Усилители лазерного излучения

Усилители лазерного излучения [c.35]

Кинетические уравнения для лазерного усилителя. Для получения предельно мощных лазерных импульсов используют специально сконструированные системы из задающего генератора и каскада усилителей лазерного излучения. Усилители представляют собой лазеры, лишенные оптической обратной связи, т.е. не содержащие оптического резонатора. Последнее обстоятельство значительно упрощает конструкцию, ослабляет требования к оптическому качеству, стойкости и значению оптической апертуры активной среды усилителя, и по этой причине на выходе генераторно-усилительного каскада удается получать высококачественные лазерные импульсы с гораздо большей энергией, чем импульсы, получаемые с помощью одного генератора. Система генератор + + усилители позволяет удовлетворить взаимно противоречивые требова- [c.35]

Подводя итог, следует подчеркнуть, что усилитель лазерного излучения выполняет свою прямую функцию — обеспечивает экспоненциальное усиление подаваемых на его вход импульсов с сохранением формы — лишь до тех пор, пока полная плотность фотонов во входном импульсе не превысит характерное для каждого усилителя значение насыщающей плотности фотонов, после чего наступает насыщение усилителя, сопровождающееся искажением формы и укорочением длительности усиленных импульсов и падением интегрального коэффициента усиления ). В усилительных каскадах для сохранения линейного (ненасыщенного) режима усиления приходится использовать в последующих каскадах активные элементы все возрастающей апертуры. [c.40]

Динамическая голография открывает новые возможности также для создания усилителей изображения, устройств управления лазерным излучением. Динамические голограммы находят применение в системах постоянной и оперативной памяти ЭВМ. [c.68]

При очень высоких интенсивностях лазерного излучения может иметь место вынужденное комбинационное рассеяние, при котором активное вещество выполняет роль усилителя бегущей волны. В этом случае может быть получено рамановское преобразование с высокой эффективностью. [c.219]

В передающем устройстве, где пространственное распределение света преобразуется в видеосигнал, надо учитывать следующие источники шума флюктуации мощности лазерного излучения, дробовый эффект эмиссионных процессов в передающих телевизионных трубках, флюктуации тока в проводниках, шумы предварительного усилителя, нестабильность источников питания [25]. Наиболее существенны шумы, обусловленные либо передающей трубкой, либо предварительным усилителем. В канале связи к этим шумам добавляются шумы [c.187]

Принять различать два типа лазеров усилители и генераторы. На выходе усилителя появляется лазерное излучение, когда на его вход (а сам он уже находится в возбужденном состоянии) поступает незначительный сигнал на частоте перехода. Именно этот сигнал стимулирует возбужденные частицы к отдаче энергии. Происходит лавинообразное усиление. Таким образом — на входе слабое излучение, на выходе — усиленное. [c.22]

Рассчитаем в качестве примера параметры импульсов для типовых величин, характеризующих лазер на родамине 6G с частотно-селективным элементом с полосой Л(о = 5-10 с эффективным сечением усилителя а 2=3-10 см , диаметром пучка в усилителе 15 мкм и длиной волны лазерного излучения 1 = 600 нм. Основные параметры лазера выбраны следующими [c.201]

В последней главе нашей книги мы рассмотрим принципы и методы, имеющие прямое отношение к применению лазерного излучения для передачи информации. Чтобы охарактеризовать лазерный сигнал с точки зрения применения его в средствах связи, нужно знать или уметь определять уровень шумов и объем информации. В данной главе будут изложены методы определения уровня шумов в лазерных генераторах и усилителях и методы измерения или детектирования разных видов модуляции на оптических частотах. [c.454]

Рис. 4.1. Блок-схемы экспериментальной установки для исследования временных, энергетических (а) и пространственных (б) характеристик излучения ЛПМ 1 — АЭ 2 — источник питания 3 — глухое зеркало 4 — выходное зеркало 5 — поворотное зеркало 6 — фокусирующее зеркало F = 7,5 2,5 и 1,5 м) 7 — диафрагма с диаметром отверстия 0,3-3,5 мм 8 — светоделительная пластина 9 — вращающийся диск диаметром 0,1-1 мм 10 — фотоэлемент ФЭК-14К 11 — блок питания фотоэлемента 12 — усилитель сигнала синхронизации 13 — осциллограф (С7-10А, С7-8А, С1-75) 14 — преобразователь мощности лазерного излучения ТИ-3 15 — милливольтметр (М-136, М-95)

С помощью обращения волнового фронта в нелинейной среде возможно решение актуальной проблемы получения мощного излучения с предельно малой расходимостью от лазеров с оптически неоднородными усиливающими средами. Случайные неоднородности искажают волновой фронт и ухудшают направленность лазерного излучения. Улучшение направленности излучения мощных лазерных систем может быть достигнуто по следующей схеме. Пучок света с дифракционной расходимостью от маломощного задающего лазера проходит через мощный усилитель с активной средой низкого оптического качества, значительно увеличивая при этом свою расходимость. После обращения волнового фронта в кювете с нелинейной средой излучение вновь проходит через тот же усилитель в противоположном направлении. При этом одновременно с дальнейшим увеличением интенсивности происходит компенсация искажений волнового фронта и выходящее излучение имеет близкую к предельной направленность. Таким методом можно решить задачу фокусировки мощного излучения в предельно малом объеме. [c.502]

Использование когерентного излучения позволило создать принципиально новый метод проекционной микроскопии, основанный на применении квантовых усилителей света. Объект с помощью объектива освещается монохроматическим светом от лазера на парах меди. Отраженный от объекта свет проходит активную среду, усиливается и проектируется на экран. Когерентные микроскопы обеспечивают высокое пространственное разрешение (1 мкм при увеличении порядка 1000. .. 1500) при яркости изображения, недоступного обычным световым микроскопам. Особенностью микроскопа являются возможность фокусировки мощного лазерного излучения на любом элементе объекта и возможность осуществлять его коррекцию. [c.509]

Быстрое включение обратной связи позволяет сократить длительность импульса лазерного излучения до 10" —10" с. Так как энергия импульса, снимаемая с рубинового стержня длиной 20 см и диаметром 1,5 см, составляет 1—2 Дж, то при этом развивается мощность 10—200 МВт. Дальнейшее повышение мощности лазерного импульса может быть достигнуто путем усиления света в каскаде из нескольких последовательно расположенных лазеров. Первый лазер в таком каскаде должен служить генератором, остальные — усилителями света. Если мощность генерируемого импульса достаточно велика, то уже небольшой его части вблизи передового фронта достаточно, чтобы вызвать вынужденные переходы в невозбужденное состояние всех возбужденных атомов хрома в рубине усилителей. Это сокращает длительность импульса и повышает его мощность. Таким путем удалось получить гигантские импульсы света длительностью в 2-10 с при полной энергии импульса 20 Дж. Это соответствует мощности 10 МВт. Но и такая мощность еще не предел. Лазер с просветляющимся фильтром дает импульс длительностью 10" с, состоящий из последовательности импульсов, длительность которых может составлять 10" —10 с. Выделение одного такого импульса с последующим усилением его. позволяет достигнуть мощности 10 МВт. [c.720]

Возбуждение волн со стоксовыми и антистоксовыми частотами в фокусированном лазерном луче высокой интенсивности является замечательным явлением, однако экспериментальные условия не обладают достаточной определенностью для того, чтобы проверить теорию и выяснить природу различных физических механизмов этого явления. Возникшую здесь ситуацию можно сравнить с изучением работы и характеристик электронной лампы. В первую очередь лампа исследуется как усилитель слабых сигналов, а не как мощный генератор. С этой точки зрения свойства веществ, использующихся в комбинационном лазере, должны исследоваться в тонких кюветах такой толщины, при которой невозможно самовозбуждение колебаний на комбинационных частотах под действием интенсивного лазерного излучения с частотой мь- В этом случае можно измерить усиление, если направить в кювету также излучение малой интенсивности с частотами со,, или о а. Экспериментально всегда можно поддерживать усиление на уровне меньшем чем 2—3 раза. При этом не будет ни уменьшения интенсивности лазерного излучения, ни заметного возбуждения стоксовых и антистоксовых линий высших порядков. При такой постановке опыта можно независимо контролировать интенсивность, поляризацию, направление и частоту луча лазера и луча стоксовой частоты. В идеальном случае каждый из лучей состоял бы только из одной моды, т. е. был бы монохроматичным и имел бы только дифракционную расходимость. Такие эксперименты могли бы дать надежные значения комбинационных восприимчивостей и обеспечить детальную проверку теории, изложенной в гл. 2 и 4. Схема возможной экспериментальной установки приведена на Фиг. 31. [c.248]

Активной средой в усилителях является стекло с присадкой неодима, который обеспечивает длину волны основной гармоники лазерного излучения Л, равную 1,06 мкм. Предусматривается конверсия излучения в третью гармонику с эффективностью 60-70%. Физический КПД будет составлять доли процента. В экспериментах на этой установке планируется работа с обоими типами мишеней — с мишенями прямого действия и с рентгеновскими мишенями. Стоимость проекта оценивается приблизительно в 4 миллиарда США, запуск при полной энергии [c.24]

Возможно множество случаев, когда равномерное мощное фоновое излучение действует кратковременно,, например при попадании прямых солнечных лучей, лазерного излучения или вспышек орудий в момент выстрелов. За рубежом для защиты от таких помех вводят специальное устройство затворного типа, управляемое индикатором мощной фоновой засветки. Индикатором мощной фоновой засветки может служить пороговое устройство, установленное на выходе основного оптико-электронного канала ОЭП, либо специальный оптико-электронный канал, содержащий, как, например, предлагается в [55], несколько приемников излучения, соединенных через конденсаторы и полевые транзисторы с усилителем, имеющим нелинейную характеристику и широкий динамический диапазон. Каждый приемник излучения работает независимо, и относительно высокая освещенность одного из них не влияет на чувствительность других. [c.170]

Полная схема лазерного анемометра с необходимым минимумом измерительной аппаратуры показана на рис. 3.7. Луч от когерентного источника (лазера) 1 при помощи зеркала 2 направляется на делительную пластинку 3, где раздваивается на примерно равные по мощности пучки. Блок / формирующей и передающей оптики, включающий, кроме пластинки 3, зеркало 4 и линзу б, фокусирует скрещивающиеся лучи в исследуемой точке канала II. Рассеянное на движущихся с потоком частицах излучение улавливается блоком приемной оптики III, состоящим из апертурной диафрагмы 6, объектива 7, диафрагмы поля зре-ни.ч 8 и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) 9. Сигнал с ФЭУ поступает в блок обработки IV, где усиливается широкополосным усилителем II я подается на панорамный анализатор спектра 12. Типичное изображение на экране спектроанализатора показано на рис. 3.6,6. [c.120]

Эксперименты проводились на установке с лазером на стекле с неодимом, работающем в режиме модулированной добротности [59]. В лазерный блок входили пять усилителей и генератор, с помощью которых можно получать импульсы, близкие к треугольной форме, с энергией до 500 Дж и длительностью от 25 до 30 нс. При фокусировании излучения линзой с фокусным расстоянием 100 см диаметр фокального пятна составлял 3 см. Для изучения микро-структурных изменений и эффекта ослабления волны давления в материале использовались образцы толщиной 0,3 см и меньше. [c.24]

Взаимодействие разл. пучков, распространяющихся в усилителе (пучки, несущие усиленное по яркости изображение, и пучки спонтанного излучения по лазерному переходу, тоже усиленные), может приводить к нелинейным преобразованиям усиленных изображений образованию негативных изображений, изображений со сдвигом по спектру, Такие эффекты реализуются, если плоскость промежуточного изображения находится в геометрич. пределах активной среды. Тогда усиленное спонтанное излучение служит в качестве считывающего пучка неоднородности усиления, созданной воздействием на активную среду первоначального пучка, несущего усиленное изображение входного оптич. сигнала. [c.244]

Существуют различные типы усилителей лазерного излучения, отличающиеся размерами активной среды и способом формирования потока излучения через усиливающую среду — однонаправлен-ные усилители бегущей волны (последовательные и параллель 1 ые), многопроходные усилители, усилители с управляемым резо натором, регенеративные усилители 10]. [c.163]

Наряду с высокими энергетич. характеристиками важной привлекательной особенностью Э. л. является чрезвычайно высокое значение ширины линии усиления активного перехода (табл.). Это открывает возможность создания мощнь[х лазеров УФ- и видимого диапазонов с плавной перестройкой длины волны в достаточно широкой области спектра. Указанная задача решается с помощью инжекционной схемы возбуждения лазера, включающей в себя маломоишый генератор лазерного излучения с длиной волны, перестраиваемой в пределах ширины линии усиления активной среды Э. л., и широкополосный усилитель. Эта схема позволяет получить лазерное излучение с шириной линии 10 нм, перестраиваемое по длине волны в диапазоне шириной 10 нм и более. [c.501]

Усилитель. Проблемы разработки и расчета характеристик усилителя в лазерной системе, в том числе и на основе газов, возникают прежде всего тогда, когда от этой системы необходимо получить более короткие и более интенсивные импульсы излучения, чем при использовании одного генератора с применением техники модуляции добротности и сихронизации мод. Кроме этого усилитель широко используется в лазерных системах с частотной селекцией и селекцией пространственного распределения поля излучения. В таких системах исходное излучение формируется задаюш,им генератором небольшой мош,ности, в кототом разработанными методами селекции частоты и пространственного распределения сравнительно легко добиваются заданных характеристик излучения. Роль усилителя в такой системе сводится к усилению полученного от задаюш,его генератора излучения до нужного уровня мош,ности, причем искажения, вносимые усилителем во все характеристики исходного сигнала, не должны превышать пределов точности их экспериментальных определений. В этом разделе мы остановимся на анализе и расчете характеристик молекулярных газовых усилителей (МГУ) излучения СОа-лазера. Это опять же связано с широким кругом прикладных задач, в которых используют такие системы, начиная от лазерного термоядерного синтеза и прикладной нелинейной оптики в ИК-Диапазоне и кончая современной технологией. Сразу отметим, что весь алгоритм этого анализа и расчета может быть использован при разработке усилителя на любых газах с возбуждением его активной смеси электрическим разрядом. Обш,ей схемой анализа МГУ можно считатьструктурнуюсхему для лазеров (см, рис. 2.3). Для задач усилителя в ней исключается из описания Резонатор и вместо уравнения, описываюш,его режим генерации, в блоке Mil в полуклассическую модель вместо (2.21, г) и в балансную модель вместо (2.22, в) вводятся уравнения, описываюш,ие прохождение излучения в среде усилителя, а именно [c.77]

Если предположить, что воздействие источников шума имеет 8ИД гармонических колебаний с некоторой частотой й, то вынужденные колебания мощности излучения, описываемые уравнением (3.15), имеют вид гармонических колебаний, аналогичных колебаниям при модуляции тютерь резонатора (3.12). Амплитудд колебаний описывается кривой К(й) (3.12), имеющей резонансный пик на частоте 2о (см. рис. 3.5). Отсюда следует, что если в спектре шумовых источников ПОЛЯ излучения есть частоты, близкие к релаксационной резонансной частоте Qo, то в шумах мощности выходного лазерного излучения на этих частотах наблюдается резонансный 1Подъем, то есть, как и при модуляции потерь, лазер будет играть роль своеобразного усилителя, который усиливает в K(Q) раз подаваемые в него шумы, переводя их в шумы выходного излучения. Следовательно, наиболее важными с точки зрения вантовых шумов выходного излучения лазера являются относительно низкие частоты в области Qo, значения которых, как показано выше, составляют десятки — сотни. килогерц. Источники шумов мощности излучения обладают значительно более широким -спектром. Относительная амплитуда спектральных компонент шумов ш ш(й) описывается приближенным выражением [52] [c.86]

На рис. 47 [9] приведена схема устройства головки самонаведения. Рассмотрение рисунка показывает, что головка имеет прозрачный для лазерного излучения обтекатель, приемную оптическую систему, фотоприемник, который может выполнять функции координатора, усилители и привод, работающий по двум каналам на рули управления. Эта схема положена в основу и радиолока-ЦиоАных и инфракрасных головок самонаведения Однако [c.147]

Накачка импульсной лампой переводит ионы активной среды лазера на верхний лазерный уровень, после чего возникает люминесценция. Интенсивность излучения в резонаторе при условии, что усиление превосходит потери, начинает нарастать (апор = 5<о+v)- К началу линейной фазы интенсивность излучения еще мала, что позволяет пренебречь изменением инверсии населенностей в усилителе и поглотителе, вызванном лазерным излучением. В дальнейшем усиление, согласно (7.12), растет линейно с увеличением числа проходов резонатора [c.235]

Наконец, развитие отраженного лазерного излучения в усилителях может быть подавлено, если запасенная в них энергия эффективно используется для усиления прямого пучка. В неодимовых лазерах это возможно.для плотностей энергии, значительно превышающих плотности энергии насыщения (20—60 Дж/см в зависимости от типа стекла), т. е. для длинных лазерных импульсов. Использование этих импульсов для усиления возможно совместно со схемами сжатия или мультиплицирования (см. ниже). [c.263]

Экспериментально в нефокусированных лучах, усиленных в лазерном усилителе, можно получить пиковые мощности, превышающие 500 Мет. В этом случае в нитробензоле на длине 10 см усиление на стоксовой частоте равнялось бы Очевидно, что обратная связь, созданная случайным рассеянием всего лишь одной миллионной доли излучения, была бы достаточна для того, чтобы в системе возникла генерация. На пути в 30 см усиление равнялось бы е . Это означает, что один входной фотон создавал бы в среднем 10 ° фотонов. Однако это число больше начального числа квантов лазерного излучения, которое не превышает обычно 10 . Поэтому интенсивность лазерного луча уменьшается, прежде чем он до- [c.238]

НОГО световода. Так как коллектор ГФТ и катод лазера электрически связаны через проводящую подложку, имеется возможность модулировать лазерное излучение двумя способами электрическим сигналом через базовый контакт и оптическим за счет инжекции света через эмиттерный слой. Интегральная пара ГФТ и ИЛ может функционировать как усилитель или преобразователь излучения. [c.165]

В тех случаях, когда метод центрирования по контрасту интенсивности не обеснечивает построение помехоустойчивой и стабильной измерительной системы, необходимо вводить модуляцию лазерного луча. В результате на выходе приемника будет получен сигнал неременного тока (напряжения), что позволит использовать усилитель переменною тока. В этом случае одновременно исключается и дрейф пуля вследствие нестабильности характеристик приемника лазерного излучения. [c.49]

При частотной модуляции лазерного излучения электрический сигнал, поступающий на вход усилителя несущей частоты с фото-приемника ПЧЦЗ, будет [c.52]

Фирма Lo kheed разработала гидравлический позиционер, который может автоматически перемегцать громоздкие и тяжелые конструктивные элементы сборочных приспособлений, ориентируя их ио лазерному лучу автоматически. Рабочий орган устройства перемещается по шести степеням свободы. С целью снижения помех п фоновой засветки система работает на модулированном с чистотой 2400 Гц лазерном излучении. Сигналы с фотоэлектрических датчиков передаются через усилители на исполнительные органы позиционера, который осуществляет выставление и центрирование узлов стапеля. [c.94]

Зарегистрированная на фотопластинке интерференц. структура обычно сохраняется долго, т. е. процесс записи отделён во времени от процесса восстановления (стационарные голограммы). Однако существуют светочувствит. среды (нек-рые красители, кристаллы, пары металлов), к-рые почти мгновенно реагируют фазовыми или амплитудными хар-ками на освещённость. В этом случае голограмма существует только во время воздействия на среду предметной и опорной волн, а восстановление волн, фронта производится одновременно с записью, в результате вз-ствия опорной и предметной волн с образованной ими же интерференц. структурой (динамические голограммы). На принципах динамич. Г. могут быть созданы системы постоянной и оперативной памяти, корректоры излучения лазеров, усилители изображений, устройства управления лазерным излучением, обращения волн, фронта. [c.131]

Очень широка сфера практич. применения приборов, основанных на квант, оптич. явлениях,— фотоэлементов и фотоэлектронных умножителей, фотосопротивлений, фотодиодов, электронно-оптических преобразователей и др. усилителей яркости изображения, передающих и приёмных телевиз. трубок и т. д. Фотоэлементы используются не только для регистрации излучения, но и как устройства, преобразующие лучистую энергию Солнца в электрич. энергию (т, н. солнечные батареи). Фотохим. процессы лежат в основе фотографии. На основе изучения изменений оптич. св-в в-в под действием света фотохромизм) разрабатываются новые системы записи и хранения информации для нужд вычислит, техники и созданы защитные светофильтры, автоматически усиливающие поглощение света при возрастании его интенсивности. Получение мощных потоков монохроматического лазерного излучения с разными длинами волн открыло пути к разработке методов лазерного разделения изотопов и стимулирования направленного протекания хим. реакций, позволило О. найти новые, нетрадиционные применения в биофизике (воздействие лазерных световых потоков на биол. объекты на мол. уровне) и медицине. Благодаря возможности с помощью лазеров концентрировать на площадках с линейными размерами 10 мкм большие мощности излучения, интенсивно развивается оптич. метод получения высокотемпературной плазмы с целью осуществления управляемого термоядерного синтеза. [c.491]

ЛАЗЕРНЫЙ МИКРОПРОЁКТОР (лазерный ироек ционный микроскоп) — проекционный микроскоп, в к-ро.ч для увеличения яркости получаемых изображений используется усилитель яркости (УЯ), действующий на основе стимулированного (вынужденного) излучения. Стимулированное излучение повторяет все свойства вынуждающего, в т. ч. фазу, поляризацию, поэтому У Я на его основе, пе включающий никаких преобразований световых полей, можно ставить в любое место оптич. системы на пути распространяющихся в ней пучков света. При этом возникает только один неустранимый источник помех собственные шумы квантового усилителя. [c.559]

В настоящее время (1990-е гг.) существует много разл. лазеров, работающих во всех диапазонах спектра — от рентгеновского до далёкого инфракрасного. Однако применение лазерных усилителей в оптич, приборах до сих пор весьма ограничено. Связано это с тем, что усилители в лазерах и оптич. системах используются по-разному. В лазерах обычно стремятся получить предельно высокую направленность излучения, применяя для этого оптические резонаторы и ограничивая число генерируемых мод. В оптич. системах обычно требуется передать болыпой объём информации, заложенный в распределении амплитуд и фаз (иногда и поляризации) по полю зрения, на к-ром укладывается порядка 10 разрешаемых элементов. Такая много-канальность и есть одно из осн. преимуществ оптич. систем с У. я. Это накладывает дополнит, требования на У. я. для оптич. приборов, к-рый должен обладать большой угл. апертурой, чтобы пропустить большой объём информации, обеспечивать значит, усиление за один проход усиливающей среды и, естественно, не должен вносить искажений в усиливаемые световые поля. Достижение высокого усиления (а желательно иметь коэф. усиления 0,1 — 1,0 сми составляет осн. трудность на пути создания лазерных У. я. для оптич. систем. Высокий коэф. усиления (при прочих равных условиях) легче получить для узкого спектрального интервала и в коротких импульсах. [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...