Типы лазеров и их характеристики

Типы лазеров и их характеристики [c.200]

Замечательные свойства лазеров — исключительно высокая когерентность и направленность излучения, возможность генерирования когерентных волн большой интенсивности в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра, получение высоких плотностей энергии как в непрерывном, так и в импульсном режиме — уже на заре развития квантовой электроники указывали на возможность широкого их применения для практических целей. С начала своего возникновения лазерная техника развивается исключительно высокими темпами. Появляются новые типы лазеров и одновременно усовершенствуются старые создаются лазерные установки с необходимым для различных конкретных целей комплексом характеристик, а также различного рода приборы управления лучом, все более и более совершенствуется измерительная техника. Это послужило причиной глубокого проникновения лазеров во многие отрасли народного хозяйства, и в частности в машино- и приборостроение. [c.3]

В данной главе мы изложили физические принципы, положенные в основу устройства оптических квантовых генераторов, разобрали некоторые их общие свойства и описали три типа лазеров — рубиновый, гелий-неоновый и лазер на красителях. Помимо указанных, существует большое число других лазеров, отличающихся по тем или иным свойствам, а именно способами возбуждения активной среды, спектральной областью, в которой находится излучение, мощностью, коэффициентом полезного действия, временными характеристиками и т. д. и т. п. [c.819]

Нарастающие темпы исследований в области лазерной техники открывают возможности создания новых типов лазеров со значительно улучшенными характеристиками, позволяющими расширить области их применения в машино- и приборостроении. [c.321]

Однако несмотря на то, что уже давно определена роль лазеров в развитии науки и техники и выявлены очевидные их преимущества при разрешении различных фундаментальных и прикладных задач и количество этих задач по мере освоения все новых и новых типов лазеров непрерывно увеличивается, уровень развития лазерной техники все еще не обеспечивает надежного выполнения этих многочисленных задач. Это обстоятельство определяется рядом причин. Во-первых, многообразие лазеров, требующее прежде всего теоретических и экспериментальных исследований большого количества различных физических процессов, которые определяют как принципы генерации в выбранном типе лазера, так и параметры самого лазера и его излучения. Но даже если процессы, определяющие основные механизмы генерации в лазерных системах, изучены достаточно надежно, это не является еще полной гарантией для создания надежной конструкции того или иного типа лазера. Методы обычного подобия масштабирования с идеальных лабораторных макетов на реальную конструкцию часто оказываются несостоятельными. Создание лазера как прибора, обладающего относительной простотой конструкции, достаточной надежностью, набором необходимых характеристик, — это задача современного приборостроения, не менее сложная, чем исследование фундаментальных принципов генерации. [c.4]

Задача расчета выходных характеристик лазерных устройств, т. е. лазеров и усилителей (а также и различного рода преобразователей и отдельных элементов лазерных систем), сводится к необходимости решения системы линейных или нелинейных дифференциальных уравнений (чаще всего в частных производных, в большинстве случаев нестационарных) при заданных граничных и начальных условиях. Тип исходных уравнений, степень их сложности и число взаимосвязанных уравнений в системе зависят от типа лазера, режима работы, учета различных, одновременно протекаюш,их явлений. Это определяет и математическую сложность задачи, возможный выбор метода численного решения, расчетной схемы. [c.37]

Резонаторы. Резонатор является элементом, во многом определяющим характеристики излучения лазера. Поэтому исследование открытых резонаторов, выбор их параметров для конкретного лазера является одной из узловых задач разработки и конструирования лазеров любого типа. Собственно задачи расчета пустых резонаторов (определение собственных типов колебаний и собственных частот) как в устойчивой, так и неустойчивой областях изучены довольно хорошо. За исключением нескольких случаев аналитического решения (резонаторы с бесконечными плоскими зеркалами, конфокальные устойчивые резонаторы) задачи расчета резонаторов решаются только приближенно численными [c.85]

Разнообразие лазеров. В настоящее время имеется громадное разнообразие лазеров, отличающихся между собой активными средами, мощностями, режимами работы и другими характеристиками. Нет необходимости все их описывать. Поэтому здесь дается краткое описание лазеров, которые достаточно полно представляют характеристики основных типов лазеров (режим работы, способы накачки и т. д.). [c.321]

Авторы ставили своей целью рассмотрение физики процессов и основных свойств излучения лазеров на неодимовом стекле, методов управления характеристиками излучения этих лазеров. Наряду с рассмотрением современного состояния физики и техники лазеров на неодимовом стекле, основное внимание уделено проблемам реализации их предельных возможностей и прежде всего вопросам, представляющим общий для многих типов лазеров интерес. В то же время мы стремились дать по возможности максимум фактических справочных данных о лазерах на неодимовом стекле. [c.6]

В отличие от резонаторов, применяемых в устройствах СВЧ-диапазона, лазерные резонаторы характеризуются следующими двумя главными особенностями I) они, как правило, являются открытыми, т. е. не имеют боковой поверхности, и 2) их размеры намного превышают длину волны лазерной генерации. Поскольку длина волны лазера простирается от долей микрометра до нескольких десятков микрометров, лазерный резонатор с размерами, сравнимыми с этими длинами волн, имел бы слишком низкий коэффициент усиления, чтобы могла возникнуть лазерная генерация. Упомянутые выше две особенности оптического резонатора оказывают значительное влияние на его характеристики. Например, то, что резонатор является открытым, приводит к неизбежным потерям для любой моды резонатора. Эти потери обусловлены дифракцией электромагнитного поля, вследствие чего часть энергии покидает резонатор. Поэтому такие потери называются дифракционными. Таким образом, строго говоря, определение моды в смысле (4.1) нельзя применить к открытому оптическому резонатору, и в таком резонаторе не существует истинных мод (т. е. стационарных конфигураций). Однако в дальнейшем мы увидим, что в открытых резонаторах в действительности существуют конфигурации типа стоячих электромагнитных волн, имеющие очень небольшие потери. Поэтому мы будем определять моду (иногда [c.160]

Исходные уравнения и конечные выражения изложены в максимально простой форме. По основным этапам методик расчета приведены численные примеры для типичных лазерных параметров накачки, потерь резонатора, эффективности накачки и т. п. В последней главе изложен материал по основным типам серийно выпускаемых отечественной промышленностью лазеров на гранате с неодимом, включая описание их конструкции и характеристик излучения. [c.3]

В табл. 7.15, составленной по литературным данным, дана сводка основных характеристик четырех лазерных кристаллов и двух типов стекол, наиболее широко используемых за все время начиная с 1960 г. До перехода к более детальному рассмотрению особенностей конкретных генерационных средств кратко охарактеризуем, по данным [111], величину экстремальных параметров, достигнутых в лазерных системах (табл. 7.16). Как видно из таблицы, практически все полученные значения важнейших параметров лазеров присущи только твердотельным активным лазерным средам или могут быть реализованы при их использовании в составе [c.229]

Лазерные источники (ЛИ) наиболее перспективны. Их свойства рассмотрены выше. Число типов, выпускаемых серийно, составляет многие десятки. Диапазон длин волн их излучения охватывает УФ, ВИ и ИК диапазоны области спектра. Мощность излучения лазеров колеблется от 0,1 мВт до 10 Вт. Расходимость луча составляет 1. .. 10. По временным характеристикам выделяют импульсные лазеры (длительность импульса 10 - Ю с при скважности 0,01. .. 10 с) и непрерывные. [c.489]

Полярные стратосферные облака в этой экспедиции обнаружены в 10 из 11 полетов в районе полярного вихря между 6 января и 2 февраля на высотах от 14 до 27 км, притом наиболее часто они встречались на высоте около 20 км. Их вертикальная протяженность более 2 км, горизонтальная — более 200 км, притом обнаружено два типа ПСО с четко выраженным различием оптических характеристик. Один тип обнаружен на широтах 85—90° на высотах 16—21 км при температуре 194,5—197,5 К со средним значением / =1,35 для Л = 603 нм и R = 3,3 для Л=1064 нм и значениями степени деполяризации для этих длин волн соответственно 48 и 45%. Второй тип характеризуется значением R> 10, степенью деполяризации более 30 %, температурой не менее 190 К, высотами 16... 25 км и расположен на широтах 60... 73°С. Качественно аналогичные результаты получены в той же экспедиции с лидаром на АИГ Nd-лазере с длиной волны 532 нм и поляризационной приставкой [30]. [c.80]

При коэффициенте затухания в волокне 5 дБ/км использование светодиода позволит устанавливать ретрансляторы через 7,4 км, а лазера— через 10 км. Само собой разумеется, что дисперсионные характеристики волокна должны быть согласованы с требуемой скоростью передачи информации на этих расстояниях. Следовательно, дисперсия волокна должна быть достаточно малой, чтобы обеспечить величину произведения скорости передачи информации на расстояние, равную 74 (Мбит/с)-км в первом случае и 100 (Мбит/с)-км — во втором. Как будет показано позднее, значения затухания 5 дБ/км и дисперсионного предела 70. .. 100 (Мбит/с) км представляются очень скромными, если сравнить их с характеристиками стандартных систем связи, использующих наиболее совершенные типы оптического волокна. Во многих разработанных к настоящему времени оптических системах связи, описываемых в гл. 17, достигнуты значительно большие расстояния между ретрансляторами, чем в рассмотренном примере. [c.31]

В настоящей главе несколько подробнее рассматриваются наиболее важные типы лазеров. Однако следует заметить, что помимо описанных здесь в мире существует еще огромное множество других лазеров. Поэтому в данной главе мы изучим те типы лазеров, которые наиболее щироко используются и параметры которых характерны для целого класса лазеров. Главное внимание мы уделим физическим принципам, на которых основана работа лазеров, и их связи с общими физическими представлениями, рассмотренными в предыдущих главах. Однако в рассмотрение включены также и некоторые технические подробности с единственной целью обеспечить лучщее понимание физической сущности работы определенного лазера. Чтобы заверщить общую картину и дать некоторое представление о применениях лазеров, мы приведем также некоторые лазерные характеристики (например, данные о выходной мощности или энергии, о перестройке длины волны и т, д.). [c.331]

Оптические квантовые генераторы — лазеры — это приборы, преобразующие один из видов энергии (электрическую, световую, тепловую, химическую) в монохроматическое (т. е. строго одной длины волны) когерентное излучение электромагнитных волн (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного диапазонов). Благодаря высокой монохроматичности, когере11тносги, острой направленности и высокой частоте излучения (10 —10 гц) лазеры находят широкое применение в науке, технике, военном деле. В табл. 1.19 приведены лазеры некоторых типов и их основные характеристики. В третьей графе таблицы указан режим работы лазеров импульсный (Имп.) или непрерывный (Непр.) [c.48]

Остановимся кратко на случае расчета характеристик СО2-лазера, когда его активная смесь возбуждается самостоятельным разрядом с источником предыонизации. Исходными уравнениями, описывающими генерацию такого лазера, являются системы (2.22) и (2.20), которые по математическому содержанию, а значит и по применяемым при их решении численным методам и построению программ на ЭВМ, ничем не отличаются от уравнений С02-лазера при несамостоятельном разряде возбуждения. Однако по физическому содержанию описание этих двух типов разрядов отличается друг от друга. Прежде всего для самостоятельного разряда несправедлива формула (2.26), т. е. для каждой выбранной смеси дрейфовая скорость электронов будет разной. Кроме того, существенные трудности при реализации уравнений (2.20) для самостоятельного разряда связаны с определением констант элементарных процессов а, р, т], появляющихся в уравнении, которое описывает развитие электронных лавин в смесях СО2—N2—Не. Эти трудности при разработке С02-лазеров с различными составами газов можно обойти, если воспользоваться методом исследования самостоятельного разряда, рассмотренным в работах [80, 152]. В них для конкретной смеси СО2—Не = 1—1—8 pz = = 1 атм) авторами проводились исследования основных характеристик самостоятельного разряда (форма и длительность импульсов тока и напряжения, их амплитуда и т. д.), причем они измерялись экспериментально и рассчитывались на ЭВМ с помощью уравнений (2.20). Конечным результатом этих исследований являются выражения, позволяющие при известной геометрии разрядной камеры определить функцию Пе (t) в самостоятельном разряде. Далее эти выражения для Пд (t) подставлялись в уравнения генерации, по которым и рассчитывались выходные характеристики излучения С02-лазера и которые сопоставлялись с характеристиками, измеренными в эксперименте [1 ]. Что касается остального алгоритма расчета, то он ничем не отличается от вышеизложенного примера расчета характеристик С02-лазера с несамостоятельным разрядом возбуждения. [c.71]

Пример 3. Резонаторы ГЛОН. Как уже отмечалось, в ГЛОН могут быть использованы резонаторы двух типов открытые и волноводные. Расчет характеристик открытых резонаторов ГЛОН MIR- и // -излучение) не отличается принципиально ни по постановке задачи, ни по технике ее реализации на ЭВМ от задач открытых резонаторов в оптическом диапазоне. Поэтому при расчетах открытых резонаторов ГЛОН можно пользоваться методиками и программами, изложенными в гл. 2. Рассмотрим результаты расчетов и анализ волноводных резонаторов. Конструктивно волноводный резонатор заложен в любом газовом лазере с разрядной трубкой, которая может рассматриваться как диэлектрический полый волновод. Но в оптическом диапазоне влияние стенок трубки на формирование поля в резонаторе не учитывается, так как отношение (ИХ d — диаметр трубки, X —длина волны) в этом диапазоне очень велико и каустика эффективного поля резонатора при таких условиях меньше диаметра трубки. Однако в ИК-диапазоне с успехом используются волноводные СОг-лазеры, где отношение d/i много меньше, чем в обычных лазерах за счет уменьшения d (единицы мм) [37]. При расчете характеристик такого лазера учитывается влияние стенок на формирование поля в резонаторе. В лазерах с оптической накачкой при увеличении длины волны излучения вплоть до субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов отношение d/X становится еще меньше, даже с учетом того, что диаметры их трубок для увеличения эффективности генерации делаются большими по сравнению с диаметрами трубок СО -лазеров. Поэтому роль стенок трубки в заполненных эффективным полем объеме резонатора увеличивается. Рассмотрим наиболее типичную схему волноводного резонатора ГЛОН (рис. 3.28). Зеркала этого резонатора, расположенные на торцах диэлектрического поля волновода (трубки), имеют отверстия di и dg соответственно для ввода излучения накачки в активную среду ГЛОН и вывода излучения генерации. Так как задача является осесимметричной, будем искать искомые поля в резонаторе как функцию от координаты U (г). В качестве базисных функций этой задачи выбираются радиальные ортонормированные собственные функции бесконечного полого диэлектрического волновода со следующими условиями. [c.163]

Модовый состав генерируемого излучения определяет пространственную, временную и спектральную структуры генерируемого излучения. Количество генерируемых мод, их характеристики, взаимодействие и концентрация мод в лазерах всех типов, работающих в различных режимах, определяется типом используемого резонатора, особенностями активной среды и в частности, степенью однородности ее возбуждения по объему активной среды. Это особенно важно для лазера на твердом теле с оптической накачкой. Проблемам расчета резонаторов, их выбору и влиянию на модовый состав и пространственно-временную структуру излучения посвящена монография [5], которая может оказаться полезной при анализе модовога состава излучения. [c.178]

Голограммы бьшают пропускающими (схема Лейта — Упатниекса [26]) и отражательными (схема Денисюка [28]) ) с весьма различными спектральными и угловыми селективностями, дифракционными эффективностями и их зависимостями от толщины. Все это, как мы увидим ниже, существенно сказывается не только на характеристиках генерации на динамических решетках обоих типов, но и на возможности ее осуществления в различных схемах резонаторов. Различают фазовые и амплитудные решетки, в которых пространственно модулированы соответственно действительная и мнимая части комплексного показателя преломления регистрирующей среды. Предельная дифракционная эффективность фазовых голограмм составляет 100%, а амплитудных - десятки процентов. Поэтому в лазерах на динамических решетках используются только фазовые динамические решетки, что и будет подразумеваться в дальнейшем изложении. Различают также тонкие (двумерные) и объемные (трехмерные) голограммы. При считывании тонких голограмм возникают несколько дифракционных порядков, что снижает дифракционную эффективность. В объемных голограммах дафракция происходит по закону Брэгга. При этом остается только один дифракционный пучок (—1)-го порядка, представляющий собой восстановленный сигнальный пучок. [c.19]

Опыт развития квантовых генераторов показал, что их применение для фундаментальных исследований развивается в двух направлениях. Вначале — это подход к лазеру как к объекту исследований, включая изучение свойств активных сред и процессов генерации. В качестве близкого авторам примера сошлемся на установление спектрально-кинетических характеристик неодимовых стекол по их спектрам генерации [82, 83]. В дальнейшем, если лазеры данного типа оказываются пригодными для широкого использования, они служат в разнообразных фундаментальных исследованиях источниками когерентного излучения с необходимыми параметрами. Естественно, что полученные при этом результаты и их обсуждение входят в компетенцию соответствующего раздела науки. Поэтому ниже этот аспект применения лазеров на смешении волн рассматриваться не будет, хотя уже имеются первые примеры успешного использования гибридных свип-ла-зеров на красителях с пассивным обращающим зеркалом в спектроскопических исследованиях [84]. Мы же сосредоточим свое внимание на физике ФРК-лазеров, теория которой еще очень далека от своего завершения. [c.250]

Этот период начинается с НИР Кристалл (1979-1980 гг.), в которой в результате широких исследований были созданы три типа отпаянных саморазогревных АЭ на парах меди — Кулон , Квант и Кристалл со средней мощностью излучения от 1 до 15 Вт. Минимальная (гарантированная) наработка АЭ была повышена в 2-3 раза (до 500-1000 ч), время готовности и потребляемая мощность существенно снизились. НИР Кристалл стала основой для проведения ОКР Квант , Кристалл-1 и Кулон , в рамках которых были уже разработаны промышленные отпаянные АЭ нового поколения с металлокерамической оболочкой. При разработке АЭ и создании на их основе излучателей, лазеров и технологических и медицинских установок основное внимание уделялось повышению КПД, мощности, удельным характеристикам, качеству излучения, улучшению эксплуатационных параметров и их воспроизводимости в процессе длительной наработки. [c.23]

В этой главе собраны основные оригинальные результаты экспериментальных исследований по линейной и нелинейной спектроскопии атмосферы, выполненных в течение последнего десятилетия в Институте оптики атмосферы СО АН СССР с использованием обсуждавшихся выше методов и аппаратурных комплексов абсорбционной лазерной спектроскопии. Наибольшее внимание уделялось -видимому и фотографическому инфракрасному диапазону спектра, где работают многие типы лидаров для исследования характеристик и состава атмосферы, и области 8... 12 мкм — окну прозрачности, используемому для атмосферного газоанализа и работы устройств, источником излучения в которых являются С02-лазеры. Главными объектами исследования являлись молекулы НзО, СО2, СН4, N20 и их изотопные модификации, т. е. молекулярные составляющие воздуха, играющие значительную роль в ослаблении оптического излучения, распространяющегося в атмосфере. Условия, в которых была выполнена значительная часть экспериментов, типичны для условий тропосферы. [c.161]

В книге английского специалиста достаточно полно изложены все вопросы. относящиеся к оптическим системам передачи информации. Приведена обобщенная схема оптического канала, даны основные характеристики существующих излучателей и фотоприемников, а также классификация цифровых оптических систем связи в зависимости от их пропускной способности. Рассмотрены особенности распространения света и механизмы потерь в оптических волокнах. Описаны методы изготовления оптических волокон. Рассмотрены принцип действия и основные характеристики полупроводниковых лазеров и фотоприемииков различных типов. [c.4]

МОДУЛЬ [продольной упругости определяется отношением нормального напряжения в поперечном сечении цилиндрического образца к относительному удлинению при его растяжении сдвига измеряется отношением касательного напряжения в поперечном сечении трубчатого тонкостенного образца к деформации сдвига при его кручении Юнга равен нормальному напряжению, при котором линейный размер тела изменяется в два раза] МОДУЛЯЦИЯ [есть изменение по заданному во времени величин, характеризующих какой-либо регулярный физический процесс колебаний <есть изменение по определенному закону какого-либо из параметров периодических колебаний, осуществляемое за время, значительно большее, чем период колебаний амплитудная выражается в изменении амплитуды фазовая указывает на изменение их фазы частотная состоит в изменении их частоты) пространственная заключается в изменении в пространстве характеристик постоянного во времени колебательного процесса] МОЛЕКУЛА [есть наименьшая устойчивая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами атомная (гомеополярная) возникает в результате взаимного притяжения нейтральных атомов ионная (гетерополярная) образуется в результате превращения взаимодействующих атомов в противоположно электрически заряженные и взаимно притягивающиеся ионы эксимерная является корот-коживущим соединением атомов инертных газов друг с другом, с галогенами или кислородом, существующим только в возбужденном состоянии и входящим в состав активной среды лазеров некоторых типов МОЛНИЯ <есть чрезвычайно сильный электрический разряд между облаками или между облаками и землей линейная является гигантским электрическим искровым разрядом в атмосфере с диаметром канала от 10 до 25 см и длиной до нескольких километров при максимальной силе тока до ЮОкА) [c.250]

ОКУ) и другие элементы, назначение которых очевидно из их наименований. Штрихованные соединения между блоками соответствуют световым связям блоки, обведенные штриховыми линиями, включаются в зависимости от используемых методов модуляции (внутренней или внешней) и приема (прямое детектирование или супергетеродикное). Особенностями системы являются прежде всего диапазон рабочих длин волн и когерентность излучения. Эти особенности приводят к необходимости создания устройств точного нацеливания антенн передатчика и приемника, так как диаграммы направленности их могут определяться значениями нескольких дуговых секунд (при малых весах и габаритах антенных систем). Случай широкой диаграммы направленности антенны передатчика имеет место, когда сигнал ОКГ является сложным и состоит из большого числа типов колебаний (мод). Однако, даже если лазер передатчика работает на одном типе колебаний, часто необходимо иметь широкий луч, хотя бы для успешного решения задачи нацеливания (перехвата) и слежения за связным ретранслятором 1). В то же время узкие диаграммы направленности позволяют реализовать существенно большие дальности связи, однако и здесь возникают свои проблемы, связанные с обзором больших объемов пространства узкими лучами за короткие интервалы времени, и проблемы стабилизации направления луча. Создание прецизионных быстродействующих устройств нацеливания узких лучей, обеспечение одномодового режима работы ОКГ, разработка точных устройств сопровождения позволят полностью реализовать экстремальные характеристики направленности лазерных систем. В этом случае сечение луча может приблизительно совпадать с поверхностью апертуры приемной системы, поверхностью ретранслятора или цели кроме того, случай полного перекрытия целью сечения луча имеет место при посадке объекта на земную или лунную поверхность. [c.17]

На рис. 9.5 показана одна из та1 их ИОЭС с ИЛ типа квантовая Яма . Малые I пор (15 мА) и высокие скоростные характеристики такого лазера (Л> [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...