Оптические системы для лазеров

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ [c.318]

Оптические системы для записи волновых полей объектов. Здесь мы рассмотрим примеры оптических систем для записи плоских и объемных голограмм и получение изображения объектов. На рис. 6.2. 4, а, б представлены примеры реальных схем записи и восстановления трехмерного объекта. Для осуществления первого этапа свет от лазера 1 падает на полупрозрачное зеркало 2, расщепляется на два пучка и после системы 3 идет на зеркало 4 и фотоэмульсию 8. Другая часть пучка после зеркала 5 с помощью системы 6 освещает объект 7, который дает рассеянную волну. [c.392]

По сравнению с другими источниками излучения лазеры обладают самой высокой степенью когерентности. Это свойство лазеров используется в оптических системах для передачи и приема информации на оптических частотах, при создании эталонов длины, в интерферометрах и в других случаях. [c.318]

Оптические системы для концентрации излучения лазера [c.322]

Для удаления корректирующих масс из тела ротора, изготовленного из любого материала, применяется балансировка с использованием лазера [8, т. 6]. Этот способ стал возможным в связи с появлением и разработкой мощных оптических квантовых генераторов. Для повышения производительности применен лазер непрерывного действия и разработана оптическая система, обеспечивающая синхронное следование луча лазера за тяжелой точкой ротора в плоскости коррекции. Практически это осуществлено, например, в автоматическом лазерном балансировочном станке ЛБС-3, принципиальная схема которого приведена на рис. 6.20. Балансируемый ротор Р опирается на неподвижные чувствительные опоры Л и S и приводится во вращение двигателем Д. От него же подается механический сигнал и в блок УБ, приводящий в синхронное с ротором вращение полый щпиндель с оптической призмой П. Сигналы опорных датчиков (t и р перерабатываются в решающем блоке РБ в фазирующий импульс, также посылаемый в управляющий блок УБ, который обеспечивает требуемое фазовое положение призмы П относительно ротора Р. Луч из оптического квантового генератора ОКГ проходит через полый шпиндель и, отражаясь от вращающей- [c.224]

Наименьшую расходимость имеют газовые лазеры. Она составляет для них примерно К). Использованием относительно простой оптической системы (телескопической насадки) можно еще уменьшить расходимость излучения газового лазера. [c.32]

Для расширения пучка лазера используют одну или несколько линз или сферических зеркал. При этом не происходит значительных потерь мощности излучения или заметного изменения структуры пучка. Равномерность освещения достигается применением диафрагм для ограничения размеров пучка и устранения тем самым влияния несовершенства оптической системы. Однако это всегда сопровождается потерей части выходной мощности лазера. [c.39]

Оптический резонатор в лазерах в простейшем случае представляет собой два зеркала, установленные строго параллельно друг другу и перпендикулярно оптической оси лазера обращены они друг к другу отражающими сторонами. Для вывода излучения наружу одно из зеркал делают полупрозрачным. При этих условиях излучение, возникшее в лазере, отражаясь от зеркал, многократно проходит через рабочее вещество, вызывая все усиливающееся стимулированное испускание. Таким образом, резонатор осуществляет положительную обратную связь с излучающей системой, заставляя при каждом прохождении излучения через рабочее вещество высвечиваться активные центры При этом в наиболее выгодных условиях оказывается та часть излучения, направление которого совпадает с оптической осью генератора, так как только оно способно многократно отражаться от зеркал, не уходя из рабочего вещества, [c.337]

Согласно геометрической оптике пятно фокусирующей системы представляет собой точку, в которую сходятся все лучи лазера. Однако волновая оптика показывает, что из-за волновой природы света фокальное пятно занимает некоторый объем, имеющий конечные размеры. Кроме того, вследствие присущих любой оптической системе аберраций также происходит увеличение размера фокального пятна. По этим причинам фокальное пятно получается не только увеличенным в диаметре, но и вытянутым вдоль оси оптической системы и характеризуется глубиной фокуса d (рис. 54). Таким образом, выбирая оптическую систему для фокусирования лазерного луча, необходимо учитывать зависимость между двумя ее параметрами — размером сфокусированного пятна и глубиной [c.87]

Поскольку в процессе обработки материалов происходит взаимодействие излучения лазера с веществом, очень важным вопросом является выбор параметров как первого, так и второго. При использовании лазера не только пространственная когерентность и мощность излучения играют определяющую роль, но и генерируемая длина волны, которая должна рассматриваться в сочетании с поглощательной способностью обрабатываемого материала. Требуется определенный режим работы лазера для того, чтобы получить эффекты нагревания, плавления или испарения при имеющемся сочетании лазер—материал. Существенное влияние на диаметр лазерного пятна, создаваемого оптической системой, оказывает модовый состав излучения лазера. [c.104]

Для измерения геометрических характеристик линии сварки и самого шва в зоне сварки применяется способ сканирования луча лазерного дальномера вокруг точки сварки. Этот способ адаптивной сварки иллюстрируется рис. 5.18. В качестве излучателя здесь используется полупроводниковый лазер с мощностью импульса от 1 до Ш Вт, работающей в инфракрасном диапазоне. На свариваемые поверхности оптическая система лазера проецирует световое пятно диаметром 0,3 мм. Другая оптическая система воспринимает отраженный луч и фокусирует изображение пятна на фотоприемники прибора с зарядовой связью (ПЗС) с разрешающей способностью порядка 10 мкм. [c.175]

Резонатор является оптической системой, позволяющей сформировать стоячую электромагнитную волну и получить высокую интенсивность излучения, необходимую для эффективного протекания процессов вынужденного излучения возбужденных частиц рабочего тела лазера, а следовательно, когерентного усиления генерируемой волны. Оптические резонаторы в квантовой электронике не только увеличивают время жизни кванта в системе и вероятность вынужденных переходов, но и, так же как резонансные контуры и волноводы в классической электронике, определяют спектральные характеристики излучения. [c.40]

В твердотельных лазерах (рабочее тело -рубин, стекло с неодимом и др.) накачка, как правило, производится специальными источниками излучения 3, направленными на рабочее тело I отражателем 4 (рис. 5.17). Для направления излучения и усиления генерации активный элемент помещают между двумя точно установленными зеркалами-отражателями - резонаторами 2, один из которых в целях вывода излучения из лазера делается полупрозрачным. Вышедшее из лазера излучение фокусируется специальной оптической системой 5 и в виде луча направляется на обрабатываемый объект б. [c.244]

В последнее время в сварочной практике находят применение оптические квантовые генераторы (ОКГ), так называемые лозе/)ы. При лазерной сварке нагрев и плавление металла осуществляются мощным световым лучом, получаемым от специальных твердых или газовых излучателей. Для управления сформированным излучателем лучом служат специальные оптические системы. Вакуум при сварке лазером не нужен, и сварка может осуществляться на воздухе даже на значительном расстоянии от генератора. [c.429]

Еще одним подходом к оптической фильтрации является подход, основанный на использовании обратной оптической связи [17, 178]. Схема фильтрации для зтого случая показана на рис. 7.14. Свет от лазера L, пройдя через коллиматор К, освещает обрабатываемый транспарант М, установленный в передней фокальной плоскости линзы Л , эта линза переносит транспарант в частотную плоскость Т, а линза переносит отфильтрованное изображение в заднюю фокальную плоскость. Обратная оптическая связь вводится с помощью двух полупрозрачных зеркал 3 и 3 , устанавливаемых во входной и выходной плоскости схемы фильтрации, симметрично наклоненными под некоторым углом Э к вертикали. В частотной области Т возникают две отдельные области, в которых устанавливаются пространственные фильтры с пропусканием ( , т]) — передаточная характеристика системы фильтрации с разомкнутой обратной связью (классическая схема фильтрации — рис. 7.1) и ( , т]) — передаточная характеристика цепи обратной связи. Если зеркало 3 закрепить на пьезоэлектрическом датчике, тогда в цепи обратной связи можно вводить произвольную фазу ф. Частотная характеристика всей системы для этого случая имеет вид [c.153]

На выходе оптической системы находятся два фотодетектора, включенные по схеме балансного модулятора, для устранения влияния флюктуаций выходной мощности лазера. [c.281]

Временная и пространственная когерентность лазерного источника, используемого для записи голограммы и восстановления с нее изображения, определяет не только свойства полученной голограммы, но также то, насколько сложной будет конфигурация оптической системы, применяемой для записи голограммы. Временная когерентность связана с конечной шириной полосы частот излучения источника, а пространственная когерентность — с его конечной протяженностью в пространстве. В газовом лазере временная когерентность определяется временными (или продольными) и пространственными (или поперечными) модами лазерного резонатора. Самая высокая степень как пространственной, так и временной когерентности получается в режиме одномодовой генерации. В 2.3 приведены точные математические определения временной и пространственной когерентности источников света и их влияние на процессы записи голограмм и восстановления с них изображения. [c.287]

Можно приобрести многие сверхмощные (15—20 Вт) аргоновые и криптоновые ионные лазеры, но из-за своих больших размеров, громоздкого источника питания и необходимости обязательного охлаждения эти лазеры мало пригодны для голографии. Мощностью излучения лазера совместно с чувствительностью регистрирующей среды обычно определяется время экспонирования, которое в свою очередь определяет восприимчивость оптической системы к вибрациям, тепловой турбулентности и т. п. От мощности выходного излучения лазера зависит также поле объекта, которое можно зарегистрировать за приемлемое время экспонирования. [c.292]

В лазерах с диффузным охлаждением отношение мощности излучения к длине разрядной трубки P/L не зависит от радиуса разрядной трубки и давления рабочей смеси. Поэтому основной путь увеличения мощности излучения СОг-лазера с диффузным охлаждением — это увеличение длины разрядных трубок (до десяти метров). Учитывая ограничение, налагаемое дифракционными явлениями на предельную длину лазера L p 5- 50 м, предельная мощность лазера с диффузным охлаждением Рцр О Зч-З кВт. Для уменьшения длины мощных диффузно-охла-ждаемых СОг-лазеров используется система параллельно расположенных газоразрядных трубок, последовательно объединенных единой оптической системой (это лазеры с так называемым сложением или ломаным резонатором). Основной недостаток таких лазеров — сравнительно высокая расходимость лазерного излучения, на 1—2 порядка превышающая дифракционный предел, что обусловлено многомодовььм характером излучения и большим числом оптических элементов, в частности, поворотных зеркал. [c.48]

На рис. 3 представлена схема оптической системы для записи френелевской голографической стереомодели. Стереотранспаранты проецируются на рир-экран с использованием когерентного света лазера. Сначала система двойной проекции настраивается так, чтобы устранить различия в масштабе и угле поворота для обоих перекрывающихся изображений. Во время записи включается поочередно то одна, то другая проекционная система. Каждый из проецируемых транспарантов записывается на всей фотопластинке с разными опорными пучками для обоих экспозиций, чтобы при [c.685]

К повышению Р . пр ведет также такое изменение формы элементов, которое приводит к уменьшению перепадов температуры при неизменной плотности тепловыде-чения, например, уменьшение диаметра элемента при одновременном увеличении его длины, членение объема на части путем продольных или поперечных (дисковые активные элементы) распилов и т. п. Каждый из указанных приемов обладает своими недостатками. Так, при переходе от цилиндрических элементов к пластинчатым равного объема с большим значением отношения ширины к толщине вытянутая форма поперечного сечения пучка излучения доставляет большие неудобства для последующего его преобразования оптическими системами применение лазеров с дисковыми активными элементами сдерживается меньшим КПД системы накачки и трудностями при создании иммерсионных хладагентов, охлаждающих торцовые поверхности дисков и попадающих в пучок генерируемого излучения. Так что в целом термомеханическое разрушение активных элементов продолжает оставаться фактором, препятствующим более широкому использованию стеклянных активных сред в практике создания и использования твердотельных лазеров. [c.29]

В новом издании (2-е изд. 1981 г. удостоенно Государственной премии СССР за 1985 г., переведено на английский язык - М., АЛир, 1988 г.) рассмотрены новые оптические материалы и элементы, панк-ратичекие системы для цветового телевидения, современные достижения в области оптических систем для лазеров, современные методы оценки качества изображения. [c.129]

Для скрайбирования полупроводниковых пластин применяются установки, снабженные лазерами на гранате с непрерьшной накачкой и модуляцией добротности. Акусто-оптический модулятор добротности обеспечивает частоту модуляции 1. .. 50 кГц и мощность излучения в импульсе порядка нескольких киловатт при длительности 200. .. 300 не. Установки для скрайбирования снабжаются точными координатными столами с программным управлением, оптическими системами для совмещения разграничительных дорожек скрайбируемой пластины с траекторией скрайбирования, а также устройствами для вакуумного отсоса продуктов обработки. [c.323]

В различных областях нашей деятельности применяют самые разнообразные оптические приборы микроскопы, фотоаппараты, геодезические и астрономические приборы, проекторы, контрольно-измерительные приборы для линейных и угловых измерений, интерферометры, киносъемочную и кинопроекционную аппаратуру, спектральные приборы и рефрактометры, медицинские оптические приборы и др. Кро.ме того, оптические системы с лазерами широко используют в голографии, технологическом оборудовании, медицине, для образования плазмы, в локации, связи, для записи и восйроизведения видеоинформации и т. д. [c.9]

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]

В настоящее время на основе внешнего и внутреннего фотоэффекта строится бесчисленное множество приемников излучения, преобразующих световой сигнал в электрический и объединенных общим названием — фотоэлементы. Они находят весьма широкое применение в технике и в научных исследованиях. Самые разные объективные оптические измерения немыслимы в наше время без применения того или иного типа фотоэлементов. Современная фотометрия, спектрометрия и спектрофотометрия в широчайшей области спектра, спектральный анализ вещества, объективное измерение весьма слабых световых потоков, наблюдаемых, например, при изучении спектров комбинационного рассеяния света, в астрофизике, биологии и т. д. трудно представить себе без применения фотоэлементов регистрация инфракрасных спектров часто осуществляется специальными фотоэлементами для длинноволновой области спектра. Необычайно широко используются фотоэлементы в технике контроль и управление производственными процессами, разнообразные системы связи от передачи изображения и телевидения до оптической связи на лазерах и космической техники представляют собой далеко не полный перечень областей применения фотоэлементов для решения разнообразнейших технических вопросов в,современной промышленности и связи. [c.649]

В установке использованы два лазера фирмы Спектра-физикс (Spektru-Physi s) импульсный для получения голограмм И газовый для настройки оптической системы и восстановления изображения. В качестве регистрирующего устройства используют либо аппарат Н5В-1()()() для получения голограмм на термопластике, либо держатель для фотопластинки. [c.75]

Минимально обнаруживаемый дефект достигает порядка 0,1 мм в диаметре. Применение металлического вращающегося зеркала увеличивает скорость сканирования в 4 раза по сравнению со стеклянным зеркалом. Возможно контролирование поверхности ма 1ериала, двигающегося со скоростью свы1не 15 м/с. Сканирующие лазерные системы бегущего луча могут также использоваться для получения изображения объектов контроля. Схема лазерного сканирующего инфракрасного микроскопа для контроля внутренних дефектов полупроводниковых материалов с механическим сканированием объекта контроля и неподвижным лучом лазера отличается низким быстродействием, но имеет высокую разрешающую способность. Схема с системой сканирующих зеркал отличается большим быстродействием (до 50 кад/с при 200—400 строках разложения телевизионного изображения), однако наличие полевых аберраций оптической системы приводит в этом случае к снижению пространственного разрешения. [c.96]

Система для автоматического контроля деформаций на основе исиоль-зования голографического интерферометра с оитоэлектронным преобразователем предназначена для управления процессом диффузионной сварки с одновременным дефектоскопическим контролем, а также может быть использована для механических испытаний с заданными скоростями и величинами деформаций при нагружениях образцов в термо-, криокамерах или вакуумных камерах. Принципиальная схема устройства представлена на рис. 32. Излучение лазера 1 разделяется светоделителем 2 и зеркалом 13 на два потока, которые расширяются и коллимируются системами 5, Более яркий иоток, проходя через пластинку 4, попадает в камеру 5. Отражаясь от поверхности образца б, пучок выходит из камеры по тому же оптическому пути и через объектив 8 попадает на фотопластинку 9, где записывается голограмма. Попадающий в процессе нагружения на онтоэлектронный преобразователь // через линзу Ю световой поток предварительно проходит через голографическую интерферо- [c.393]

Оптическая схема проекционного метода сбработки поверхности изображена на рис. 95 [202], Лазерный луч освещает металлическую маску, в которой выполнены фигурные отверстия, проектируемые с помощью объектива на обрабатываемую поверхность. Маска выполнена в виде диска из молибдена диаметром 76 мм и толщиной 0,1 мм. В диске по периметру нанесены цифры от О до 9, которые путем поворота диска могут в нужном порядке устанавливаться на оси оптической системы и проектироваться на поверхность кремниевой пластины. Применялись лазеры рубиновый, неодимовый, стеклянный и ИАГ. Первые два имеют одни и те же характеристики, кроме волны излучения, которая составляет 0,6943 мкм для рубинового и 1,06 мкм для неодимового лазера. Их выходная энергия может составлять несколько сотен джоулей. При энергии 20 Дж они могут обеспечивать частоту повторения импульсов 1 Гц, а ИАГ-лазер работает также на длине волны 1,06 мкм, но при энергии около 2 Дж имеет частоту следования импульсов 10 Гц и выше. [c.155]

НЕВЗАЙМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ оптические — устройства, для к-рых условия прохождения света в прямом и обратном направлениях неодинаковы. Оп-тич. Н. э. используются в системах управления оптич. излучением для создания однонаправленных оптич. схем, для возбуждения в кольцевых лазерах заданного направления бегущей волны, в лазерных гироскопах для устранения захвата частот встречных волн (см. Затягивание частоты), а также в волоконно-оптических гироскопах для задания нач. сдвига фаз между встречными волнами. [c.250]

Применение гетероструктур с квантовыми ямами и сверхрешетками типа АЮаАз/ОаАз в полупроводниковых лазерах позволило значительно снизить пороговые токи, использовать более короткие волны излучения и улучшить другие экстшуатационные характеристики в быстродействующих оптиковолоконных системах передачи информации. Переход к гетероструктурам с квантовыми проволоками и точками приводит к еще более значительным результатам (дальнейшее уменьшение порогового тока, повышение температурной стабильности и др.), важным для лазеров, оптических модуляторов, детекторов и эмиттеров, работающих в дальней инфракрасной области. Полупроводниковые наноструктуры весьма перспективны для систем преобразования солнечной энергии. Таким образом, прогресс в области создания гетероструктур с квантовыми точками позволит качественно улучшить служебные характеристики многих устройств современной и будущей техники. [c.166]

Интерференционные методы основаны на зависимости оптической разности хода двух сходя-шлхся лучей от показателей преломления пройденных ими областей. Для когерентных лучей, прошедших одинаковые по размерам области L с показателями преломления [ и 2, оптическая разность хо-да Д / = ( I - 2)i На экране образуется интерференционная картина, т е. изображение чередующихся темных и светлых полос (рис. 6.17, 6.18). Расположение полос связано с распределением плотности в области течения исследуемой жидкости (газа) и зависит от способа настройки оптической схемы. Когерентность лучей наиболее просто обеспечивается расщеплением исходного луча от источника света полупрозрачными зеркалами или оптическими призмами. Для этих же целей в качестве источника света используются лазеры. Оптические системы, основанные на этом принципе действия, называют интерферометрами. В газо- [c.388]

Схема оптического дифрактометра для демонстрации и использования принципов, описанных ранее, показана в упрощенном виде на рис. 5.5. Обычно используется гелий-неоновый лазер с расщирителем пучка для обеспечения освещенности с почти идеальной когерентностью (временной и пространственной) по всему плоскому волновому фронту в положении О, где расположены объектные маски. Дифракционная картина (преобразование Фурье), создаваемая маской в положении О, формируется в фокальной плоскости D объектива Lj, а изображение (двойное преобразование) от О формируется на плоскости I. На практике для получения дифракционных картин приемлемого размера L, должен быть длиннофокусной линзой или соответствующей эквивалентной системой (например, комбинация фотографии и телевидения). Вторая линза Lj (ее положение обозначено на рисунке пунктирной линией) нужна для формирования действительного изображения на приемлемом расстоянии от объектной маски. [c.96]

В волоконно-оптических системах связи, работающих на длине волны 1.55 мкм. чтобы уменьшить действие ДГС, можно идти двумя путями. Во-первых, использовать световоды со смещенной дисперсией (см. разд. 1.2.3), в которых длина волны минимальной дисперсии совпадает с длиной волны минимальных потерь. И, во-вторых, использовать полупроводниковые лазеры, работающие преимущественно на одной продольной моде, так чтобы спектральная ширина источника в непрерывной генерации была ниже 100 МГц [21]. Для таких лазеров в уравнении (3.4.2) под W понимается уже ширина спектра импульса. Если гауссовский импульс не имеет частотной модуляции, то В. Тогда из уравнения (3.4.2) следует, что при L=50km ДГС некритична вплоть до скоростей передачи 10 Гбит/с. [c.74]

На рис. 3.9 особенно заметно, что величина произведения BL при отрицательных значениях частотной модуляции С резко падает. Это происходит из-за того, что уширение импульса растет, когда Pj С положительно (см. рис. 3.2). К сожалению, для полупроводниковых лазеров с непосредственной модуляцией, работающих на длине волны 1,55 мкм, С обычно отрицательно и имеет типичную величину около 5-6 [21]. Из рис. 3.9 видно, что для таких значений С BL ограничено величиной < 100 Гбит/(с-км). Поэтому оптические системы связи на длине волны 1,55 мкм часто ограничены дисперсией, даже если в качестве источников используются одномодовые полупроводниковые лазеры. При L = 50 км такие системы могут работать со скоростью В <2 Гбит/с. Дальнейшее увеличение скорости возможно на пути использования либо лазеров без частотной модуляции. либо световодов со смещенной дисперсией. Отметим, что произведение BL максимально при положительном значении С 1, поскольку, когда Р2 С отрицательно, импульс сначала несколько снижается (см. рис. 3.2). Так как С в полупроводниковых лазерах главным образом отрицательно, наилучшее функционирование [c.75]

Другое применение узкой линии ВРМБ-усиления связано с его использованием в качестве перестраиваемого узкополосного оптического фильтра для селекции каналов в многоканальных системах связи [45]. Если разность частот соседних каналов больше, а скорость передачи меньше, чем ширина полосы усиления Avg, то, перестраивая лазер накачки, можно избирательно усиливать данный канал. Эта схема была экспериментально продемонстрирована с накачкой от перестраивае.мого лазера на центрах окраски [45]. По световоду длиной 10 км осуществлялась передача по двум канала.м со скоростью 45 Мбит/с. Каждый канал можно было усилить на 20 25 дБ при мощности накачки 14 мВт. Важно, что каждый канал можно было детектировать без ошибок (вероятность ошибки < 10 ), когда разность частот каналов превышала 140 МГц. В световоде, использовавшемся в данно.м эксперименте, Avg составляла 100 МГц, т. е. разность несущих частот соседних каналов, при которой еще не возникают перекрестные по.мехи,. может составлять лишь 1,5Луд. [c.279]

Для формирования луча лазеров на гранате используется традиционная стеклянная или кварцевая аптика, что также благо при-ятствует их внедрению в производственную практику. В интересах разработчиков лазерного оборудования и потребителей лазеров создана и серийно выпускается фокусирующая оптическая система СОК-1, в состав которой входят 2- и 4-кратные телескопы и сменные объективы с f = 50 и 100 мм. [c.105]

Для успешных работ в области голографии совершенно необходимо высококлассное специальное оборудование, в частности лазеры, различные оптические системы и среды для записи голограмм. Этому вопросу посвяш,ена последняя глава первого тома. В этой главе помимо галогенидосеребряных материалов подробно исследуются такие среды, как бихромированная желатина, фоторезисты, фотополимеры, фотопластики, фотохромные материалы. Следует [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...