Cum se numește vorbirea, care amintește de un laser. Atașați acel laser zastosuvannya. Ce este un laser

Cum se numește vorbirea, care amintește de un laser. Atașați acel laser zastosuvannya. Ce este un laser

Într-o astfel de schemă (Fig. 1), nivelul laser inferior „1” este tabăra principală de energie pentru ansamblul de particule, nivelul laser superior „2” este un nivel eficient vizual, iar nivelul „3” este legat de nivelul „2” cu o tranziție lină, non-violentă, є dopomіzhnym. Pompare optică prin canal „1”>“3”.

Orez. unu. Schema „Tririvnev” cu pompare optică

Cunoaștem motivul inversării între egalele „2” și „1”. Având în vedere valorile statistice ale egalelor g1=g2=g3, vom nota sistemul de egalizări cinetice (balanțului) pentru egalii „3” și „2” în vecinătatea staționară, precum și scalarea pentru numărul de particule pe egal:

de n1, n2, n3 - concentrația de particule pe liniile 1, 2 și 3, Wn1 și Wn3 - netezimea argilării și vibrația indusă la tranzițiile dintre nivelurile „1” și „3” sub diferența de pompare, vibrație indusă ca W ; wik - ymovirnіst tranziții între egale, N-extern numărul de particule active în unitatea de volum.

З (2) este posibil să se desemneze populația egală cu n2 și n1, în funcție de W, și acea diferență Dn ca

ca semn al inexistenței coeficientului de rezistență b0 la ansamblul de particule la tranziția „2”> „1”. A, sob b0>0, necesar, sob, tobto. formatorul numeric (3) este de vină pentru cele pozitive:

de Wpor - raportul de pompare prag. Oscilki zavzhd Wpor> 0, apoi sunetul viplivaє w32> w21, apoi. Capacitatea de a pompa nivelul „2” cu tranziții de relaxare de la nivelul „3” este de vină pentru capacitatea relaxării yoga de a afirma „1”.

In acelasi timp

w32 >>w21 și w32 >>w31, (5)

atunci se ia z (3): . І, nareshti, ca W>>w21, atunci inversarea lui Дn va fi: Дn?n2?N, atunci. la nivelul „2” puteți „selecta” toate părțile din mijloc. Este important ca spіvvіdnoshennia (5) pentru frivolitatea relaxării rivniv să inspire mințile generației de „pіchkіv” (div. Rozdіl 3.1).

În această ordine, într-un sistem cu trei căi cu pompare optică:

1) inversarea este posibilă dacă w32>>w21 și maximă dacă w32>>w31;

2) inversarea vinovăției pentru W>Wthr, atunci. virobnitstvo poate avea un caracter de prag;

3) la w21 scăzut, șaibele sunt create pentru regimul „faz” de generare liberă a laserului.

Acest laser cu stare solidă este primul laser care a provocat daune în domeniul vizibil (T. Meiman, 1960). Rubinul este un corindon modificat cu cristale sintetice Al2O3 (matrice) cu o casă de 0,05% activatori de ioni Cr3 + (concentrație de ioni ~ 1,6 1019 cm_3) și este desemnat ca Al2O3: Cr3 +. Laserul rubin se bazează pe o schemă cu trei linii cu OH (Fig. 2, a). Nivele laser - niveluri electronice Cr3+: nivelul laser inferior „1” este moara de putere principală Cr3+ în Al2O3, nivelul laser superior „2” este un nivel metastabil pe termen lung cu f2~10_3s. Egale „3a” și „3b” sunt suplimentare. Mergeți „1”> „3a” și „1”> „3b” se întinde pe părțile albastre (l0,41 μm) și „verzi” (l0,56 μm) ale spectrului și sunt largi (s Dl ~ 50 nm). ) contururi de argilă (smugi ).

Orez. 2. laser rubin. (a) - Diagrama eficienței energetice pentru Cr3+ Al2O3 (corindon); (B) - schema constructivă a laserului, care funcționează în modul pulsat cu Q-switching. 1 - forfecare rubin, 2 - lampă de pompare, 3 - vibrator eliptic, 4a - oglindă rezonatoare, 4b - oglindă rezonatoare, care înfășoară, modulând factorul de calitate al rezonatorului, Cn - condensator de stocare, R - rezistență de încărcare, "Kn " lampă; indicații privind intrarea și ieșirea apei de răcire.

Metoda de pompare optică asigură popularea selectivă a liniilor suplimentare „3a” și „3b” Cr3+ cu canal „1”> „3” de către ionii Cr3+ în timp ce sunt acoperite cu ioni Cr3+ și proeminența unei lămpi cu xenon pulsat. Să așteptăm o oră mică (~10_8 h) va avea loc o tranziție non-violentă între ionii „3a” și „3b” - pe linia „2”. Energia care este văzută în același timp se transformă în zdrobirea rețelei cristaline. Cu energie suficientă, viprominarea pompajului dzherel: dacă și la tranziția „2”>”1” inversarea populațiilor și generarea viprominionului în regiunea roșie a spectrului la l694,3nm și l692,9 nm. Este aproape valoarea prag de pompare cu ajustarea greutăților statistice egale cu egale cu „2”? toate particulele active, care pentru pompare cu l0,56 µm cresc energia de pompare Epor> 2J / cm 3 (dacă presiunea este Ppor> 2kW / cm 3 cu trevalența impulsului de pompare f? 10_3c). O valoare atât de mare, care este investită într-o lampă, și o forfecare a tensiunii rubin la un VIN staționar pot duce la distrugerea yogo, la care laserul funcționează în modul pulsat și ajută la răcirea intensivă cu apă.

Circuitul laser este prezentat în fig. 2b. Lampa de pompare (lampă-spalah) și forfecarea rubin pentru creșterea eficienței pompării sunt ciufulite în mijlocul cilindrului cu o suprafață interioară cilindrică și o peretina sub formă de elipsă, iar lampa și încârmuirea sunt ciufulit la punctele focale ale elipsei. Ca urmare, toate vibrațiile care ies din lampă par a fi concentrate pe forfecare. Pulsul luminii lămpii se aprinde atunci când pulsul fluxului este trecut prin acesta printr-o cale către descărcarea condensatorului acumulativ în momentul în care contactele sunt închise cu butonul „Kn”. Apa rece este pompată în mijlocul bivachei. Energia vibrației laser într-un impuls este la îndemâna de câțiva jouli.

Modul pulsat al unui laser robot poate fi unul dintre următoarele (div. Secțiunea 3):

1) modul de „generare liberă” la o frecvență scăzută de repetare a impulsurilor (sunet 0,1-10 Hz);

2) Modul „Q-switched”, sunet opto-mecanic. Pe fig. 2,b comutarea Q a ORM este prevăzută cu un înveliș pentru oglindă;

3) modul „sincronizare a modului”: cu o lățime de linie de 1011 Hz,

numărul de moduri târzii М~102, trivalitatea pulsului ~10 ps.

În mijlocul unui laser rubin: sisteme holografice pentru înregistrarea imaginilor, prelucrarea materialelor, distanțe optice etc.

Laserul BeAl2O4:Cr3+ (crisoberil, aliat cu crom sau olexandrit) este utilizat pe scară largă în medicină, care este utilizat în intervalul 0,7-0,82 microni.

Este convenabil în ora noastră să cunoaștem o persoană, de parcă nu ar exista cuvinte "laser" Prote afirmă clar că așa este, chiar și puțin.

Pe parcursul ultimului secol de vinificație, laserele de diferite tipuri au cunoscut o gamă largă de directive, de la medicină la tehnologia digitală. Deci, ce este un laser, care este principiul yoga și de ce este nevoie de vin?

Ce este un laser?

Posibilitatea utilizării laserelor a fost adusă în discuție de Albert Einstein, care în 1917 a publicat o lucrare în care vorbește despre posibilitatea utilizării electronilor pentru a genera cuante de lumină din lumea cântării. Întreaga chestie a fost numită immushenim viprominyuvannyam, dar ultima oră a fost considerată irealizabilă din punct de vedere tehnic.

Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea posibilităților tehnice și tehnologice, crearea unui laser a devenit ora potrivită. În 1954, N. Basov și A. Prokhorov au primit Premiul Nobel pentru crearea unui maser, primul generator microfluidic care funcționează cu amoniac. Iar în 1960, americanul T. Maiman a pregătit primul generator cuantic de modificări optice, pe care l-a numit laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Atașarea transformă energia în vibrație optică de dreptate subțire, tobto. promin luminoasă, flux de cuante de lumină (fotoni) de concentrație mare.

Principiul de funcționare a laserului

Fenomenul, în care se întemeiază un robot laser, se numește inducție, inducție, vibrație a mediului. Atomii vorbirii cântătoare pot schimba fotonii sub influența altor fotoni, atunci când energia fotonului, care este injectată, se datorează unei diferențe egale între nivelurile de energie ale atomului înainte de schimbare și după cel nou.

Fotonul Vipromineniya este coerent cu ceea ce numește viprominyuvannya, tobto. exact similar cu primul foton. Prin război, un flux slab de lumină în mijloc se ridică, și nu haotic, ci unul dat direct. Promisiunea unui vaping tentat, de parcă i-ar fi luat numele laserului, se așează.

Clasificarea laserelor

Lumea a cunoscut natura puterii laserelor pentru a vedea diferența dintre ele. În spatele vederii, voi deveni un discurs vizibil al laserului și pot fi:

  • gaz;
  • nativ;
  • stare solidă;
  • pe electroni liberi.



În prezent, au fost dezvoltate câteva metode pentru schimbul laser:

  • cu ajutorul unei descărcări cu arc electric purtătoare de curent în apropierea mediului gazos - descărcare gazoasă;
  • pentru extinderea suplimentară a gazului fierbinte și crearea unei populații inverse - gaz-dinamică;
  • pentru ajutorul trecerii strumei prin napіvprovіdnik іz zbudzhennyam sredovishcha - dіodnі chi іnzhektsіynі;
  • o cale de pompare optică a mediului cu o lampă-spalakh, o diodă de lumină, un alt laser;
  • o cale de pompare electronică-promenadă a miezului mijlociu;
  • pompare nucleară în caz de viprominare necesară dintr-un reactor nuclear;
  • cu reacții chimice speciale suplimentare – lasere chimice.

Toate duhoarea pot avea propriile lor particularități și vіdmіnnostі, zavdyakim cunosc zastosuvannya în diferite sfere ale industriei.

Utilizarea practică a laserelor

Astăzi, laserele de diferite tipuri se găsesc în zeci de galerii din industrie, medicină, tehnologii IT și alte domenii de activitate. Trei dintre ei ne ajută:

  • fabricarea și sudarea metalelor, materialelor plastice și a altor materiale;
  • desenarea unei imagini, scriind acel marcaj pe suprafața suprafețelor;
  • găurirea deschiderilor prea subțiri, prelucrarea de precizie a detaliilor din cristal conducător șervețel;
  • turnare de acoperiri pentru acoperiri dure, suprafata, aliere de suprafata subtire;
  • transfer de pachete de informații pentru fibră suplimentară;
  • operații chirurgicale vikonannya și alte infuzii jubile;
  • proceduri de cosmetologie pentru întinerirea pielii, îndepărtarea soluțiilor defecte și altele;
  • țintind marca diferitelor tipuri de foc, de la săgeată la brațul rachetei;
  • crearea acelei metode holografice victorioase;
  • zastosuvannya în diverși roboți avansați științific;
  • vimiryuvannya vіdstaney, coordonate, schіlnostі de lucru serdovishch, fluxuri svidostі și bogăția altor parametri;
  • lansarea reacțiilor chimice ale diferitelor procese tehnologice.



Este încă puțin simplu, pentru unele lasere deja fac cu ochiul sau știu că se blochează în următoarea oră.

Inversarea populației în lasere este creată într-un mod diferit. Cel mai adesea pentru acest vicoryist, se recomandă utilizarea luminii (pompare optică), descărcare electrică, jet electric, reacții chimice.

Pentru a trece de la modul de putere la modul de generare a luminii, laserul, ca în orice generator, vikoristovuyut zvorotny zv'yazok. Veriga rotativă din laser se află în spatele ajutorului unui rezonator optic, care în cel mai simplu caz este o pereche de oglinzi paralele.

Schema de principiu a laserului este prezentată în fig. 6. Vaughn pentru a răzbuna elementul activ, rezonator, pompare dzherelo.

Laserul funcționează în acest fel. Partea din spate a capului a fost pompată (de exemplu, o lampă tare - a dormit), turnându-se în discursul de lucru (element activ) al laserului, creând o nouă inversare a populației. Apoi mijlocul inversat începe să vipromize spontan cuantumul luminii. Sub acțiunea trezirii spontane începe procesul de trezire temporizată a luminii. Zavdyaki inversarea populației procesului de a purta un caracter asemănător avalanșei și duce la o creștere exponențială a luminii. Fluxurile de lumină, care merg de-a lungul liniilor laterale, copleșesc rapid elementul activ, fără a câștiga energie semnificativă. În același timp, vântul ușor, care se ridică în sus pe axa rezonatorului, trece prin elementul activ fără întrerupere, câștigând energie fără întrerupere. Zavdyaki la transmiterea parțială a luminii de către una dintre oglinzile rezonatorului, vibrația primește un nume, satisfăcând lumina laser.

Fig.6. Schema schematică a laserului. 1 element activ; 2- sistem de pompare;

3-rezonator optic; 4-generat viprominuvannya.

§5. Atașament și robot al laserului heliu-neon

Fig.7. Schema schematică a unui laser cu heliu-neon.

unu). Laserul este stivuit dintr-un tub cu descărcare în gaz T zavdovki într-un număr de zeci de dive. pana la 1,5-2m si diametrul interior 7-10mm. Tubul este umplut cu heliu mixt (twist ~ 1 mm Hg) și neon (twist ~ 0,1 mm Hg). Capetele tuburilor sunt închise cu plăci plane-paralele din sticlă sau cuarț P 1 și P 2 instalate sub tăierea Brewster pe axa її. Se creează o polarizare liniară a vibrației laser cu un vector electric paralel cu planul căderii. Oglinzile S 1 și S 2 sunt plasate în mijlocul unui tub, sparte de sunetul sferic cu acoperiri dielectrice bogate în bile. Duhoarea poate avea coeficienți înalți de vidbittya și practic nu strălucește în lumină. Transmisia oglinzii, prin care este mai important să intri în vibrația laserului, sunetul devine 2%, celălalt - mai puțin de 1%. Între electrozii tubului se aplică o tensiune constantă de 1-2 kV. Catod Înainte de tub, puteți fi rece, dar pentru a crește jetul de descărcare, puteți instala și tuburi cu un anod cilindric gol, al cărui catod este încălzit de un jet de joasă tensiune al jetului. Descărcarea zgârieturii la țeavă pentru a face o crenguță de zeci de miliamperi. Laserul generează lumină roșie cu păr lung =632,8 nm și poate genera și vibrații infraroșii cu păr lung 1,15 și 3,39 µm (div. Fig. 2). De asemenea, este necesar să existe o mamă a ferestrelor de capăt, goluri pentru lumina infraroșie și o oglindă cu coeficienți mari de iluminare în regiunea infraroșie.

2). Laserele sunt induse să vicoare pentru a genera unde luminoase coerente. Ideea căruia a fost inventată pentru prima dată în 1957. A.M. Prohorov, N.G. Basovim și independent de ei de Ch. Townes. Pentru a converti vorbirea activă a laserului într-un generator de lumină coliving, este necesar să faceți un semnal de întoarcere. Tse înseamnă că o parte a luminii care promovează vorbirea este obligată să se transforme în mod constant în zona de vorbire activă și să vibreze vibrația care promovează vorbirea atomilor noi și noi. Pentru care vorbirea activă este plasată între două oglinzi S 1 și S 2 (div. Fig. 7), yakі є elemente ale legăturii inversate. Treceți lumina, zaznayuchi bahatorazheny sub formă de oglinzi S 1 și S 2, treceți de mai multe ori prin vorbirea activă, este suficient ca urmare a senzațiilor de tranziție de la cel mai înalt nivel de energie  „3 la nivelul inferior ” 1. Există un rezonator care să iasă, lângă oglindă pentru a asigura trecerea luminii (și totodată pentru a o face mai puternică) a fluxului de lumină către mediul activ. Într-un laser real, o parte din lumină, astfel încât să poată fi luminată, poate fi eliberată din mediul activ al numelui. Z tsієyu metoda odnієyu z dzerkal, de exemplu S 2 shy away napіvprozorim.

Un astfel de rezonator nu este mai puțin viu colorat, dar colectează și monocrotizează și yoga. De dragul simplității, merită menționat faptul că oglinzile S1 și S2 sunt ideale. Aceste schimburi, paralele cu axa cilindrului, trec prin vorbirea activă ici-colo și înapoi, fără a mărgini de mai multe ori. Tot la fel, schimba, ce sa mergi bolnav, vreshti-resht, sa tragi pe peretele cilindrului, duhoarea se ridica sau vezi numele. Este clar că schimburile devin mai puternice pe cât posibil, că se extind în paralel cu axa cilindrului. Aceasta este explicația schimbării schimburilor. Evident, este imposibil să eliminați schimbări paralele. De ce se modifică difracția luminii. Schimbarea Kut razhodzhennya în principiu nu poate fi mai mică pentru limita de difracție  D, de D- Lățimea fasciculului. Cu toate acestea, pentru cele mai scurte lasere cu gaz, o astfel de limită este practic atinsă.

Acum este clar cum apare monocromatizarea luminii. Haide Z- Dozhina optică dacă între oglinzi. Yakscho 2 Z= m, tobto pe dozhina Z se adaugă numărul de nap_vhvil m, apoi vânt ușor, viyshovshi vіd S 1 după trecerea acolo și înapoi, întoarceți-vă la S 1 în aceeași fază. Este atât de dureros să te înțelegi cu ceilalți și cu toate pasajele ofensive prin discursul activ în direcția directă și inversă. Nayblizhcha dozhina hvili  , pentru ceea ce poate fi aceeași putere, cunoaște-ți mintea 2 Z=(m1)( ). Otzhe,  = / m, atunci  Cum și a alunecat boulo ochіkuvat, spіvpadє zі regiunea spectrală a interferometrelor Fabrі-Perot. Acum, este o nebunie că nivelurile de energie  "3 și  " 1 pe care liniile spectrale, care apar în timpul tranzițiilor dintre ele, nu sunt infinit de subțiri, dar pot avea o lățime limită. Este acceptabil ca lățimea liniei spectrale, care este modificată de atomi, să fie mai mică pentru un echipament dispersat. Todі z usіh dovzhin hvil, atomi viprom_nyuvanih, mental 2 Z= m poate te vei mulțumi doar cu un vânt lung . O astfel de hvila de încercat cât mai mult posibil. Tse și duce la sunetul liniilor spectrale care sunt generate de un laser, astfel încât monocromatizarea luminii.

Puterile principale ale fasciculului de lumină laser:

    monocromaticitate;

    prostorova că timchasova coerență;

    intensitate mare;

    Răspândirea fasciculului minim.

Laser cu heliu-neon de înaltă coerență Zavdyaki pentru a servi ca un dzherel miraculos de vibrație monocromatică neîntreruptă pentru continuarea diferitelor fenomene de interferență și difracție, crearea unor astfel de dzherels splendide de lumină, vimaga zastosuvannya special

Laser (amplificarea luminii prin emisie stimulată de radiații ”- „întărit de lumină prin calea care stimulează vibrația” sau un generator cuantic optic - adică un tip special de vibrație dzherel cu un sunet de întoarcere, care vibrează corpul într-un mijloc atât de populat invers. Principiile funcționării laserului se bazează pe puteretratament cu laser: monocromaticitate și coerență ridicată (spațiu și timchasova). TDe asemenea, până la specificitatea îmbunătățirii, se remarcă adesea că există un grad mic de variație (puteți folosi și termenul „îndreptare ridicată a îmbunătățirii”), care, în mâna dvs., vă permite să vorbiți despre intensitatea ridicată a îmbunătățirii laserului. În acest fel, pentru a înțelege principiile funcționării laserului, este necesar să vorbim despre puterea caracteristică a modificării laserului și mediul invers populat - una dintre cele trei componente principale ale laserului.

spectrul laser viprominyuvannya. Monocromaticitate.

Unul dintre semnele viprominuvannya fie-orice fel de spectru dzherel є yogo. Soarele, precum și iluminarea, pot fi folosite pentru a face o gamă largă de vibrații, în plus față de prezența componentelor cu diferite penuri de dozhina. Ochiul nostru percepe aceeași vibrație, deoarece este mai multă lumină, deoarece în noul intensitatea diferitelor componente este aproximativ aceeași, dar deoarece este lumină cu o lumină asemănătoare cu fii (de exemplu, lumina Soarelui nostru are componente verzi). ).

Laser dzherela viprominyuvannya, navpaki, poate avea chiar și o gamă subțire. Pentru unii apropiați, se poate spune că toți fotonii vibrației laser pot provoca aceeași (sau aproape) longevitate. Deci, dezvoltarea unui laser rubin, de exemplu, poate avea un vânt lung de 694,3 nm, care arată lumina unei culori roșii. Pentru o boală în viitorul apropiat (632,8 nm), primul laser cu gaz este heliu-neon. Un laser cu gaz argon-ion, pe de altă parte, poate fi slab la 488,0 nm, care este perceput de ochiul nostru ca o culoare turcoaz (mijlocul este verde și negru). Laserele pe bază de safir, aliate cu ioni de titan, pot dura mult timp, care se află în regiunea infraroșu (sunetul în apropierea vârfului vântului 800 nm), care este invizibil pentru oameni. Laserele Deyakі (de exemplu, grătare de difracție napіvprovіdnikovі z, scho wrap around, ca o oglindă vihіdne) pot rebudovuvat dozhina hvili svogo vpromіnyuvannya. Pentru toate laserele, totuși, acestea sunt cele în care partea principală a energiei producției lor se află în regiunea spectrală îngustă. Scopul puterii imaginilor laser se numește monocromaticitate (greacă: „o culoare”). Pe fig. 1 pentru a ilustra puterea spectrului indus de dezvoltare a Sontsya (la nivelul bilelor atmosferei exterioare și la nivelul mării) și a laserului de ghidare al companiei Thorlabs.

Orez. 1. Spectrele modificării Sontsya și laserul conductor.

Nivelul de monocromaticitate al îmbunătățirii laser poate fi caracterizat prin lățimea spectrală a liniei laser (lățimea poate fi setată ca lățime a liniei pentru o lungă perioadă de timp sau frecvența ca intensitate maximă). Modificați lățimea spectrală pentru a fi egală cu 1/2 ( FWHM), 1/e chi 1/10 la intensitatea maximă. Unele dispozitive laser moderne au atins lățimea vârfului de vibrație într-un kilka kHz, care la rândul său arată că lățimea liniei laser este mai mică de un miliard de nanometri. Pentru fahіvtsіv este semnificativ faptul că lățimea liniei laser poate fi ordine de mărime mai îngustă decât lățimea liniei de vibrație spontană, care este una dintre principalele caracteristici ale laserului (împerecheat, de exemplu, cu lămpi luminiscente și superluminiscente) .

Coerența îmbunătățirii laserului

Monocromaticitatea este importantă, dar nu singura putere a imaginii laser. A doua putere primară în dezvoltarea laserului este coerența acestuia. Începeți să vorbiți despre spațiu și coerența Timchas.

Putem observa că fasciculul laser al separărilor a fost complet translucid cu o oglindă: jumătate din energia fasciculului a trecut prin oglindă, cealaltă jumătate a trecut și a intrat în sistemul de oglinzi cu transmitere directă (Fig. 2). După aceea, un alt grup va începe din nou cu primul și apoi cu un alt timchasovy zatrimka. Ora maximă de schimburi, cu o grămadă de Introfruvati (Tobto vipromevyuvnya, uhravayvnyy, și nu t_lki yogo Іntensivostі) a mărit cu o oră de laser coerent viprominyvannya și Byggina Dajdatovogo Schyushniy, celălalt grup de coherentov. Coerența târzie ridicată a laserelor de astăzi poate depăși un kilometru, deși nu sunt necesare mai multe programe (de exemplu, pentru prelucrarea cu laser a materialelor industriale) pentru a obține o coerență spațială ridicată a fasciculului laser.

Puteți împărți fasciculul laser și într-un mod diferit: puneți înlocuirea unei oglinzi translucide pe suprafață, care arată, dar nu întregul fascicul, ci doar o parte din acesta (mic 2). Todi posterіgatimetsya vzaєmodіya vpromіnyuvannya, iac lărgit la diferite părți ale fasciculului. Distanța maximă dintre punctele fasciculului, variația oricărei interferențe, se numește coerența transversală maximă a fasciculului laser. Evident, pentru multe lasere, cantitatea de coerență transversală este pur și simplu egală cu diametrul fasciculului fasciculului laser.



Orez. 2. Înainte de a explica, înțelegeți timchasovo și coerența spațiului

Kutova rozbіzhnіst de laser vipromіuvannya. Parametru M 2 .

De parcă nu am îndoi fasciculul de vibrații laser către cele paralele, vom începe kutov rozbіzhnіst non-zero al mamei. Tăierea minimă posibilă a rozbіzhnosti a laseruluiα d („limită de difracție”), în ordinea mărimii, este indicată prin virase:

α d~ λ /D, (1)

de λ - Longevitatea laser viprominyuvannya, și D - Lățimea fasciculului, care este lățimea laserului. Este ușor de îmbunătățit că, cu un păr lung de 0,5 μm (vibranță verde), lățimea schimbului laser de 5 mm poate fi de ~10 -4 rad, sau 1/200 de grade. Indiferent de valoare, diferența de bază poate fi critică pentru anumite suplimente (de exemplu, pentru dispozitivele laser din sistemele de luptă prin satelit), cioburi stabilesc limita superioară a atingerii intensității vibrației laser.

Luminozitatea fasciculului laser poate fi setată cu ajutorul parametrului M2 . Oferiți cea mai mică zonă posibilă cu petice care sunt create de o lentilă ideală atunci când focalizați un fascicul gaussian, bine S . Cu toate acestea, aceeași lentilă concentrează fasciculul de la acest laser în zona flăcării S1 > S, parametrul M2 îmbunătățirea cu laser este mai scumpă:

M 2 = S 1 / S (2)

Pentru cele mai avansate sisteme laser, parametrul M2 aproape de unul (zocrema, de vânzare - laser cu parametru M2 , egal cu 1,05). Obligatoriu, totuși, mamele pe uvazі, scho departe de toate clasele de lasere în această zi pot ajunge la o valoare scăzută a parametrului, care trebuie să fie protejat atunci când alegeți o clasă de laser pentru o anumită sarcină.

Am prezentat pe scurt principalele puteri ale industriei laserului. Să descriem acum principalele componente ale unui laser: un miez cu o populație inversă, un rezonator laser, pompare cu laser și o diagramă a liniilor laser.

Mijlocul populației inversate. Schema liniei laser. Ieșire cuantică.

Elementul principal care transformă energia miezului exterior (electric, energia vibrației non-laser, energia pompajului aditiv cu laser) în lumină, la mijloc, în care se creează inversul populației de pari. Termenul „populație inversă” înseamnă că o singură parte a particulelor structurale ale mediului (molecule, atomi sau ioni) a fost transferată în tabăra de excitație și pentru o anumită pereche de niveluri de energie ale acestor particule (nivelurile laser superior și inferior). ) pe cel de sus din punct de vedere al energiei pe jos.

La trecerea prin mijlocul populației inversate, se vede vibrația, a cărei cuantum poate genera energie, care este mai bună decât diferența de energie dintre cele două linii laser, cu care partea din centrii activi (atomi / molecule/ioni) este trezit. Întărește-ți mintea pentru stabilirea unor noi cuante de vipromoniție electromagnetică, care pot crea aceeași agonie lungă, drept înainte, faza și tabăra de polarizare, care este primul cuantic. În acest fel, în laser se realizează generarea de pachete din aceiași (egali ca energie, coerenți și fluctuanți într-un singur drept) fotoni (Fig. 3), ceea ce semnifică puterea principală de producere a laserului.


Orez. 3. Generarea de fotoni coerenți în cazul vibrațiilor induse.

Creați un mijloc invers populat în sistem, care este compus din doi egali, dar este imposibil pentru un vecin clasic. Astfel de lasere pot suna ca un sistem trivary sau chotirivnev egal pentru a lua parte la generarea laserului. Când zbudzhennya transferă unitatea structurală a mediului la nivelul superior, de la care particulele într-o oră scurtă se relaxează la cea mai mică valoare energetică - nivelul laser superior. În generarea laserului, unul dintre rivniv-ul inferior este, de asemenea, radiat - tabăra principală a atomului în schema triplă, sau cea intermediară - în chotiririvne (Fig. 4). Chotirohrіvneva diagrama viyavlyaєtsya bіlsh perevazhnoyu prin cele scho promіzhny rіven zazvichay populații nabagato Mensch kіlkіstyu chastinok, moara de bază nіzh vіdpovіdno stvoriti іnversnu naselenіst (număr perevischennya zbudzhenih chastinok peste atomіv număr la rіvnі cu laser inferior) viyavlyaєtsya nabagato prostіshe (pentru cocean lazernoї generatsії potrіbno povіdomiti seredovischі mai puțin cantitatea de energie).


Orez. 4. Tririvneva și sistemul chotirivnev rivniv.

În acest fel, la generarea laser, valoarea minimă a mediului de lucru de energie obţinut este cea mai importantă energie a nivelului superior al sistemului, iar generarea este între cele două niveluri inferioare. Este uluitor faptul că laserul QCD este adesea separat de setările de energie ale defalcării la energia tranziției laser. Aceasta se numește randamentul cuantic al laserului. Varto desemnează cum să sune CCD-ul laserului în secvențele electrice de câteva ori (și în unele cazuri, vântul de câteva zeci de ori) mai jos decât frecvența cuantică.

Sunt specializat în structura liniilor de energie ale conductorilor laser. La procesul de generare a producției de vibrații în laserele conductor, emisia de electroni din două zone ale conductorului, protezele pentru case, care formează ușoare și industriale. p - n tranziție, între aceste zone la diferite parcele de diode sunt distruse pe rând. Populația inversă în regiune p - n tranziția în astfel de lasere este creată pentru fluxul de electroni în regiunea tranziției din zona de conducție n - dilyanki și dirok din zona de valență p - dilyanki. Puteți citi rapoarte despre conductorii laserelor în literatura specială.

În laserele de astăzi, există diferite metode pentru a crea o populație inversă sau pentru a pompa un laser.

Pomparea laserului. Metode de pompare.

Pentru ca laserul să înceapă să genereze vibrații, este necesar să furnizeze energie primului mediu activ pentru a crea o nouă inversare a populației. Acest proces se numește pompare cu laser. Utilizarea principalelor metode de pompare, stosuvannya, cum ar fi un laser specific pentru a depune sub formă de mediu activ. Deci, pentru excimer și alte lasere cu gaz, care funcționează în modul pulsat (de exemplu, CO2 - laser) este posibilă distrugerea moleculelor mediului laser printr-o descărcare electrică. În laserele cu gaz nepermanente pentru pompare, este posibilă încărcarea unei descărcări care mocnește. Pomparea laserelor conductoare se datorează fluctuației tensiunii până la p-n tranziție cu laser pentru tverdotіlnih lazerіv mozhna vikoristovuvati incoerent Dzherelo vipromіnyuvannya (un lіnіyku lampă adormit abo un svіtlovipromіnyuyuchih dіodіv array) ABO cu laser Inshyj dovzhina hvilі yakogo vіdpovіdaє rіznitsі energіy miez care zbudzhenogo stanіv domіshkovogo atom (lasere tverdotіlnih y, iac , de obicei , cu laser Generatciya vinikaє atom case, diferită de matricea grilă - de exemplu, pentru un laser rubin, o casă activă este ion la crom).

În mod evident, putem spune că metoda de pompare cu laser depinde de tipul acesteia și de caracteristicile centrului activ al mediului generator. De regulă, pentru un anumit tip de laser pentru piele, este cea mai eficientă metodă de pompare, care determină tipul și designul sistemului de livrare a energiei către mediul activ.

rezonator laser. Generare laser Umov. Bastoane și rezonatoare antiaderente.

Mediul activ al acestui sistem pentru a furniza energie până la acesta nu este încă suficient pentru generarea laserului, deși pe baza lor este deja posibil să se inducă atașamente active (de exemplu, subsiliuvach sau dzherelo viprominyuvannya superluminiscent). Generare laser, tobto. dezvoltarea unei lumini monocromatice coerente, acuzată doar pentru evidența verigilor de rotire, rezonatorul laser.

În cel mai simplu mod, rezonatorul este o pereche de oglinzi, dintre care una (oglinda laser este spre exterior) este translucidă. În caz contrar, oglinda, de regulă, ar trebui să fie setată cu un coeficient de fermentație pentru o perioadă lungă de generare, aproape de 100% ("oglindă surd"), pentru a evita generarea laserului "în ambele direcții" și pentru a economisi energie.

Rezonatorul laser asigură rotirea părții de vibrație din miezul activ. Tsya Umov este important pentru vyniknennya coerent că vipromonition monocromatic, cioburi sunt transformate în mijlocul de fotoni pentru a striga vibrația de la ei înșiși pentru frecvența și faza fotonilor. În mod clar, cuantumul de vibrație, care este din nou pus pe seama mediului activ, va fi coerent din trecut dincolo de rezonator. În acest fel, caracteristicile puterii laser vipprominyuvannya sunt foarte sigure în ceea ce este designul în sine și calitatea rezonatorului laser.

Coeficientul de fermentare al oglinzii translucide a rezonatorului laser este ales astfel incat sa asigure intensitatea vizuala maxima a laserului, sau datorita simplitatii tehnologice de preparare. Deci, la unele lasere cu fibră, ca oglindă, oglinda poate fi spartă uniform pe capătul ciobit al ghidajului luminii cu fibre.

Oțelul mental evident al generării laserului este uniformitatea mentală a pierderilor optice în rezonatorul laser (inclusiv cheltuielile cu producția de vibrație prin oglinzile rezonatorului) și coeficientul de îmbunătățire a vibrației în mediul activ:

exp( A× 2L) = R1 × R2 × exp( g× 2L) × X,(3)

de L = lungimea mediului activ,A- Coeficient de rezistență în mediul activ, R1 și R2 - coeficientul de vibraţie al oglinzilor rezonatoare şig- vtrati "sіrі" în seredovischі activă (tobto vtrati vipromіnyuvannya, pov'yazanі de schіlnostі fluktuatsіyami, seredovischa defecte laser, rozsіyuvannya vipromіnyuvannya care INSHI VD optichnih vtrat scho zumovlyuyut vipromіnyuvannya atenuare la prohodzhennі prin seredovische, krіm bezposeredno poglinannya kvantіv vipromіnyuvannya seredovischa atomi). Multiplicatorul rămas X »Victiance in Laser Putti, inerent Laser (Fort, Laser Mozhet Bethi Introducere Special Predeliyuchiy Elenty, Laser Laser GeneruvAv Impulsey Major Triavosti), pentru ~ Vіdstnostі Vіn Dorivnuє 1. Laser Maja Schimatno Svorda Svorda Svattanniyi, înlocuiește cu „eviviouslyy” Svattanniyi, .

Din paritatea (3) există o astfel de regulă pentru alegerea unei oglinzi laser: ca coeficient de consolidare a îmbunătățirii mediului activ cu îmbunătățirea tuturor costurilor (A- g) × L maliy R1 Eu sunt vinovat de buti obranian mare, astfel încât generația laser nu s-a stins prin eliberarea vibrației de la rezonator. Ca un coeficient de forță pentru a face grozav, sună maє sens alege mai puțină valoare R1 , Coeficientul ridicat de fermentație duce la o creștere a intensității vibrației în mijlocul rezonatorului, ceea ce se poate observa în viața laserului.

Rezonatorul laser va necesita aliniere. Să presupunem că rezonatorul este pliat din două oglinzi paralele, dar nu reglate (de exemplu, pliate sub capotă una față de alta). Într-un astfel de rezonator, vibrația, care trece prin miezul activ al șprotului, depășește laserul (Fig. 5). Rezonatorii, într-un fel de viprominyuvannya pentru sfârșitul orei pentru a depăși yoga, sunt numiți instabili. Astfel de rezonatoare se găsesc în astfel de sisteme (de exemplu, lasere cu impulsuri cu fir cu un design special), cu toate acestea, de regulă, instabilitatea rezonatorului în suplimente practice tinde să dispară.


Orez. 5. Rezonator instabil din oglinzi reglate cu trandafiri; rezonator stabil

fascicul staționar viprominyuvannya în nou venit.

Pentru a crește stabilitatea rezonatorului, ca o oglindă, vicoristul s-a aplecat pe suprafața, care urmează să fie lovită. Cu aceleași valori ale razelor de suprafață pe care le vedeți, acest rezonator este insensibil la micile perturbări de reglare, ceea ce vă permite să întrebați cu precizie robotul cu un laser.

Am descris pe scurt setul minim necesar de elemente pentru crearea unui laser și principalele caracteristici ale modificării laserului.

Control robot

LASER PE BAZĂ PE MIC DE CONDENSARE

Intrare

2.2. Laser Rubin

3.2. laser cu neodim

3.7. Laserele cu fibra

5. Laser conductor

5.1. Principiul dії

5.2. Laser DHS

5.3. Laser ROS și VRPI

REFERINȚE

Intrare

Laserele sunt vizibile pentru lasere pe baza discursurilor din apropierea oțelului condensat, al cărui mediu activ este creat:

1) în corpuri solide - rangul principal în cristale și sticle dielectrice, particule active - cristale ușoare atomi ionizați și actinoizi, pământuri rare și alte elemente de tranziție și, de asemenea, - în cristale care conduc puterea conductorului,

2) în zonele native, în a căror stocare se introduc particule active - molecule de lipace organice.

În aceste medii, există o proeminență laser vină pentru rahunokinducerea viprominuvaluluitranziții (div. secțiunea 1) între nivelurile de energie ale ionilor-activatori și molecule. În structurile conductoare, există tendința de a vibra datorită recombinării electronilor liberi și dirok-urilor. În cazul laserelor cu gaz (div., secțiunea 4), inversarea populației în laserele cu stare solidă și convenționale are loc întotdeauna la tranziții apropiate de starea energetică principală a părții active.

Cioburile de cristale dielectrice nu conduc un curent electric, atunci pentru ele și pentru mediile rare se numesc vicorista.pompare optic㖠pomparea tranziției laser la vibrația optică (lumină) de la dzherel auxiliar.

În laserele conductoare, cel mai adesea este pompat cu un jet electric ( injecţie strum), care curge prin napіvprovіdnik la o linie dreaptă directă, mai mult - alte tipuri de pompare: pompare optică sau pompare bombardată de electroni.

1. Specificitatea pomparii optice a mediului activ laser

O caracteristică importantă a VIN є її selectivitatea , Și, în același timp: cu selecția unei cantități bune de vibrație a VIN, este posibil să vibrezi tabăra cuantică necesară de particule active. Știm să asigurăm eficiența maximă a procesului de trezire a particulelor active din camerele optice de pompare (VIN), rezultatul este o parte activă a tranziției cuantice de la starea energetică. i "în vârful distribuțiilor pentru scara energiei trezirii taberelor" k '. Pentru care este accelerat de virase pentru tensiune, vibrația dzherel VIN, care este pătată de particulele active din mijloc, care este omis (div., secțiunea 1.9)

. (1)

(1) să includă apariția frecvenței lățimii spectrale a energiei în producția dzherel VIN și funcția formei liniei de argilă a mediului, tobto. її învechirea frecvenței (factor de formă).

Este evident că rigiditatea argilei și cantitatea de tensiune care este argilă vor fi maxime dacă:

1) concentrația de particule la stație i ' va fi cel mai mare, tobto. ВІН este eficient în cazul unei grosimi mari a particulelor active și, în sine, datorită varietății mari de medii – pentru mediile care se află în stare condensată (solide solide și coji);

2) În moara TDR, particulele au fost împărțite în spatele morilor cu diferite valori ale energiei interne (potențiale), care este descrisă de formula Boltzmann, și ea însăși: populația maximă a morii de energie principală (inferioară) a morii. particulă și ansamblul ca întreg. Zvіdsi țipând, tabără scho i ' Poate fi principala moara de energie a piesei;

3) pentru mai multă argilă totală a energiei dzherel VIN (cel mai mare Δ Pik ) bazhan mama mijlocul cu cele mai mari valori ale coeficientului de extincție la tranziția cuantică: (div. f-lu (1.35)), și scalele coeficientului proporțional al lui Einstein B k i , a B ki A ki (div., f-lu (1.11, b)), atunci este bazhano, astfel încât tranziția strălucitoare este atât „permisă”, cât și „rezonantă”;

4) Bazhano, astfel încât lățimea spectrului de vibrație al pompei dzherel să nu fie mai mare decât lățimea conturului argilei particulelor active. Când umflați vibrațiile spontane ale lămpilor, de regulă, nu se ajunge la îndemână. Ideal de la prima vedere є " coerent ”pompare - pompare cu vibrații laser monocromatice, dacă întreaga linie (întregul spectru) a vibrației BIN „lovinte” lângă conturul argilei. Un astfel de regim de amorsare a fost revizuit de noi în secțiunea 1.9;

5) este evident că eficiența VIN va fi o problemă, cu cât frecvența vibrațiilor datorate particulelor active va fi mai mare pentru tranziția cuantică suplimentară de la pomparea nivelului necesar. Deci, deoarece mijlocul activ este un cristal (matrice), aliat cu particule active, atunci matricea trebuie aleasă în așa fel încât să nu cedeze vibrației sale, tobto. astfel încât matricea ar fi un „degajare” pentru pomparea viprominuvannya, care include încălzirea mediului. Chiar la acea oră, cel mai recent CCD al sistemului „Dzherelo VIN - nucleu laser activ” sună ca o lume grozavă, eficiența conversiei energiei electrice, injecția pompată în Dzherelo, este yogo viprominuvannya;

6) În secțiunea 1.9, s-a arătat că într-un sistem cuantic cu două egalități energetice pentru aceleași valori ale intensității producției industriale (adică pomparea optică), este fundamental imposibil să se elimine inversiunea populației: la →∞, este imposibil de îndepărtat inversiunea populației.

Pentru a Nakuvnynynyvnyamov І Poverty for Nyomіnvyvnyam, scâncete pentru nyoomіnvіїvnym і, albirea rіvnami hemgietary active, fluierat, fluierat dum-ul este andocarea tranziției laser a tranziției laser (structurii) a căldurii active a Rivnіv Energiei.

2. Fitinguri cuantice pentru pomparea optică, care sunt utilizate pentru „schema tridimensională”

2.1. Analiza teoretică a schemei tripartite. Într-o astfel de schemă (Fig. 1), nivelul laser inferior „1” este tabăra principală de energie pentru ansamblul de particule, nivelul laser superior „2” este un nivel eficient vizual, iar nivelul „3”, legând nivelul „2” cu o tranziție lină, non-violentă, єadiţional. Pompare optică dis pe canalul „1” → „3”.

Cunoaștem motivul inversării între egalele „2” și „1”. Important, considerentele statistice sunt egale g 1 = g 2 = g 3 , vom nota sistemul de egalizări cinetice (de echilibru) pentru egalitățile „3” și „2” pentru proximitatea staționară, precum și raportul pentru numărul de particule pe egalități:

(2)

de n 1 , n 2 , n 3 – concentrația de particule pe liniile 1.2 și 3, Wn 1 și Wn 3 – netezimea argilării și vibrații induse la tranzițiile dintre nivelurile „1” și „3” W; wik - imovirnosti tranzitii intre egali, N

Z (2) puteți cunoaște populația râurilor n 2 în n 1

, (3)

ca semn al inexistenţei coeficientului de forţăα 0 la un ansamblu de particule la tranziția "2"→"1". Pentru aα 0 >0 necesar, suspin, tobto. formatorul numeric (3) este de vină pentru cele pozitive:

, (4)

de w dosi - Pompare în prag. Bo zavzhd W dosi >0, atunci sunetul este clar că w 32 > w 21 , atunci. capacitatea de a pompa nivelul „2” cu tranziții de relaxare de la nivelul „3” poate fi mai mare decât capacitatea de a pompa nivelul „2” în tabăra „1”.

In acelasi timp

w 32 >> w 21 și w 32 >> w 31 , (5)

atunci se ia z (3): . Eu, nareshti, yakscho W >> w 21, atunci inversarea lui Δ n va fi: Δ n ≈ n 2 ≈ N , atunci. la nivelul „2” puteți ridica toate părțile din mijloc. Este important de reținut că spivvіdnennia (5) pentru particularitățile egalității de relaxare inspiră mințile să genereze „pіchkіv” (div. Razdіl 3.1).

În această ordine, într-un sistem cu trei căi cu pompare optică:

1) inversarea este posibilă, deci w 32 >> w 21 eu maxim daca w 32 >> w 31;

2) inversarea blama pentru W > W dosi , atunci. pliază pentru a purta caracter de prag;

3) pentru w scăzut 21 șaibe sunt create pentru modul „fag” al generației libere a laserului.

2.2. Laser Rubin. Acest laser cu stare solidă este primul laser care a provocat daune în domeniul vizibil (T. Meiman, 1960). Rubinul se numește cristal sintetic A l 2 O 3 în modificarea corindonului (matricei) cu o casă 0,05% activatori de ioni Cr3+ (concentrația ionilor ~1,6∙10 19 cm 3 ), i este notat cu A 1203: Cr3+ . Laserul rubin se bazează pe o schemă cu trei linii cu OH (Fig. 2, a). Linii laser și linii electronice Cr3+ : fasciculul laser inferior „1” este moara de putere principală. Cr 3+ în A l 2 O 3 , coasta laser superioară „2” - coastă metastabilă cu viață lungăτ 2 ~10 3 Cu. Rivni "3a" și "3b" єadiţional. Mergeți „1” → „3a” și „1” → „3b” se află la părțile albastre (λ0,41 μm) și „verzi” (λ0,56 μm) ale spectrului, i є lățime (s Δλ ~ 50nm) la conturul argilei (smouga).

Orez. 2. Laser Rubin. (a) – Diagrama raportului energetic Cr3+ în Al203 (corindon); (b ) - schema constructiva a laserului, care functioneaza in modul pulsat cu Q-switching. 1 - tunsoare rubin, 2 - lampă de pompare, 3 - bobinator eliptic, 4a - oglindă cu rezonanță non-robustă, 4b - oglindă cu rezonanță, ce să înfășoare, factorul de calitate modulant al rezonatorului, C n - Condensator de stocare R - Rezistenta de incarcare, " Kn » - buton pentru pornirea impulsului jetului prin lampă; indicații privind intrarea și ieșirea apei de răcire.

Metoda de pompare optică asigură popularea selectivă a liniilor suplimentare „3a” și „3b” Cr3+ canal "1"→"3" ioni Cr3+ când este pătată cu ioni Cr3+ îmbunătățirea lămpii cu xenon pulsat Potim pentru o oră scurtă (~10 8 c) există o tranziție non-violentă a acestor ioni de la „3a” și „3b” - pe linia „2”. Energia care este văzută în același timp se transformă în zdrobirea rețelei cristaline. Cu suficient spațiu ρ energie, vibrația dzherel de pompare: dacă și la tranziția „2” → „1” inversarea populațiilor și generarea vibrației în regiunea roșie a spectrului la λ694,3 nm și λ692,9 nm. Valoarea prag de pompare cu un nivel de greutăți statice egal cu „2” este aproape de ⅓ din toate particulele active, care, atunci când sunt pompate cu 0,56 microni, îmbunătățesc energia impulsului. E por > 2J / cm 3 (dacă intensitatea P por > 2 kW / cm 3 cu trevalitatea, impulsul de pompareτ ≈10 3 s ). O valoare atât de mare, care este investită într-o lampă, și o forfecare a tensiunii rubin la un VIN staționar pot duce la distrugerea yogo, la care laserul funcționează în modul pulsat și ajută la răcirea intensivă cu apă.

Circuitul laser este prezentat în fig. 2b. Lampa de pompare (lampă-spalah) și forfecarea rubin pentru creșterea eficienței pompării sunt ciufulite în mijlocul cilindrului cu o suprafață interioară cilindrică și o peretina sub formă de elipsă, iar lampa și încârmuirea sunt ciufulit la punctele focale ale elipsei. Ca urmare, toate vibrațiile care ies din lampă par a fi concentrate pe forfecare. Pulsul luminii lămpii se aprinde la trecerea prin ea pulsul fluxului prin calea către descărcarea condensatorului de stocare în momentul închiderii contactelor cu butonul " Kn ". Apa rece este pompată în mijlocul bivachei. Energia vibrației laser într-un impuls este la îndemâna de câțiva jouli.

Modul pulsat al unui laser robot poate fi unul dintre următoarele (div. Secțiunea 3):

1) modul „generare liberă” la rată scăzută de repetare a pulsului (sunet 0,1 ... 10 Hz);

2) Modul „Q-switched”, sunet opto-mecanic. Pe fig. 2,b comutarea Q a ORM este prevăzută cu un înveliș pentru oglindă;

3) modul „sincronizare mod”: cu lățimea liniei Δν nici unul ~10 11 Hz,

numărul de moduri târzii М~10 2 , Trivalitatea impulsului ~10ps.

În mijlocul unui laser rubin: sisteme holografice pentru înregistrarea imaginilor, prelucrarea materialelor, distanțe optice etc.

Pe scară largă zastosovuetsya în medicină și laser pe BeAl204: Cr3+ (crisoberil, aliat cu crom, sau oleksandrit), care viprominyuє în intervalul de 0,7 ... 0,82 microni.

2.3. Senzor cuantic cu fibră optică Erbієviy. Un astfel de pidsiluvach, titlurile sunt adesea „ EDFA ” (abreviere ca „ Amplificator cu fibră dopată cu erbiu ”), lucrând la o schemă cu trei căi privind tranzițiile cuantice între taberele electronice Er 3+ pentru fibre de cuarț, erbiu aliat: SiO2:Er3+ (Fig. 3, a). Moara cuantică inferioară „1” - moara electronică principală Er 3+ - 4 I 15/2 . Mori cuantice superioare „2” - un grup de unități inferioare ale morii electronice divizate 4 I 13/2 . Împărțirea într-un număr de derivați strâns înrudiți prin interacțiunea ionilor Er 3+ din câmpul cristalin intern SiO2 (Efect Stark). Controlul superior al morii electronice 4 I 13/2 că okremy rіven 4 I 11/2 є suplimentar este egal cu „3a” și „3b”.

Pіd dієyu vіpromіnyuvannya nakachuvannya dovzhina hvil 980nm (sau 1480nm) ioni Er 3+ treceți de la stația „1” la stațiile de scurtă durată „3a” sau „3b”, apoi cu tranziții rapide fără vibrații ( w 32 ~10 6 s –1 ) - la tabăra „2”, care este cvasi-metastabilă ( w 21 ~10 2 s –1 și τ 2 ~10 ms). În acest rang, vimoga w 32 >> w 21 vykonuєtsya, iar la nivelul „2” se acumulează particule acumulate, al căror număr, atunci când nivelul este mutat, este pompat peste valorile limită її W > W dosi , Mutați populația egală cu „1”, tobto. inversarea vinikne a populației și așezarea pe dozhins a penelor în intervalul de 1,52 ... 1,57 microni (Fig. 3, b). Se pare că pragul de inversare este atins, dacă o treime din particule este translată la nivelul „2”. Prag rіven ВІН- W dosi că apariția în frecvență a coeficientului de câștig este determinată de structura fibrei (Fig. 3, b), de concentrație Er 3+ că dozhinoy hvili viprominyuvannya VIN. Eficiența pompei și chiar creșterea coeficientului neexcesiv de întărire la o presiune a gerel VIN, pentru a seta pentru pompare de la λ980nm la 11dB m-1 ∙ MW -1 , Și pentru λ1480nm - aproape de 6dB m-1 ∙ MW -1.

Gama de frecvență de putere EDFA la al treilea „vânt de transparență” al fibrei de cuarț, legarea unor astfel de subsiluvacs ca compensatori pentru intrările de linie ale legăturilor curente de linie de fibră optică (FOCL) cu amplificarea de frecvență a canalelor (sisteme). WDM: Multiplexare cu divizare în lungime de undă și DWDM: Multiplexare cu diviziune în lungime de undă ). Prelungirea cablului de alimentare, care este pompată cu ajutorul laserului conductor, poate fi ușor pornită la FOCL (Fig. 3, c). Utilizarea filialelor de fibre erbієvih în VOLZ înlocuiește metoda tehnic bogat pliată de „regenerare” a semnalului - văzând un semnal slab al acelei reînnoiri yogo.

Orez. 3. Substație cuantică cu fibră optică Erbієviy ( EDFA ). (a) - schema de egalități energetice Er3+ la SiO2 (cuarț), (b) îmbunătățirea semnalului în cuarț cu diferiți aditivi, ( v ) - circuitul de pornire a alimentării FOCL este simplificat: 1 - vibrație de intrare (din calea de transmisie), 2 - laser de ghidare de pompare, 3 - multiplexor ( cuplaj), 4-EDFA (fibră Si02: Er3+ ), 5-izolator optic, 6-vibrare spre exterior (în calea de transmisie).

3. Lasere cu pompare optică, care se folosesc pentru „schema chotiro-hard”.

3.1. Analiza teoretică a schemei chotirirіvnevoy. Într-o astfel de schemă de linii (Fig. 4), nivelul „0” este tabăra de energie principală pentru ansamblul de particule, linia „1”, legarea printr-o tranziție cuantică cu nivelul „0”, є nivelul laser inferior și dovgotrivalny linia „2” є linia superioară a laserului, iar rіven „3” este suplimentară. Pompare cu canalul „0” → „3”.

Cunoaștem motivul inversării între egalele „2” și „1”. În ceea ce privește capriciile statistice sunt egale și, de asemenea, în ceea ce privește ce

eu, (6)

Permiteți-mi să notez sistemul simplificat de linii cinetice pentru liniile „3”, „2” și „1” pentru abordarea staționară, precum și viteza pentru numărul de particule de pe toate liniile:

(7)

de n 0 , n 1 , n 2 , n 3 , - Concentrația particulelor pe liniile 0,1,2,3; Wn 0 și Wn 3 – netezimea argilării și vibrații induse la tranzițiile între nivelurile „0” și „3” W; wik -imovirnosti tranzitii intre egali, N - Creșterea numărului de particule active pe unitatea de obsyagu.

Z (6 și 7) puteți cunoaște populația râurilor n 1 și n 2

, (8)

cum se indică inexistența coeficientului de rezistență α 0 la tranziția "2"→"1".

Evident, coeficientul de rezistență va fi pozitiv și maxim dacă:

. (9)

Zvіdsi este posibil să se facă o visnovka, ceea ce pentru o schemă chotiirirіvnevoї din VІN, dacă credeți (6) că (9):

1) inversarea nu este de natură de prag și este esențială pentru oricare W;

2) intensitatea laserului, care este determinată de laser (2.14), să se situeze în viteza de pompare optică Wn 0.

3) echilibrat cu o schemă cu trei căi, choti-rive, care este mai universală și vă permite să creați o inversare a populației, precum și să creați un impuls, astfel încât să fie neîntrerupt și generat în cazul oricărei pompe (dacă este mai puternic în ORM).

3.2. laser cu neodim. Laserul are o tranziție cuantică între nivelurile de energie electronică Nd 3+ , generarea laser se bazează pe o schemă chiramilină cu OH (Fig. 5). Cea mai utilizată matrice cristalină pentru ioni Nd 3+ є granat triy-aluminiu: Y3Al5O12 , iar alierea cristalului este semnificată ca Y3Al5O12: Nd3+ sau YAG: Nd3+. concentrație de Nd 3+ care nu deformează cristalul YAG - până la 1,5% Nd 3+ є sticla cu fosfat si silicat (cum ar fi panta : Nd 3+ ), cristale de granat gadoliniu-scandiu-galiu (GHGG: Nd 3+ ), triy-lithіy fluor- YLiF4:Nd3+ , ortovanadate іtryu, rodin organometalic. Structura cubică Zavdyaki a matricei, spectrul de luminescență IAG poate fi linii înguste, ceea ce înseamnă un coeficient ridicat de rezistență al laserelor cu neodim în stare solidă, care pot funcționa atât în ​​moduri de generare în impulsuri, cât și neîntrerupte.

Schema electronicii energetice a fost simplificată Nd 3+ în IAG este prezentat în Fig. 5 Linia laser inferioară „1” 4 I 11/2 cea mai intensă tranziție cuantică Nd 3+ cu un vânt lung de λ1,06 µm, se extinde cu aproximativ 0,25 eV deasupra morii principale „0” - 4 I 9/2 , iar în mințile normale nu există practic populații (0,01% din populația taberei principale), ceea ce înseamnă un prag scăzut de generare a laserului. Riven 4 F 3/2 , Ora de viață este de 0,2 ms, cu nivelul laser superior „2”. Grupuri de rivniv („zone”) de energie „3a”... d » joacă rolul unui nivel electronic suplimentar „3”. Pomparea optică este efectuată de canalul „0” → „3”, smogul de argilă poate fi dozhini hvil aproape de 0,52; 0,58; 0,75; 0,81 și 0,89 microni. Zі stanіv "3a" ... "3 d »Relaxarea Shvidka este observată prin tranziții non-violente la stația de laser superioară „2”.

Lămpile cu descărcare în gaz cu kripton și xenon, lămpi cu halogen cu aditivi ai metalelor din baltă în gaz, care amintesc, precum și încălzitoarele, sunt folosite pentru pomparea vicory. GaAs lasere (λ0,88 µm) și diode de lumină pe bază de Ga 1 x Al x As (λ0,81 um) (Fig. 6).

Intensitatea laserului pe YAG: Nd 3+ cu dozhinoy whvili?

Cristalul YAG are o linie laser Nd 3+ h?ν nu unul ≈3∙10 12 Hz,), care vă permite să configurați cu succes modul de sincronizare în modul târziu (div., roz. 3.3) M ~10 4 și preia impulsuri scurte trivalitatea aproape de 1ps.

Concentrație crescută de activatori de ioni în medii precum pentafosfatul de neodim ( NdP 5 O 14 ), tetrafosfat de neodim litiu ( LiNdP4O12 ) care în., zabepechuє effektivne vypromіnyuvannya napіvprovіdnikovoy laser de ordinul milimetrilor, care vă permite să creați module miniaturale, așa cum sunt numite minilasere : laser conductor - laser cu neodim

Intensitatea mare a vibrației laserului cu neodim de la 1,06 µm face posibilă modificarea frecvenței de vibrație a laserului cu neodim cu ajutorul cristalelor neliniare. Pentru generarea altor armonici optice și superioare, cristale vicoriste cu susceptibilitate neliniară pătratică și cubică (dihidrofosfat de potasiu - KDP , titanil fosfat de potasiu - KTP ), cu transformări directe și (sau) ulterioare (în cascadă). Deci, pentru a învinge lăncile de cristale pentru laserul cu neodim, este posibilă utilizarea cremei de viprominare IF la frecvența fundamentală de λ1,06 μm - generarea armonicii a 2-a, a 4-a și a 5-a cu paletele undei. λ0,53mk; λ0,35 µm, λ0,26 µm și λ0,21 µm (tratament UV) – (Fig. 7).

Domeniile principale de testare cu laser neodim: instalații medicale tehnologice, experimente cu fuziune termonucleară cu laser ceramic, interacțiune rezonantă ulterioară cu vorbirea, în sistemele unui turn subacvatic și o legătură (λ0,53 μm), procesare optică; spectroscopie, diagnosticare la distanță a caselor din atmosferă (viprominuare UV) și altele.

În lasere, ca o matrice vicorosă, ca o matrice de placă (silicat, borat etc.), alți activatori de ioni pot stagna cu succes: Yb3+, Er3+, Tm3+, Ho3+ cu viprominuvannyam în intervalul 0,9...1,54 µm.

3.3. Reconstituirea frecvenței de viprominare într-un mediu neliniar. Fenomenul războiului este plierea frecvențelor vântului ușor în atac. Cu lumină lărgită în mijlocul câmpului electric, unda electromagnetică E , depinde de utilizarea electronilor atomici în diferite nuclee, tobto. mijlocul este polarizat. Polarizarea mediului este caracterizată de mărimea momentului dipol electric al unității de volum - R , asociat cu mărimea câmpului E prin susceptibilitatea dielectrică a mediuluiχ : . Chiar dacă câmpul este mic, atunci susceptibilitatea dielectricăχ \u003d χ 0 \u003d Const, p є funcție liniară vіd E ;„optică” liniară).

La tensiune mare, dacă câmpul electric care vibrează începe să depășească valoarea câmpului atomic intern, polarizabilitatea devine o funcție neliniară E : Tobto krіm depus liniar în E dodanku cu mic E , dacă putem corect cu optica liniară, avem o vedere pentru R este neliniară E dodanok („neliniar „Optică). Ca urmare, cu lărgirea în șuierătură mijlocie, „pomparea” cu o frecvență de ν 0 і hvilyovym vector (de - un indicator al ruperii mijlocului), există o nouă hvilya - o altă armonică optică cu o frecvență a acelui vector hvilyovym și vânt un număr de armonici de ordine superioară. Este evident că energia de pompare cu o frecvență este mai eficient de pompat cu o nouă undă cu o frecvență, deoarece viteza de expansiune a acestor două unde va fi aceeași, adică. cum pot avea un sunet: . Vikonaty tsyu umovu poate vikoristovuyuchi cristal z dvupromeneniyam, dacă două penuri se extind sub un deakim kut la axa optică principală yogo.

Când două vânturi sunt lărgite în cristal cu frecvențe și vectorii de vânt i, krіm piele armonici cu vântul, vânturile sunt generate în cristal cu o frecvență totală: , iar vântul cu o diferență de frecvență. Sincronismul slab al lui Umov are propriul său aspect: .

Descrierile fenomenului în sensul cântării pot fi privite ca generarea de armonici cu pompare optică coerentă a unui cristal neliniar.

3.4. Lasere, scho să rămână pe barvniks. Laserele pe deschiderile cochiliilor organice pliabile (inclusiv barvniks: rodamin, cumarine, oxazoli etc.) în alcooli, acetonă și alți comercianți cu amănuntul pot ajunge la grup nativ laser Astfel, poate exista un smog intens de argilă la HIV și vibrații în regiunile UV apropiate, vizibile sau aproape IC ale spectrului. Principalul avantaj este o linie largă de luminiscență (până la 50...100nm), care face posibilă trezirea fără probleme a frecvenței de operare a laserului între linii.

Oțelurile electronice ale roților de hambar mai mari, care sunt victorioase în astfel de lasere, sunt largi, de până la 0,1 eV, benzi puternice de energie, care apar ca urmare a plierii a sute de cobalt și unități wrap-around, care se intersectează, să producă și să nu aibă structura, de regulă, argilă și luminescență. , ca urmare a plierii tranzițiilor care „se intersectează” între astfel de tranziții (Fig. 8, a). Mіzh pіdrіvnyami „în mijlocul” acestor zone mіtse shvidkі bezvipromіnі tranziții z ymovіrnosti w ~10 10 …10 12 s –1 , Iar flexibilitatea tranzițiilor de relaxare între morile electronice este cu două sau trei ordine de mărime mai mică (~10 8c-1).

Generația urmează schema „chotirohrivnevoy” cu privire la tranzițiile moleculei hambar de la unitățile inferioare de kolyvalny ale primei morii electronice singlet excitate S1 (Fig. 8, a), analogi ai nivelului „2” din diagrama din fig. 4 - pe acționările superioare ale morii electronice principale S0 , analogi egali cu „1”. Un analog al nivelului „0” este unitatea inferioară a termosului electronic principal, iar un analog al nivelului suplimentar „3” este columbinul superior al termosului electronic excitat. 1 .

Cioburile din mijlocul termenilor electronici pot traversa locul, apoi zona populată a devenit în concordanță cu legea lui Boltzmann: cele superioare „3” și „1” sunt slab populate, iar cele inferioare „0” și „2” sunt puternic. populate. Astfel, spіvvіdnіvnіnі pentru ріvnіv "0" și "3" înseamnă pentru ei eficiența ridicată a BIN pe canalul "0" → "3", iar spіvvіdnіvnіnіnі pentru ріvnіv "2" și "1" - inversarea populației , puterea acelei generații în acea tranziție.

Pentru selectarea unei linii înguste de generare și, de asemenea, pentru posibilitatea de rebudding în spatele frecvenței în domeniul unei game largi de luminescență a moleculelor barvnik, un rezonator dispersiv cu elemente selective spectral (prisme, răzătoare de difracție, interferometre și etc. )

Posibilitatea de a sta mult timp între liniile de luminescență (Fig. 8, v ) fără efort, ele sunt indicate prin tranziții rapide, non-violente, în mijlocul termenilor electronici „2” și „1”, capacitatea acestora de a modifica capacitatea de a induce tranziții. Deci, atunci când rezonatorul este reglat pentru o lungă perioadă de timp, între liniile de luminescență, tranziția „2” → „1” este cauzată de vibrația laser pe tranzițiile dintre cele două faze secunde „2”ʹ” și „1 ʹ ”, ca urmare a unității „2ʹ » prin tranziții inductive este „șters”, iar „1ʹ » - Dodatkovo este populat. Proteza rahunok VIN și tranzițiile shvidnye iz susіdnіh podrivnіv sredinі termu populyacii „generuyuchy” podrivnya „2ʹ » inspirat neîntrerupt. O oră condusă „1ʹ » Cu tranziții lin, este perfect curățat, relaxându-se în sacul final către tabăra „0”. În această ordine, întreaga pompare a termenului electronic superior „2” devine pomparea tranziției „2ʹ»→«1ʹ » și transformă pe laserul monocromatic ultracosmic care vibrează la frecvența de acordare a rezonatorului dispersiv, iar această frecvență poate fi variată.

Crima tranzițiilor viprominuvale S 1 → S 0 ("2" → "1") Există o serie de tranziții care reduc eficiența generării. Du-te: S 1 → T 1 , care reduc populația regiunii „2ʹ”, mergeți T 1 → „1”, care va crește populația regiunii „1ʹ", și mergeți la T 1 → T 2 , ce să strălucească laser viprominyuvannya.

Există două tipuri de lasere pe barvnik: incoerent (lampă) pompare optică pentru viprominionul lămpilor pulsate și modul de funcționare pulsat; precum și coerent pomparea si industrializarea laserelor de alte tipuri (gaz sau in stare solida) in functionare continua, cvasi-continua sau pulsata. Dacă în laser este posibil să se schimbe hambare și există mai mult de o mie dintre ele, atunci în acest fel este posibil să se „înlocuiască” întreaga parte vizibilă a regiunii ІХ a spectrului (0,33 ... 1,8 μm ). În laserele cu pompare coerentă, pentru eliminarea unui mod non-stop, ca un dzherel, pomparea este ionică. Ar - sau Kr -Laser cu gaz. Pentru pomparea hambarelor în modul pulsat, laserele cu gaz sunt pompate N 2 , abur, midi, eximeri, precum și lasere pe rubin și neodim cu frecvențe multiple.

Lasere pe barvnik-uri, faruri Δν nici unul ~10 13 Hz și M>10 4 , permite în modul de sincronizare în mod pasiv (div., diviziunea 3.3) să genereze generarea de impulsuri ultrascurte de vibrație (τ~10 14 ... 10 13 s).

Un grup special este format din lasere pe barvnik-uri dintr-un rozpodіlenim zvorotny zvezky (ROS). În laserele DFB, rolul unui rezonator este jucat de o structură cu un indicator rupt și (sau) putere, care se schimbă periodic. Sunetul este creat în mediul activ sub două fascicule care interferează, pompând. Laserul DFB este caracterizat de o linie de generație îngustă (~10 2 cm 1 ), ca sa poti sta la hotarele smuga, cu o cale puternica, schimbi kuta intre ciorchine de pompare.

Printre sferele de depozitare a laserelor pe aripi: fotochimia, pomparea selectivă a stațiilor cuantice în spectroscopie, cu separarea izotopilor și altele.

3.5 Laser, care este transformat în safir aliat cu titan. O tranziție lină la longevitatea generației este asigurată de un laser cu stare solidă pe un cristal de corindon activat de titan ( Al 2 O 3 : Ti 3+), titluri de safir.

Moara electronica din piele Ti 3+ , este alcătuit dintr-un număr mare de „collivan pidurivniv, care se intersectează”, pentru a produce și mai largi, mai joase la barvnik, smugs fără structură de lut și luminescență ca urmare a plierii „întrețeserii” între astfel de tranziții. Utilizați mijlocul acestor tranziții stanіv mіtse shvidki bezvipromіnі z ymovіrnosti w ~10 9 w 1 , Mai mult, gradul de relaxare între morile electronice poate fi de ordinul a 10 5 …10 6 s 1 .

Laser pe safir culca la grupul de așa-numitele. vibronic Lasel, Scho Vіdrіznayuznyyuyu, Shaho ї ї ї Соловое Елегтровний ромминое дотовая и имуго з коливина підрівнів (crystalі-ї стойтоки), Raduyaki Laser Pratsyuє pentru Chojiriyvnevoy Schemoy, І introdus la laser la Barvnik, Mozdlivі Laasers ale Generate în Dіapazі 660 .. 1180 nm. Argila Smuga se extinde de la 0,49 microni la 0,54 microni. Mică oră de viață a celui trezit voi deveni „2” Ti 3+ să lucreze cu un laser pompat cu lampă cu eficiență scăzută, care, de regulă, este realizat de un laser cu argon neîntrerupt (488 nm și 514,5 nm), o altă armonică a unui laser cu neodim (530 nm) sau prin impulsuri care vibrează un laser cu vapori midi ( 510 nm).

Avantajele infinite ale unui laser cu safir cu titan є mai bogat decât templul permit pomparea tensiunii fără degradarea vorbirii de lucru, iar linia de luminescență este extinsă neomogen. Ca urmare, în modul de blocare a modului, secvența de impulsuri din trivalitatea de aproximativ zeci de femtosecunde (1fs=10 15 c), și cu o comprimare suplimentară (strângere) a impulsurilor în ghidaje de lumină neliniare cu fibre - până la 0,6 fs.

3.6. Laser, ce să schimbi, în centrele farbuvannya. Asemenea lasere, parcă ar arăta mai multe lasere cu stare solidă, ca niște cristale vicoase, ca vorbire activă, cristale vicario, dar cu centre de fermentație, titluri F - centre care vă permite să revizuiți vigilența lor. Materiale laser pentru astfel de lasere: cristale de fluor și clorură ale metalelor de staniu ( Li, Na, Înainte, Rb ), precum și fluor Ca și Sr . După ce au turnat asupra lor vibrații ionizante: cuante gamma, electroni de înaltă energie, raze X și vibrații UV ridicate, precum și prăjirea cristalelor în vapori de metal de staniu, duc la repararea defectelor punctiforme ale granatelor de cristal, care sunt situate pe electronice. . Un loc liber care a capturat un electron, creând un defect, a cărui structură electronică este similară cu structura unui atom, apa. Un astfel de centru de umplere poate fi uns în regiunile vizibile și UV ale spectrului.

Schema de generare a laserului pe centrele de brazdare este similară cu schemele laserelor obișnuite pe sterile organice. În primul rând, generarea berii afumate în centrele de bere bula otrimana în cristale Cl - Li cu pompare optică pulsată. În prezent, generarea a fost amânată la un număr mare de centre diferite pentru producția de echipamente în moduri pulsate și neîntrerupte cu VIN coerent. Perebudova frecvență viprominyuvannya zdіysnyuєtsya pentru ajutorul elementelor dispersive (prisme, goluri de difracție și in.) care se potrivesc în rezonator. Cu toate acestea, fotostabilitatea proastă a temperaturii este umbrită de expunerea largă a unor astfel de lasere.

3.7. Laserele cu fibra. fibră numiți un laser, un rezonator al unui fel de impulsuri pentru aranjarea unui ghidaj de fibră optică, care este miezul activ al laserului, în care se generează vibrația (Fig. 9). Fibră de cuarț Vykoristovuetsya aliată cu elemente de pământuri rare. Nd, Ho, Er, Tm, Yb ta in), in caz contrar fibra este pasiva datorita efectului ispitei rozetei Raman. În restul zilei, rezonatorul optic umple ghidajul de lumină din partea de jos cu bavuri „Breggiane” ale indicatorului rupt, „mugurind” la fibră. Se numesc astfel de lasere fibra "ramanivsky" ” lasere. Vibrația laserului se extinde în mijlocul fibrei optice, iar la aceasta rezonatorul laserului cu fibră este admirat pentru simplitatea și alinierea sa. Un laser cu fibră poate fi utilizat ca generare cu o singură frecvență, precum și generarea de impulsuri de lumină ultrascurte (femtosecundă, picosecundă).

4. Generarea parametrică a luminii

Generarea parametrică a luminii(PGS) funcționează sub influența pompei optice laser în corpuri solide-cristale, care pot avea dominanță neliniară și se caracterizează printr-un coeficient de transformare ridicat (zeci de sute). La care este posibil să se schimbe fără probleme frecvența vibrațiilor externe. În sensul cântător al PGS, după cum puteți vedea manifestarea înmulțirii și plierii frecvențelor, puteți vedea cum se generează vibrația, care este reenergizată, cu pomparea optică coerentă a unui cristal neliniar.

În centrul fenomenului PGS, ca și cu mai multe frecvențe suplimentare, se află fenomenele optice neliniare la mijloc. Ne putem uita la diferențele, dacă cu un miez de mijloc, care are putere neliniară și este cunoscut unui rezonator optic de înaltă frecvență (TMR), în combinație cu un laser, se poate atinge o intensitate mare, care poate avea o frecvență ν 0 (pompând). Pentru pomparea energiei din mijlocul vântului, se pot câștiga două noi vânturi ușoare:

1) puf de natură „zgomot” cu o anumită frecvență ν 1 ;

2) puf cu o frecvență de vânzare cu amănuntul (ν 0 – v 1 ), ca urmare a unei interacțiuni neliniare a vibrațiilor de pompare și a vibrațiilor (zgomot) șuierătoare cu frecvența ν 1 .

În plus, frecvența 1 i (ν 0 – ν 1 ) din cauza frecvențelor înalte ale GTR și pentru toate cele trei fluctuațiiumova hvilovy sincronism: . Cu alte cuvinte, puful ușor este pompat cu frecvența ν 0 pentru zgomot suplimentar suplimentar vântului cu frecvența ν 1 , se transformă în puf cu frecvență (ν 0 - v 1).

Perebudova frecvență viprominyuvannya PGS zdіysnyuєtsya mod prin selectarea orientării unui cristal neliniar cu schimbare dublă cu un mod de împachetare yoga, tobto. schimbați tăietura dintre linia optică și linia rezonatorului pentru aumova hvilovy sincronism. Combinația de frecvențe ν 1 i (ν 0 – ν 1 ), care este ora sincronismului slab al minții.

Pentru implementarea PGS, pot fi alese două scheme:

1) circuit „dublu rezonator”, dacă sunt generate fluctuații, cu frecvențele ν 1 i (ν 0 – ν 1 ) vina într-un ORM, când cheltuiți ORM pentru ei, sunt responsabili, dar mici;

2) un circuit „cu un singur rezonator”, dacă în ORM este generată o singură undă cu o frecvență (ν 0 - v 1).

Ca mediu activ, un cristal se poate vikorate LiNbO 3 (niobat litiu), care este pompat de vibrațiile unui alt IAG armonic: Nd 3+ (λ0,53 μm) această tranziție lină poate fi realizată în intervalul de până la λ3,5 μm la limite de 10%. Colecția de cristale optice cu diferite zone de neliniaritate și transparență permite o tranziție mai bună în regiunea IR de până la 16 µm.

5. Laser conductor

Napіvprovіdnikovіse numesc astfel de lasere cu stare solidă, în care mediul activ (vorbirea de lucru) are cristale vicoase de conductori într-un alt depozit cu inversarea populației pe o tranziție cuantică. Contribuția de top la crearea și perfecționarea unor astfel de lasere a fost făcută de specialiștii noștri N.G.Basov, Zh.I.Alferov și specialiștii lor.

5.1. Principiul dії. La laserele cu semiconductori, pe celelalte tipuri de lasere (inclusiv altele cu stare solidă), tranzițiile indirecte nu sunt între egali energetici izolați de atomi, molecule și ioni, care nu interacționează, ci permit doar puțin.zone energeticecristal. Vipromіnyuvannya (lyumіnestsentsіya) care Generatciya vimushenogo vipromіnyuvannya în napіvprovіdnikah obumovlena cuantice tranzițiile elektronіv iac mіzh energetichnimi rіvnyami Zoni provіdnostі că valentnoї Zoni, așa că mіzh zone rіvnyami Tsikh că rіvnyami domіshkovimi: Go rіven donor - acceptor rіven, zona provіdnostі - rіven acceptor, donor rіven este zona de valență, inclusiv prin oțeluri cu exciton. Zona energetică a pielii pare să fie și mai mare (~10 23 …10 24 ) Numărul de standuri permise. Cioburile de electroni sunt văzute până la fermioni; atunci, de exemplu, valenţă zona poate fi complet sau uneori umplută cu electroni: de la gol, care se schimbă de jos în sus în spatele scării de energie - similar cu distribuția lui Boltzmann în atomi.

În inima viprominyuvannya napіvprovіdnikіv se află prezențaelectroluminiscență. Fotonul este eliberat după act recombinare în electronul de sarcină și „dirka” (un electron din zona de conductivitate ocupă un loc liber în zona de valență), moment în care se arată viabilitatealățimea zonei împrejmuite. Dacă creați o astfel de minte încât electronul și Dirk înainte de recombinare să fie respinși într-o zonă a spațiului pentru o lungă perioadă de timp, iar în acel moment un foton cu o frecvență care este în rezonanță cu o tranziție cuantică va trece prin aceea zona, atunci puteți induce procesul de recombinare un alt foton, în plus, yogo drept înainte, vector polarizare și fază exact aceleași caracteristici ca și primul foton. De exemplu, în bun conductoare („pure”, „fără impurități”), є banda de valență este umplută și banda de conducție este mai mare. În cazul tranzițiilor între zone, pentru a elimina inversarea și eliminarea generației, este necesar să se creeze concentrații neuniforme supralumești de purtători în sarcină: în zona de conducție - electroni și în zona de valență - roci. Pentru acest interval dintre cvasi-râurile din Fermi, este posibilă modificarea lățimii zonei împrejmuite, adică. unul sau celelalte sferturi ale fermei vor fi situate în mijlocul zonelor permise în țară nu mai mult kT în cordoanele lor. Și transmiterea acestei intensități, astfel încât a fost creată virogenitate în apropierea zonei de conducere şi în apropierea zonei de valenţă.

Primele lasere conductoare au fost vicorate cu arseniură de galiu (GaAs), prelucrate în modul pulsat, vibrate în intervalul ІCh și sub răcire intensivă. Investigațiile ulterioare au făcut posibilă realizarea multor îmbunătățiri în fizica și tehnologia laserelor de acest tip, iar în prezent duhoarea este văzută în domeniul vizibil și UV.

Virodzhennia navіvprovіdnik ajunge la yogo strong leguvannya cu o concentrație mare a casei, astfel încât este mai important să se arate puterea casei și nu autoritatea vlašnі navіvprovіdnik. atom de piele donator adăpostește în zona de conducere a cristalului unul dintre electronii lor. Navpaki, atomacceptorcasele sunt umplute cu un electron, care este încapsulat într-un cristal și în apropierea zonei de valență. Virogeniusnnapіvprovіdnik iese, de exemplu, când este introdusGaAsCase Teluru (concentrație 3...5 1018 cm3 ), și virogenulpconductor - case de zinc (concentrație 1019 cm3 ). Depozite de generație ІЧ dozhinakh hvil vіd 0,82 microni până la 0,9 microni. Structuri mai largi, crescând pe căptușeliInP(regiunea ІК λ1...3 µm).

Cristalul conductor al celei mai simple diode laser, care lucrează la „homotranziție” (Fig. 10), poate arăta ca o placă dreptunghiulară subțire. O astfel de plată este în esență optică.hvilevodde poshiryuєtsya vipromіuvannya. Minge de cristal superioarăleguetsyapentru plierepzona, iar în bila inferioară sunt createnregiune. Rezultatul este platpntraversând piaţa mare. Cele două părți (capete) ale cristalului sunt ciobite și lustruite pentru a face planuri paralele netede, care sunt făcute pentru a crea un rezonator optic.- Interferometru Fabry-Perot. Foton Vipadkovy de vipromenuvannya spontan, vyppuscheniya lângă apartamentpntranziție perpendiculară pe vіdbivacham, trecând prin rezonator vdovzh, tranziții de recombinare viklikatime zmushenі, creând fotoni noi și noi cu aceiași parametri, tobto. viprominyuvannya posilyuvatimetsya, generația pohnetsiya. În același timp, prominul laser este modelat pentru o trecere non-unică prin flautul optic și exfoliere de la capete.

Cel mai important tip de pompare în laserele ghidateinjecţiepompând. Cu care particulele active servesc ca o sarcină purtătoare - conductivitate electronică neimportantă de prisos și dirka, iacsunt injectatevpn-Tranziție (mijloc activ), la trecerea printr-un nou curent electric într-o linie dreaptă „directă” cu o deplasare „directă”, care modifică înălțimea barei potențiale. Tse vă permite să creați o transformare directă a energiei electrice (struma) la un nivel vibrațional coerent.

Celelalte moduri de pompare sunt testele electrice (incl.streamerlasere), pomparea cu fascicul de electroni și pomparea optică.

5.2. Laser DHS. Yakshcho roztashuvati mingea este vuzkoy mai marezonă împrejmuită(zonă activă) între două mingi cu o zonă largă împrejmuită, așa-numita.heterostructură. Laserul, care її vikoristovuє, se numește laser peheterostructuri(Laser DHS sau „heterostructură dublă”, DHS- laser). O astfel de structură se stabileşte cândarseniura de galiu(GaAs) șiarseniura de aluminiu-galiu(AlGaAs). Avantajul unor astfel de lasere este situat în partea mică a mingii de mijloc - regiunea activă, unde electronii și dirks sunt delocalizați: pătrunde ușor suplimentar în heterojoncțiuni, iar vibrația va fi plasată în regiunea de putere maximă.

Dacă pe ambele părți ale cristalului laserului DGS, adăugați încă două bile cu un indicator mai mic de rupere a alinierii cu cele centrale, atunci veți ghicighid de luminăstructura, care reduce mai eficient vibrațiile (DGS-lasercu dimineți diferite, dar "heterostructură separată de izolare”, SCHS- laser). Majoritatea laserelor, modelate de deceniile rămase, au fost pregătite singure pentru o astfel de tehnologie. Dezvoltarea optoelectronicii moderne, sony power engineering se datorează îmbunătățirii heterostructurilor cuantice: zocrema. cu „puturi” cuantice, „puncte” cuantice.

5.3. Laser ROS și VRPI. Pentru lasererozpodіlenim zvorotnym svyazka(ROS sau "distribuitepărere”– DFBlaser) în zonap- nla tranziție se aplică un sistem de „trăsuri” în relief transversal, caregrati de difracție. Stelele acestei decizii de a viprominuvannya, doar cu un timp lung, se întorc înapoi la rezonator, iar generația este adusă la ea, deci viprominuvannya. zdіysnyuєtsya stabilіzatsіya dovzhini hvili vipromіnyuvannya (lasere pentru comunicații cu fibră optică de înaltă frecvență).

Napіvprovіdnikovy "sfârșit" laser, scho vipromіnyuє lumină într-o linie dreaptă, perpendicular pe suprafața cristalului i rang laser "cu un rezonator vertical și vibrіvіvannyam superficial" (VRPI-laser, sau "verticalcavitatesuprafaţă- emitând”: VCSElaser);

În miezul activ al unui laser conductor, poate fi atinsă o putere mare (până la 104 cm-1 ), zavdyaki de ce rozmіri element activ P. l. laserul este pornit mic (cavitatea cavitatii este de 50 µm ... 1 mm). Crimă de compactitate, caracteristici ale laserelor conductoare, ușurință de control al intensității modificării mărimii strumului, inerție scăzută (~109 c), CCD ridicat (până la 50%), posibilitatea de regenerare spectrală și o mare gamă de discursuri pentru generare într-un interval spectral larg în UV, vizibil la mijlocul ІCh. În același timp, împreună cu lasere cu gaz, conductorii sunt ventilați cu un nivel clar scăzut de monocromaticitate și coerență a viprominuvannya și nu pot fi vibrați pe diferite dozhins simultan. Laserele cu conductoare pot fi fie monomode, fie multimode (cu o lățime mare a zonei active). Bagatomodovі lasere zastosovutsya în dispoziții liniștite, dacă am nevoie de o tensiune mare în industrie, și nu pune mintea la o mică schimbare. Zonele de aglomerare ale laserelor ghidate sunt: ​​atașamente pentru prelucrarea informațiilor-scanere, imprimante, atașamente optice și alte echipamente, atașamente vibratoare, pomparea altor lasere, pointere laser, fibră optică și tehnologie.

REFERINȚE

  1. Karlov N.V.Prelegeri de electronică cuantică M.: Nauka, 1988. vid. 2, -336p.
  2. Zvelto O.Principiile laserelor M: Mir, 1984, -395s.; A treia vedere. 1990, anii 560; a 4-a vedere. 1998, -540s.
  3. Pikhtin O.M.Electronica optică și cuantică. M: Şcoala Vishcha, 2001. -573s.
  4. Akhmanov S.A., Nikitin S.Yu.Optica fizica. M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 2004. 2nd vid.- 656s.
  5. Malishev V.A.Ambuscadă fizică a tehnologiei laser. M: Școala Vishcha, 200 -543s.
  6. Tarasov L.V.Fizica proceselor în generatoare de vibrații optice coerente. M: Radio și apeluri, 1981, -440s.
  7. Yakovlenko S.I., Evtushenko G.S.Ambuscadă fizică a electronicii cuantice. Tomsk: Vedeți. TGU, 2006. -363p.
  8. Ivanov I.G., Latush E.L., Sem M.F.Laser cu vapori de metal ionic. M .: Şcoala Vishcha, 1990. -256s.
  9. Enciclopedia fizică. La 5 t. M.: „Enciclopedia Rusă”. 1988–1998
  10. Ivanov I.G.Descărcare de gaze și yoga zastosuvannya la fotonică. Ajutor șef. Rostov n/a: Ed. PFU, 2009. -96s.
  11. Dicţionar Enciclopedic Electronică. M: Enciclopedia, 1991. -688s.
  12. Ivanov V.A., Privalov V.Y.Laserele Zastosuvannya în accesorii de mecanică de precizie. Sankt Petersburg: Politehnika, 1993. -216 p.;Golikova E.V., Privalov V.E.Glazura linie Rozrahunok a laserelor, stabilizată prin puncte de referință de iod. Pretipărire nr. 53. St.Petersburg: Institutul de Aparate Analitice al Academiei Ruse de Științe. 1992. -47p.
  13. Kalashnikov S.G.Electricitate. -M.: Fizmatlit. 2003. -624p.
  14. Enciclopedie fizică// Laser chimic.URL: http://femto.com.ua/articles/part_2/4470.html
  15. Kryukov P.G. Impulsuri de femtosecundă. Introducere într-un nou domeniu al fizicii laserului. - M.: Fizmatlit.2008. -208 h.
  16. Yanovsky V. iar în. Optica Express. 2008 Vol. 16. N3, p.2109- 2114 .

Postări asemănatoare
Politica industrială suverană și prezentarea conceptului її Politica industrială suverană și prezentarea conceptului її
Modelarea matematică și prognoza pieței organizate pentru regiune Modelarea matematică și prognoza pieței organizate pentru regiune
Vezi rândurile de dinamică: instantanee și interval Vezi rândurile de dinamică: instantanee și interval
Cele mai discutate
Atașați și fixați laserul Atașați și fixați laserul
Creșterea economică în Franța Creșterea economică în Franța
Conflict etic și axiologic în roboții sociali, susținerea yoga, metode de exprimare Conflict etic și axiologic în roboții sociali, susținerea yoga, metode de exprimare


top