Лазер твердотельный

В настоящее время существует много различных материалов, которые используются в качестве активных сред в лазерной технике диэлектрические кристаллы, активированные стекла, газы, растворы и пары красителей, полупроводники и др. В зависимости от вида активной среды различают следующие основные типы лазеров твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. Коротко охарактеризуем их. [c.285]

Такие параметры в перспективе могут быть получены при использовании газовых (СОг) лазеров, твердотельных неодимовых или химических. В табл. 7.3 приведены некоторые параметры наиболее крупных лазеров, используемых в настоящее время для исследований по лазерному термоядерному синтезу. [c.287]

Сущность и техника сварки лучом лазера. В настоящее время сварка лучом лазера по экономическим соображениям имеет еще незначительное применение в промышленности. Излучение лазера с помощью оптических систем может быть сфокусировано в пятно диаметром в несколько микрометров или линию (см. рис. 4.26. .. 4.28). При этом по концентрации энергии оно на несколько порядков превышает остальные сварочные источники энергии. Лазерная сварка ведется либо на воздухе, либо в аргоне, гелии в СО2 и др. в различных пространственных положениях. Излучение с помощью оптических систем легко передается в труднодоступные места. Для сварки используются твердотельные и газовые лазеры. Твердотельные лазеры могут быть непрерывного и импульсного действия. Ввиду большой концентрации энергии в пятне нагрева форма провара при сварке схожа с таковой при сварке электронным лучом. Использование лазеров с короткими импульсами обычно приводит к бурному испарению металла из сварочной ванны. [c.151]

Современный этап развития лазерной техники характеризуется непрерывным увеличением промышленного выпуска лазеров и высокими темпами внедрения лазеров в народное хозяйство. Применение лазеров в машиностроении, в производстве приборов и элементов электронной техники способствует повышению надежности, качества и увеличению выхода годных изделий, улучшает условия труда и уменьшает трудоемкость производства. Среди лазерных технологических установок для сварки, резки, закалки и отжига материалов, сверления отверстий и других операций ведущее место в настоящее время принадлежит установкам с твердотельными лазерами. Твердотельные лазеры также широко используются для исследований и испытаний различных материалов, получения высокотемпературной плазмы и мягкого рентгеновского излучения. Опыт разработок и эксплуатации приборов показывает, что достижение высоких и стабильных во времени параметров лазеров и лазерного излучения (КПД, энергии и мощности излучения, расходимости, спектрального состава) не может быть обеспечено без учета в конструкции лазеров и при управлении режимами их работы различных эффектов, обусловленных нагревом элементов лазерного излучателя. Только при правильном выборе теплового режима элементов излучателя лазера, при устранении или частичной компенсации негативных проявлений термооптических эффектов можно обеспечить стабильность параметров лазеров и эффективное управление их характеристиками. [c.3]

В качестве последнего возьмем Солнце. Известно, что оно излучает очень много энергии. По формуле М. Планка подсчитано, что полная мощность излучения Солнца (мощность излучения, собранная со всех длин волн) составляет 7000 Вт с каждого сантиметра его поверхности — величина сама по себе довольно значительная. Но эта энергия распределена в широком спектральном диапазоне длин волн, что хорошо видно на рис. 6. Там показано, что излучение распространяется от 0,25 до 1,8 мкм и далее. Эти границы не являются строгими, лишь участок видимого излучения определен более четко, он составляет интервал от 0,38 до 0,77 мкм — границы, в пределах которых человеческий глаз обнаруживает излучение. Видимый участок перекрывает диапазон частот до 3,5-10 МГц. Какая же доля ото всей энергии приходится на полосу в 1 МГц Расчеты показывают, что в полосе 1 МГц на Я = 0,55 мкм квадратный сантиметр Солнца имеет излучаемую мощность всего 10 Вт. А это очень незначительная мощность, если иметь в виду, что обычный промышленный радиопередатчик излучает до 10 кВт. На рисунке представлены излучения двух лазеров твердотельного с рубином в качестве активного вещества и газового (на гелий-неоновой смеси). Видно, что если сол- [c.21]

С точки зрения единообразия механизмов инверсии и методов накачки лазеры классифицируют по типу фазового состояния активного вещества. Газовые лазеры — на нейтральных и ионизованных атомах, молекулярные газовые лазеры твердотельные — на ос- [c.672]

К числу новых элементов, приобретающих в развитии электроники решающее значение, относятся полупроводниковые лазеры, твердотельные лазеры, лазеры на красителях с перестраиваемой частотой, все виды миниатюрных квантовых генераторов, квантовые генераторы без зеркал усилители слабых оптических сигналов, приемники лучистой энергии, пассивные и активные световоды, устройства внешней и внутренней модуляции лазерного потока, устройства для управления его частотой, [c.112]

Вынужденное излучение происходит при столкновении кванта с электроном, находящимся на верхнем энергетическом уровне и отдающим квант энергии при переходе на нижний уровень. Усиление света получается за счет того, что первый квант, т. е. квант-возбудитель, после столкновения с атомом не исчезает, а сохраняется и дальше летит вместе с вновь рожденным квантом. Затем каждый из этих двух квантов сталкивается с одним атомом, а потом с восьмью, шестнадцатью и т. д., пока не кончится их путь в активном веществе. Так что чем длиннее будет этот путь, тем более мощную лавину квантов, т. е. более мощный луч света, вызывает первый квант. А так как первоначальный импульс света заключает в себе не 1 квант, а множество, то и лавина квантов становится мощной. Поэтому в твердотельных лазерах активное вещество используется в виде узких длинных призм, цилиндров, т. е. в виде стержней, длина которых примерно в 10 раз больше толщины. [c.294]

В качестве активного вещества в твердотельных лазерах используют кристаллические или аморфные диэлектрики, т. е. вещества, не пропускающие электрический ток. Наиболее распространенным материалом рабочих тел лазеров является синтетический рубин — кристаллическая окись алюминия, в которой часть атомов алюминия заменена на атомы хрома. Эти атомы хрома и являются [c.294]

Развитие лазерной сварки прошло через два этапа. Вначале развивалась точечная сварка — на основе импульсных твердотельных лазеров на рубине и на стекле с неодимом. С появлением мощных лазеров на Oj и лазеров на гранате с неодимом, дающих непрерывное излучение или последовательность часто повторяющихся импульсов, стала развиваться шовная сварка с глубиной проплавления до нескольких миллиметров (и даже сантиметров). [c.297]

В зависимости от типа применяемого рабочего вещества лазеры делят на твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. [c.121]

В твердотельных лазерах в качестве рабочего вещества используют твердые тела (синтетический рубин, иттриево-алюми-ниевый гранат, неодимовое стекло). [c.121]

Схема твердотельного лазера приведена на рис. 3.5. Стержень [c.121]

Импульсные твердотельные лазеры применяют для сварки малоразмерных деталей в микроэлектронике, приборостроении, где важно получать малоразмерные швы с минимальным разогревом окружающего зону сварки материала. Сварка может вестись как отдельными точками, так и герметичными швами при последовательном наложении точек с их перекрытием. [c.127]

Принцип действия лазера. На примере твердотельного лазера объясним принцип действия лазера. В качестве активной среды [c.383]

Лазер — генератор электромагнитных волн оптического диапазона, излучающий когерентный световой поток с малым углом расхождения за счет перехода атомов с высшего энергетического уровня, на который они переводятся под действием мощных импульсов света или электри-ческого разряда, на более низший в газовых лазерах используется, например, смесь атомов гелия и неона, а в твердотельных лазерах — кристаллы некоторые типы лазеров могут работать в непрерывном режиме излучения, но их средняя мощность излучения меньше, чем в импульсе 19]. [c.146]

С целью решения указанных задач Ковровским технологическим институтом совместно с АО завод нм. В. А. Дегтярева разработав и внедрен в производство комбинированный лазерный технологический комплекс, состоящий из твердотельного И.АГ Нс1-лазера и газового [c.156]

По трехуровневой схеме работают твердотельные лазеры на кристаллах рубина. Рубин — это кристалл корунда АЬОз с примесью ионов хрома Сг +. Инверсная населенность и индуцированные переходы осуществляются здесь между уровнями хрома. [c.317]

Твердотельные лазеры. Активными центрами в лазерах этого типа являются ионы, введенные в кристаллическую среду. Обычно эти ионы принадлежат одной из групп переходных элементов периодической системы Менделеева (например, ионы хрома или редкоземельных элементов). [c.285]

Гранат, активированный неодимом, широко применяется в качестве активной среды в твердотельных лазерах. Схема энергетических состояний иона неодима в гранате дана на рис. [c.191]

Стекло, активированное неодимом, — наиболее распространенный и широко применяемый материал для твердотельных лазеров. Отечественная промышленность и зарубежные фирмы выпускают более 50 марок активированных неодимом стекол. [c.943]

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ НА ЦЕНТРАХ ОКРАСКИ [c.957]

Твердотельные лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах обладают широкой областью длин волн генерации 0,7—3,3 мкм, высокой стабильностью частоты и. малой шириной генерируемого спектра, возможностью работы в импульсно-периодическом и непрерывном режимах, высоким КПД. [c.957]

Рассмотрим теперь четырехуровневую систему (рис. 1,8). Она встречается при описании режима генеращш очень многих типов лазеров атомарных и молекулярных газовых лазеров, твердотельных лазеров на оксидных и металлогаллоидных соединениях, активированных редкоземельными элементами, и существенно отличается от трехуровневой схемы. Уравнения баланса для заселенностей уровней четырехуровневой системы твердотельного лазера, по которой работает, на- пример, лазер на стекле, активированном неодимом [c.21]

Сокращение ЛТИПЧ означает лазер твердотельный импульсный с преобразованием частоты. Сокращение ИЛТИ — излучатель (т. е. устройст во без электрообеспечен ия и охлаждения) лазерный твердотельный импульсный. [c.108]

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, даюпхие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового (0,2 мк) до дальнего инфракрасного (538 мк) участков спектра. [c.5]

Сущестаует большое разнообразие типов лазеров твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные и др., однако для технологических целей используются в основном твердотельные и газовые. [c.612]

Для сварки также часто применяют газовые лазеры, рабочим телом которых является смесь газов. Такие лазеры возбуждаются электрически51 разрядом. Типичной конструкцией такого лазера является заполненная смесью газов трубка, ограниченная с двух сторон строго параллельными зеркалами непрозрачным и полупрозрачным (рис. 89, б). В результате электрического разряда между введенными в трубку электродами возникают быстрые электроны, которые переводят газовые молекулы на возбужденные уровни. Возвращаясь в основное состояние, эти молекулы образуют кванты света совершенно так же, как и в твердотельном лазере. [c.167]

Из многих существующих типов лазеров для сварки используют только те, что приведены в табл. 36. Из них в режиме непрерывной генерации могут работать лишь два — твердотельный на алюмоиттриевом гранате, активированном атомами неодима (/ 1%), и газовый, содержащий Og—Nj—Ые-плаз.му ( 6% СО , 18% и 76% Не). [c.167]

Угол расхождения луча 0 пропорционален д,лине волны излучения, и таким образом лгинимальн1.1е размеры пятна также возрастают нронорциональио увеличению длины волны. Предельная плотность энергии от твердотельного лазера в 100 раз выше, чем от газового лазера (длина волпы, а следовательно, и о увеличиваются в 10 раз). [c.169]

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Лазеры — это генераторы света (квантовые генераторы оптического диапазона). В основу их работы положено усиление электромагнитных колебаний при помощи индукцированного излучения атомов (молекул). Лазерное излучение монохроматично, распространяется очень узким пучком и характеризуется чрезвычайно высокой концентрацией энергии. Для промышленных целей применяют лазеры, у которых в качестве активных тел, т. е. источников генерируемого излучения, служат 1) твердые тела (твердотельные лазеры) рубины, иттрий-алюминиевые гранаты (ИАГ) и стекла, активированные неодимом [c.225]

Установка состоит из рабочего тела /, лампы накачки 2, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направляется с помощью оптической системы 3 на свариваемое изделие 4. Мощность твердотельных лазеров невелика — 0,015—2 кВт. Газовые лазеры обладают более высокой выходной мощностью, работают в непрерывном и импульснсш режимах и по своим технологическим возможностям становятся конкурентно-способными с электронно-лучевой сваркой. [c.17]

Ячейки Керра применяются и в лазерной технике при генерации гигантских импульсов . Для этой цели затвор Керра помещается между одним из зеркал резонатора и торцом рубина. При включении ячейки Керра самовозбуждение затрудняется, что приводит к увеличению разности заселенности уровней (т. е. возбужденных атомов), необходимых для возникновения генерации. Затем, выключив ячейку Керра, можно получить мощ1юе излучеиие — гигантские импульсы . Например, используя ячейку Керра, можно заставить вьтсветиться импульс света с энергией К) Дж, генерируемый в твердотельном лазере за время порядка 10 с при этом высвечивается мощность 10 Вт = 1 ГВт. [c.292]

Наиболее, важной особенностью эффекта Керра, обусловившей широкое его применение, является весьма малая инерционность. Это свойство ячейки Керра проверялось в остроумных опытах (схема опытов изображена на рис. 3.11), а в последующем детально исследовалось в большом количеспве экспериментов. Источник света (конденсированная искра) и конденсатор Керра получают напряжение от одного источника тока. Как только произошел пробой газа между электродами (искра) и возник связанный с этим пробоем импульс света, начинает постепенно исчезать эффект Керра, что вызвано релаксацией дипольных моментов. молекул. Системой зеркал можно удлинить путь от источника света до ячейки Керра. Опыты показали, что, пока свет проходит расстояние 400 см, все следы двойного лучепреломления успевают исчезнуть. Отсюда была найдена инерционность процесса, характеризуемая средним временем х 10 с. В последующих прецизионных опытах было учтено время пробоя газа и была установлена еще меньшая инерционность эффекта (г Г 10 с). Таким образом, открылась возможность создания практически безынерционного оптического затвора и тем самым были заложены основы физики очень быстрых процессов ( нано-секундная техника 1 не = 10 с).. За последнее время эта техника приобрела особое значение в связи с возможностью получения очень больших мощностей светового потока в лазерах. Действительно, если возбудить в твердотельном лазере импульс света с энергией 10 Дж и продолжительностью 10" с, то мощность такого импульса составит 10 кВт. Если же с помощью какого-либо быстродействующего устройства (например, ячейки Керра) заставить высветиться эту систему за время порядка 10 с, то мощность импульса составит уже 1 ГВт. Такие гигантские импульс обладают некоторыми совершенно новыми физическими свойствами. Использование подобных сверхмощных световых потоков играет большую роль в области бурно развивающейся нелинейной оптики, а также при решении различных технических задач. [c.123]

Таким образо.м, время, в течение которого устанавливается или пропадает двойное лучепрело.мление в электрическом поле, позволяет использовать ячейку Керра в качестве практически безынерционного оптического затвора. Это свойство эффекта Керра нашло применение как на практике, так и в лабораторных исследованиях. В частности, ячейка Керра использовалась в опытах по измерению скорости света, а в последнее время она с успехом была применена для получения мощных импульсов света в твердотельных лазерах. [c.69]

В этой главе рассмотрим принцип действия и устройство некоторых квантовых генераторов, работающих в оптическом дпаиазоне длин волн (в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях). На современном этапе лазеры достигли весьма высокого уровня развития. Существует большое число разнообразных типов и конструкций лазеров, среди которых можно выделить твердотельные, газовые (атомные, ионные, молекулярные), жидкостные (лазеры на красителях), химические, полупроводниковые. [c.267]

Ширина спектра излучения лазера определяется главным образом числом генерирующих мод. В оптических резонаторах может одновременно возбуждаться большое число мод (так называемый многомодовый режим генерации). Вследствие этого лазер обычно излучает набор различных частот, которые лежат внутри линии люминесценции активного вещества. Например, для твердотельных лазеров, работающих в многомодовом режиме, ширина линии излучения Атгсч может быть порядка 1 ГГц. Следует отметить, что многомодовый режим работы генератора ухудшает когерентность и направленность излучения. [c.281]

Газовые лазеры. Ширина энергетических уровней в газах довольно мала (порядка нескольких гигагерц и меньше), поскольку в них по сравнению с твердым телом более слабо действуют механизмы, вызывающие уширение линий. Поэтому оптическая накачка с помощью ламп, применяемых для твердотельных лазеров, неэффективна для газовых лазеров, так как в активной газовой среде нет широких полос поглощения. [c.288]

Характерной особенностью генерации рубинового ОКГ и большинства других твердотельных лазеров является пичковая структура генерации. Излучение лазера представляет собой хаотическую последовательность отдельных пичков длительностью 0,1—1 МКС. В типичных условиях, при длительности импульса [c.296]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...