило, не превышает 1...10 Дж, т. е. средняя.мощность излучения в режиме свободной генерации составляет 1...10 кВт по сравнению с 10 МВт в режиме модулированной добротности. [c.175]

Существенное различие наблюдаемых энергий излучения от проведенных предельных оценок объясняется, рядом факторов. Генерация в трехуровневой системе начинается и оканчивается, когда на верхнем лазерном уровне находится более половины ( 0,7) всех активных ионов. Таким образом, коэффициент использования возбужденных ионов в режиме с модулированной добротностью не превышает, как правило, 0,2...0,3. Квантовый КПД рубиновых лазеров довольно высок. Он составляет 11кв 0,7 при комнатной температуре и приближается к единице по мере охлаждения рубина. Учитывая реальный КПД резонатора пр <0,5, нетрудно понять тот факт, что реальная энергия излучения в режиме с модулированной добротностью на порядок ниже предельной [(0,2...0,3) Пкв Пр—0,1...0,15]. Предельная энер ГИЯ излучения в режиме свободной генерации ограни [c.175]

AI2O3 Ламповая накачка 0,694 Импульсный свободной генерации 1—0,5 мс 10 —1 10 —Ю Вт 10—40 мрад [c.254]

Рис. 6.12. Осциллограимы фотоэдс фотоэлектрического приемника излучения (а) и терыоадс прибора ПТЭК (б). Импульс излучения оптического квантового генератора (режим неупорядоченной свободной генерации). Метки времени через 0,1 мсек. Отснет

При характерных параметрах устойчивых и плоских резонаторов для выделения основной моды требуется сравнительно много времени. Так, у плоского резонатора длиной 50 см из круглых зеркал диаметром 8 мм По оказьюается близким к 400, и to составляет более 10" с, что замет-но превышает длительности пичков в режиме свободной генерации (см. начало 3.1) и импульсов в режиме модулированной добротности (учет непрерьшною поступления спонтанного излучения может лишь увеличить о) Это означает, что в указанных режимах такой резонатор не может обеспечить генерации на одной основной моде. [c.170]

В подавляющем большинстве этих экспериментов для реализахщи ОВФ используется так называемое четырехволновое взаимодействие. За подробностями отошлем к [76, 99], отметив, что вместо динамических аберраций в активной среде обычных лазеров здесь основным источником неприятностей становятся снижающие точность обращения процессы в нелинейной среде узла ОВФ. По этой при шне реализовать работающий в режиме свободной генерации (без модуляции добротности) твердотельный импульсный лазер с ОВФ-зеркалом пока удалось только М.С. Соскину и др. [114] при использовании предложенной нами в [66] схемы четырехволнового взаимодействия с автокомпенсацией макронеоднородностей в нелинейной среде. [c.252]

Дальнейшее улучшение генерационных характеристик лазера на гранате с двойной модуляцией достигается за счет введения электронного управления добротностью резонатора и специального выбора режима работы [8] (рис. 6.5). Предварительное формирование временной структуры излучения производится в условиях низкой добротности резонатора, а затем, при резком увеличении добротности, происходит быстрое развитие цуга генерации. Электронная система обратной связи обеспечивает скачкообразный рост добротности резонатора в промежутке между пичками предварительной генерации. При оптимальном значении длительности свободной генерации 100 мкс формировались цуги спекгрально-ограниченных импульсов с длительностью 35 ПС, пиковой мощностью свыше 1 МВт (при частоте следования 1 кГц) и уровнем флуктуаций энергии не более 5 %. Частоту повторения цугов v можно варьировать в ингервале от единиц до десятков килогерц. Авторы [8] отмечают, что при использовании специальных режимов модуляции добротности частоту можно увеличить до сотен килогерц. [c.245]

Система уравнений (4.2)—(4.6) может быть использована для анализа многомодового режима как при пассивной модуляции добротности, так и при свободной генерации. Для этого следует лишь отбросить уравнение (4.5) и последний член в уравнении (4.6). Ниже будут изложены результаты численного исследования системы уравнений, аналогичной системе (4.4)—(4.6), но несколько упрощенной вследствие использования предположения о том, что внутри резонатора могут существовать только продольные моды (поперечный индекс опущен) и неоднородность продольного распределения плотности мод в резонаторе не учитывается ( F и приняты равными единице). Поскольку контур линий усиления в активной среде чаще всего может быть аппроксимирован лорен-цовской (однородное уширение — рубин, гранат и другие кристаллы) или гауссовской (стекла) зависимостью, имеющей максимум в центре линии усиления, а спектральные кривые поглощения фототропных веществ — некоторой линейной зависимостью с углом наклона, различающимся для разных красителей и рас- [c.180]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...