Лазерные источники излучения иа углекислом газе

Именно такой случай поддержания неподвижной или перемещающейся заданным образом относительно вещества структуры, нагретой до высокой температуры, удается реализовать с использованием лазерного источника излучения. Впервые непрерывно действующий оптический разряд, поддерживаемый сфокусированным лучом лазера на углекислом газе, был получен в 1970 г. [6]. При поджигании разряд начинается в фокусе. Затем фронт плазмы, как это описывалось ранее, смещается навстречу световому потоку со скоростью порядка нескольких м/с т.е. тепловая волна распространяется в режиме дефлаграции и останавливается там, где из-за расходимости пучка света плотность потока световой энергии становится недостаточной для поддержания распространяющейся тепловой волны. Температура аргоновой плазмы в зоне разряда превышает 20000 К, плазменное образование представляет при этом непрерывно действующий источник света небывалой ранее яркости. На рис. 9 приведена фотография непрерывного оптического разряда в камере с неподвижным газом, на рис. 10 дана серия снимков плазменных образований в потоке воздуха разной скорости. [c.125]

Лазерные источники излучения на углекислом газе [c.410]

В 16.2 показано, что при хороши.х атмосферных-условиях полупроводниковые светодиоды и лазеры пригодны для использования в наземных оптических линиях связи протяжепностью 1..,Ю км. Достой нет в а.ми этих источников излучения является компак ность. легкость, прочность и простота осуществления модуляции. Лля оптических систем связи больп1ей дальности требуются более мощные лазерные источники излучения. Обычно они бывают громоздкими, хрупкими и малоэффективными и требуют сложных и мощных источников питания для их возбуждения и модуляции. Наиболее подходящими для оптической связи считаются два из самых совершепных типов лазеров. Это лазер ма стекле с неодимом. работающий на длине волпы 1,06 мкм или на второй гармонике — 0.53 мкм, и лазер на углекислом газе, работающий на длине волны 10,6 мкм. Время от времени предлагаются и другие лазерные источники, например более коротковолновые лазеры для систем связи между спутниками и подводными лодками. но здесь рассматриваются только два вышеуказанных. Ясно, что их использование приведет к созданию двух различных лазерных систем связи. [c.405]

Другим лазерным источником излучения, который легко можно из-говить в виде, пригодном для использования в оптической связи, является четырехуровневый газовый лазер на углекислом газе, работающий на длине волны 10,6 мкм. Как и в большинстве газовых лазеров, верхний лазерный уровень заселяется прямо или косвенно за счет электронного возбуждения в газовом разряде. При низких давлениях, скажем, приблизительно 1/10 атмосферы (или 10 Па), может использоваться либо разряд, возбуждаемый постоянным током, либо радиочастотный тлеющий разряд. Самое важное заключается в том, чтобы получить однородный и непрерывный разряд во всем объеме активной среды. Для получения очень коротких лазерных импульсов (менее 1 не) были разработаны сложные методы накачки, связанные с использованием разрядов высокой мощности, а для получения очень высокой мощности в непрерывном режиме (более 100 кВт) — методы непрерывной накачки газового потока. В качестве источника излучения для целей связи самым подходящим оказалось компактное отпаянное устройство, способное давать от нескольких ватт до нескольких десятков ватт мощности в непрерывном режиме излучения в легко модулируемой форме. С этой целью был специально разработан конкретный тип волноводного лазера [16.41. Схематически его конструкция изображена на рис. 16.8. Перед рассмотрением некоторых особенностей этой конструкции остановимся на физических основах работы лазера на углекислом газе. [c.410]

Лазерное излучение обеспечивает высо-Есую концентрацию энергии, значительно превосходящую дрзтие источники энергии, применяемые при сварке. Электронный луч, используемый в настоящее время для сварки ответственных конструкций, также обеспечивает достаточно высокую концентрацию энергии. Однако ЭЛС осуществляется в вакуумных камерах, что необходимо для устойчивого проведения процесса. Лазерная сварка принципиально отличается от ЭЛС тем, что не требует вакуумных камер. Процесс лазерной сварки осуществляется на воздухе либо в среде защитных газов аргона, гелия, углекислого газа и др. Благодаря этому лазерную сварку можно применять для соединения элементов крупногабаритных конструкций. [c.421]

Однако более важными являются нетепловые применения лазера на углекислом газе. Среди этих возможных применений — оптическая связь как на Земле, так и в космосе. В этом случае для передачи через земную атмосферу наиболее привлекательны оптические окна , прозрачные для волн с длиной от 9 до 14 микрон. Высокая мощность и эффективность лазеров на углекислом газе с длиной волны 10,6 микрон делает их идеальными кандидатами для таких целей. Лазер на углекислом газе является идеальным для оптических радарных систем снова из-за малых потерь в атмосфере. Другая возможность — использование лазера на углекислом газе для исследования оптических взаимодействий с веществом на длине волны 10,6 микрона, так как многие полупроводники, непрозрачные для видимой части спектра, прозрачны для этой длины волны. Еще одно применение мощного лазера на углекислом газе — использование 10,6-микронного излучения в качестве насоса для изучения нелинейных свойств новых материалов, которые могли бы служить для создания действительно непрерывно настраиваемых источников инфракрасного излучения. В связи с этим мои коллеги и я провели ряд интересных экспериментов, которые включают в себя генерацию вторых гармоник, параметрическое усиление излучения в далекой инфракрасной области, двухфотонпое получение пары электрон — дырка в полупроводниках, изучение нелинейностей в полупроводниках, возникающих благодаря электронам проводимости, и рамановского рассеяния в полупроводниках на электронах с уровня Ландау. Некоторые из этих механизмов оказались достаточно сильны для того, чтобы позволить нам создать настраиваемый лазерный вибратор в инфракрасной части спектра. Такой настраиваемый лазер, накачиваемый лазером на углекислом газе с фиксированной частотой, может использоваться как вибратор в системе оптической связи или в радаре. Более того, такие инфракрасные настраиваемые источники полностью революционизируют инфракрасную спектроскопию. Описание этих экспериментов может быть предметом особой статьи. В заключение достаточно сказать, что лазеры на углекислом газе уже открыли дорогу физическим исследованиям, о которых нельзя было раньше и мечтать, и обещают в будущем много плодотворных экспериментов. [c.73]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...