V takejto schéme (obr. 1) je spodná laserová úroveň "1" hlavným energetickým táborom pre súbor častíc, horná laserová úroveň "2" je vizuálne efektívnou úrovňou a úroveň "3" je spojená s úroveň "2" s plynulým, nenásilným prechodom, є dopomіzhnym. Optické čerpanie kanálom "1">"3".
Ryža. jeden. Schéma "Tririvnev" s optickým čerpaním
Poznáme dôvod inverzie medzi hodnotami „2“ a „1“. Vzhľadom na štatistické hodnoty sa rovná g1=g2=g3, zapíšeme systém kinetických (bilančných) vyrovnaní pre rovné „3“ a „2“ v stacionárnej blízkosti, ako aj škálovanie pre počet častíc. na rovných:
de n1, n2, n3 - koncentrácia častíc na líniách 1, 2 a 3, Wn1 a Wn3 - hladkosť ukladania a indukované vibrácie na prechodoch medzi úrovňami "1" a "3" pod rozdielom čerpania, indukované vibrácie ako W ; wik - ymovirnіst prechody medzi rovnými, N-externe počet aktívnych častíc v jednotke objemu.
З (2) je možné označiť populáciu rovnajúcu sa n2 a n1 ako funkciu W a tento rozdiel Dn ako
ako znak neexistencie koeficientu pevnosti b0 k súboru častíc na prechode "2"> "1". A, vzlyk b0>0, nutný, vzlyk, tobto. číselník (3) má na svedomí tie pozitívne:
de Wpor - prahový čerpací pomer. Oscilki zavzhd Wpor> 0, potom zvuk viplivaє w32> w21, potom. Schopnosť napumpovať úroveň „2“ s relaxačnými prechodmi z úrovne „3“ má na svedomí schopnosť jogovej relaxácie do stavu „1“.
V rovnaký čas
w32 >>w21 a w32 >>w31, (5)
potom z (3) sa vezme: . І, nareshti, ako W>>w21, potom inverzia Дn bude: Дn?n2?N, teda. na úrovni "2" môžete "vybrať" všetky časti stredu. Je dôležité, aby spіvvіdnoshennia (5) pre frivolnosť relaxácie rivnіv inšpirovali mysle generácie "pіchkіv" (div. Rozdіl 3.1).
V tomto poradí v trojcestnom systéme s optickým čerpaním:
1) inverzia je možná, ak w32>>w21 a maximálne ak w32>>w31;
2) potom obrátenie viny za W>Wthr. virobnitstvo môže mať prahový charakter;
3) pri nízkom w21 sú podložky vytvorené pre režim "lúča" voľného generovania lasera.
Tento pevnolátkový laser je prvým laserom, ktorý spôsobil poškodenie vo viditeľnej oblasti (T. Meiman, 1960). Rubín je syntetický kryštál Al2O3 modifikovaný korund (matrica) s obsahom 0,05 % iónových aktivátorov Cr3 + (koncentrácia iónov ~ 1,6 1019 cm_3) a je označený ako Al2O3: Cr3 +. Rubínový laser je založený na trojriadkovej schéme s OH (obr. 2, a). Laserové hladiny - elektronické hladiny Cr3+: spodná hladina lasera "1" je hlavný výkon mlyna Cr3+ v Al2O3, horná hladina lasera "2" je dlhodobo metastabilná hladina s f2~10_3s. Rovná sa "3a" a "3b" sú dodatočné. Choďte "1" "3a" a "1" "3b" ľahnite si do modrej (l0,41 μm) a "zelenej" (l0,56 μm) časti spektra a sú široké (s Dl ~ 50nm ) obrysy hliny (smugi ).
Ryža. 2. rubínový laser. a) - Diagram energetickej účinnosti pre Cr3+ Al2O3 (korund); (B) - konštrukčná schéma lasera, ktorý pracuje v pulznom režime s Q-spínaním. 1 - rubínové strihanie, 2 - čerpacia lampa, 3 - eliptický vibrátor, 4a - zrkadlo rezonátora, 4b - zrkadlo rezonátora, ktoré obaľuje, moduluje faktor kvality rezonátora, Cn - akumulačný kondenzátor, R - nabíjací odpor, "Kn "svietidlo; indikácie vstupu a výstupu chladiacej vody.
Metóda optického čerpania zaisťuje selektívne osadenie prídavných čiar "3а" a "3b" Cr3+ s kanálom "1">"3" iónmi Cr3+, pričom sú potiahnuté iónmi Cr3+ a zvýraznenie pulznej xenónovej výbojky. Počkáme malú hodinku (~10_8 h) dôjde k nenásilnému prechodu medzi iónmi "3a" a "3b" - na čiare "2". Viditeľná energia sa zároveň premení na rozbitie kryštálovej mriežky. S dostatočnou energiou, viprominácia čerpania dzherel: ak a na prechode "2">"1" inverzia populácií a generovanie viprominionu v červenej oblasti spektra pri l694,3 nm a l692,9 nm. Je prahová hodnota napumpovania s úpravou štatistických váh rovná rovná sa rovná "2" blízko? všetky aktívne častice, ktoré pri čerpaní s l0,56 µm zvyšujú energiu čerpania Epor> 2J / cm 3 (ak je tlak Ppor> 2kW / cm 3 s trevalenciou čerpacieho impulzu f? 10_3c). Takáto vysoká hodnota, ktorá sa investuje do lampy, a rubínový strih napätia na stacionárnom VIN môže viesť k deštrukcii joga, ku ktorej laser pracuje v pulznom režime a pomáha pri intenzívnom chladení vodou.
Laserový obvod je znázornený na obr. 2b. Čerpacia lampa (lampové podvaly) a rubínový účes pre zvýšenie účinnosti čerpania sú v strede valca nariasené s valcovým vnútorným povrchom a peretinou v tvare elipsy a lampa a závit sú nariasené v ohniskách elipsy. V dôsledku toho sa zdá, že všetky vibrácie, ktoré vychádzajú z lampy, sú zamerané na strih. Impulz svetla lampy sa zapáli, keď cez ňu prejde impulz prúdu dráhou k vybitiu akumulačného kondenzátora v momente, keď sú kontakty zatvorené tlačidlom "Kn". V strede bivachy sa čerpá studená voda. Energia laserovej vibrácie v pulze je v dosahu niekoľkých joulov.
Pulzný režim robotického lasera môže byť jeden z nasledujúcich (oddiel 3):
1) režim "voľného generovania" pri nízkej frekvencii opakovania impulzov (zvuk 0,1-10 Hz);
2) Režim "Q-switched", zvuk opto-mechanický. Na obr. 2,b Q-spínanie ORM je vybavené zrkadlovým obalom;
3) režim „synchronizácie režimu“: so šírkou čiary 1011 Hz,
počet neskorých režimov М~102, trivalita pulzu ~10 ps.
Uprostred rubínového lasera: holografické systémy na záznam obrazu, spracovanie materiálov, optické vzdialenosti atď.
V medicíne je široko používaný BeAl2O4:Cr3+ laser (chryzoberyl, legovaný chrómom alebo olexandrit), ktorý sa používa v rozsahu 0,7-0,82 mikrónov.
V našej hodine je vhodné poznať človeka, ako keby nebolo slov "laser" Prote jasne hovorí, že je to tak, dokonca aj málo.
Počas minulého storočia výroby vína poznali lasery rôznych typov širokú škálu smerníc, od medicíny až po digitálne technológie. Čo je teda laser, aký je princíp jogy a prečo je potrebné víno?
čo je laser?
S možnosťou využitia laserov prišiel Albert Einstein, ktorý v roku 1917 publikoval prácu hovoriacu o možnosti využitia elektrónov na generovanie kvanta svetla spievajúceho sveta. Celé sa to volalo immushenim viprominyuvannyam, no posledná hodina bola z technického hľadiska považovaná za nerealizovateľnú.
S rozvojom technických a technologických možností sa však vytvorenie lasera stalo tou správnou hodinou. V roku 1954 získali N. Basov a A. Prokhorov Nobelovu cenu za vytvorenie masera, prvého mikrofluidného generátora, ktorý pracuje na čpavku. A v roku 1960 Američan T. Maiman pripravil prvý kvantový generátor optických zmien, ktorý nazval laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Prídavné zariadenie premieňa energiu na optickú vibráciu tenkej priamosti, tobto. svetelný promin, tok svetelných kvánt (fotónov) vysokej koncentrácie.
Princíp činnosti lasera
Jav, v ktorom je založený laserový robot, sa nazýva indukcia, indukcia, vibrácia média. Atómy spievajúcej reči môžu meniť fotóny pod vplyvom iných fotónov, keď energia fotónu, ktorý je vstreknutý, je spôsobená rovnakým rozdielom medzi energetickými hladinami atómu pred zmenou a po novej.
Vipromineniya fotón je koherentný s tým, čo nazýva viprominyuvannya, tobto. presne podobný prvému fotónu. Cez vojnu sa v strede zdvihne slabý prúd svetla a nie chaoticky, ale priamo daný. Prísľub o pokušení vapingu, ktorý akoby odobral meno laseru, sa ustáli.
Klasifikácia laserov
Svet pozná povahu výkonu laserov, aby videl rozdiel medzi nimi. Za pohľadom sa stanem viditeľnou rečou lasera a môžem byť:
- plyn;
- natívny;
- pevné skupenstvo;
- na voľných elektrónoch.
V súčasnosti bolo vyvinutých niekoľko metód výmeny lasera:
- pomocou elektrického oblúkového výboja v blízkosti plynného média - výboja plynu;
- pre dodatočnú expanziu horúceho plynu a vytvorenie inverznej populácie - plynodynamické;
- za pomoc pri prechode strumy cez napіvprovіdnik іz zbudzhennyam sredovishcha - dіodnі chi іnzhektsіynі;
- dráha optického čerpania média lampou-spalakh, svetelná dióda, ďalší laser;
- dráha elektronicko-promenádového čerpania stredného jadra;
- jadrové čerpanie v prípade nevyhnutnej viprominácie z jadrového reaktora;
- s ďalšími špeciálnymi chemickými reakciami - chemickými lasermi.
Všetky smrad môže mať svoje vlastné zvláštnosti a vіdmіnnostі, zavdyakim vedieť zastosuvannya v rôznych sférach priemyslu.
Praktické využitie laserov
Dnes sa lasery rôznych typov nachádzajú v desiatkach galérií priemyslu, medicíny, IT technológií a ďalších oblastí činnosti. Tri z nich nám pomáhajú:
- výroba a zváranie kovov, plastov a iných materiálov;
- kreslenie obrazu, písanie tohto označenia na povrch plôch;
- vŕtanie príliš tenkých otvorov, presné spracovanie detailov obrúskov-vodičových kryštálov;
- formovanie povlakov pre tvrdé povlaky, naváranie, tenko legovanie povrchov;
- prenos informačných balíkov pre ďalšie vlákno;
- chirurgické operácie vikonannya a iné radostné infúzie;
- kozmetické procedúry na omladenie pleti, odstraňovanie defektných roztokov a iné;
- mierenie na značku rôznych druhov paľby, od šípu po rameno rakety;
- vytvorenie tej víťaznej holografickej metódy;
- zastosuvannya v rôznych vedecky pokročilých robotoch;
- vimiryuvannya vіdstaney, súradnice, schіlnostі pracovné serdovishch, svidostі toky a bohatstvo ďalších parametrіv;
- spustenie chemických reakcií rôznych technologických procesov.
Je to stále trochu priamočiare, pri niektorých laseroch už žmurkajú alebo vedia, že v najbližšej hodine sa rušia.
Inverzia populácie v laseroch sa vytvára iným spôsobom. Najbežnejšie pre víťazstvo je použitie svetla (optické čerpanie), elektrického výboja, elektrického prúdu, chemických reakcií.
Aby bolo možné prepnúť z režimu napájania do režimu generovania svetla, laser, ako v každom generátore, vikoristovuyut zvorotny zv'yazok. Otočný článok v laseri je za pomocou optického rezonátora, ktorým je v najjednoduchšom prípade dvojica paralelných zrkadiel.
Schéma princípu lasera je znázornená na obr. 6. Vaughn pomstiť aktívny prvok, rezonátor, dzherelo čerpanie.
Laser funguje týmto spôsobom. Zadná časť hlavy bola napumpovaná (napríklad vyčerpaná lampa - spala), naliala sa do pracovnej reči (aktívny prvok) lasera, čím sa vytvorila nová populačná inverzia. Potom prevrátený stred začne spontánne prenášať kvantum svetla. Pôsobením spontánneho prebúdzania sa začína proces dočasného prebúdzania svetla. Zavdyaki inverzia populácie procesu nosiť lavínovitý charakter a viesť k exponenciálnemu nárastu svetla. Prúdy svetla, ktoré idú pozdĺž bočných línií, rýchlo prehlušia aktívny prvok bez toho, aby získali výraznú energiu. Súčasne slabý vietor, ktorý stúpa po osi rezonátora, prechádza aktívnym prvkom bez prerušenia a získava energiu bez prerušenia. Zavdyaki k čiastočnému prenosu svetla jedným zo zrkadiel rezonátora, vibrácia dostala meno, uspokojujúce laserové svetlo.
Obr.6. Schematický diagram lasera. 1 aktívny prvok; 2- čerpací systém;
3-optický rezonátor; 4-generované viprominuvannya.
§5. Nástavec a robot hélium-neónového lasera
Obr.7. Schematický diagram hélium-neónového lasera.
jeden). Laser je naskladaný z plynovej výbojky T zavdovki v počte desiatok divas. do 1,5-2m a vnútorný priemer 7-10mm. Skúmavka je naplnená zmiešaným héliom (zákrut ~ 1 mm Hg) a neónom (zákrut ~ 0,1 mm Hg). Konce rúr sú uzavreté planparalelnými sklenenými alebo kremennými doskami P 1 a P 2 inštalovanými pod Brewsterovým rezom na os її. Vytvára lineárnu polarizáciu vibrácií lasera s elektrickým vektorom rovnobežným s rovinou pádu. Zrkadlá S 1 a S 2 sú umiestnené v strede trubice, rozbité zvukom guľovitého tvaru s bohatými guľôčkovými dielektrickými povlakmi. Zápach môže mať vysoké koeficienty vidbittya a prakticky nesvieti na svetle. Prenos zrkadla, cez ktorý je dôležitejšie vstúpiť do vibrácií lasera, sa zvuk stáva 2%, druhý - menej ako 1%. Medzi elektródami trubice sa aplikuje konštantné napätie 1-2 kV. Katóda Pred elektrónkou vám môže byť zima, ale pre zvýšenie výtlačného lúča môžete nainštalovať aj elektrónky s dutou valcovou anódou, ktorej katóda je ohrievaná nízkonapäťovým prúdom lúča. Vybíjanie brnkanie na potrubie, aby sa vetvička desiatky miliampérov. Laser generuje červené svetlo s dlhým vlasom = 632,8 nm a dokáže generovať aj infračervené vibrácie s dlhým vlasom 1,15 a 3,39 mikrónu (obr. 2). Ďalej je potrebné mať matku koncových okien, medzery pre infračervené svetlo a zrkadlo s vysokými koeficientmi osvetlenia v infračervenej oblasti.
2). Lasery sú privedené k vicorácii, aby vytvorili koherentné svetelné vlny. Myšlienka, ktorá bola prvýkrát vynájdená v roku 1957. A.M. Prochorov, N.G. Basovim a nezávisle od nich Ch. Townesom. Na premenu aktívnej reči lasera na generátor svetelného colivingu je potrebné urobiť smerovku. Tse znamená, že časť svetla podporujúceho reč je povinná neustále sa otáčať do zóny aktívnej reči a rozvibrovať vibráciu podpory reči nových a nových atómov. Pre ktoré je aktívna reč umiestnená medzi dvoma zrkadlami S 1 a S 2 (div. Obr. 7), yakі є prvky obráteného spoja. Prejdite svetlo, zaznayuchi bahatorazheny vo forme zrkadiel S 1 a S 2, mnohokrát prešli aktívnou rečou, stačí v dôsledku pocitov prechodov z najvyššej energetickej úrovne „3 do nižšej úrovne “ 1. V blízkosti zrkadla sa nachádza rezonátor, ktorý zabezpečuje prechod svetla (a tým aj silnejší) svetelného toku do aktívneho média. V skutočnom laseri môže byť časť svetla, aby bolo možné ho zosvetliť, uvoľnená z aktívneho média názvu. Metóda Z tsієyu odnієyu z dzerkal, napríklad S 2 hanbiť sa napіvprozorim.
Takýto rezonátor nie je o nič menej pestrofarebný, ale tiež zbiera a monochromatizuje jogu. Pre jednoduchosť stojí za zmienku, že zrkadlá S1 a S2 sú ideálne. Tieto výmeny, rovnobežné s osou valca, prechádzajú aktívnou rečou sem a tam a späť, bez toho, aby niekoľkokrát ohraničovali. Všetky rovnaké, zmena, scho ísť chorý, vreshti-resht, ťahať na stene valca, smrad stúpa alebo vidíte meno. Je zrejmé, že výmeny sú čo najviac silnejšie, že sa rozširujú rovnobežne s osou valca. Toto je vysvetlenie zmeny výmen. Je zrejmé, že nie je možné odstrániť paralelné zmeny. Prečo sa mení difrakcia svetla. Kut razhodzhennya zmena v zásade nemôže byť menšia pre difrakčnú hranicu D, de D- Šírka lúča. Pri najkratších plynových laseroch je však takáto hranica prakticky dosiahnutá.
Teraz je jasné, ako sa prejavuje monochromatizácia svetla. Poď Z- Optická dozhina ak medzi zrkadlami. Yakscho 2 Z= m , tobto na dozhina Z pridáva sa počet nap_vhvil m, potom mierny vietor, viyshovshi vіd S 1 po prejdení tam a späť sa v rovnakej fáze otočte na S 1. Je to taká bolesť vychádzať s tým druhým a všetkými urážlivými pasážami aktívnej reči v priamom a opačnom smere. Nayblizhcha dozhina hvili , čo môže byť rovnaká sila, poznaj svoju myseľ 2 Z=(m 1)( ). Otzhe, = / m, potom Ako a slide boulo ochіkuvat, spіvpadє zі spektrálna oblasť Fabrі-Perot interferometrov. Teraz je lož, že energetické hladiny "3 a " 1 a tie spektrálne čiary, ktoré sa objavujú pri prechodoch medzi nimi, nie sú nekonečne tenké, ale môžu mať koncovú šírku. Je prijateľné, že šírka spektrálnej čiary, ktorá sa mení atómami, je menšia pre rozptýlené zariadenie. Todі z usіh dovzhin hvil, viprom_nyuvanih atómy, mentálne 2 Z= m možno sa uspokojíš len s jedným dlhým vetrom . Taká hvila sa snažiť čo najviac. Tse a vedú k zvuku spektrálnych čiar, ktoré sú generované laserom, takže monochromatizácia svetla.
Hlavné vlastnosti laserového svetelného lúča:
monochromatickosť;
prostorova že timchasova súdržnosť;
vysoká intenzita;
Minimálny rozptyl lúča.
Zavdyaky s vysokou koherenciou hélium-neónový laser, ktorý slúži ako zázračný dzherel neprerušovanej monochromatickej vibrácie pre pokračovanie rôznych interferenčných a difrakčných javov, vytváranie takých nádherných dzherelov svetla, špeciálne vimaga zastosuvannya
Laser (zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia “- „posilnený svetlom dráhou stimulujúcou vibrácie“ alebo optický kvantový generátor – to je špeciálny typ dzherelovej vibrácie s otáčavým zvukom, ktorý rozvibruje telo v takto inverzne osídlenom strede. Princípy fungovania lasera sú založené na výkonelaserové ošetrenie: monochromatickosť a vysoká koherencia (priestor a timchasova). TPokiaľ ide o špecifickosť vylepšenia, často sa uvádza, že existuje malý stupeň variácií (môžete tiež použiť výraz „vysoké narovnanie vylepšenia“), čo vám vo vašej ruke umožňuje hovoriť o vysoká intenzita laserového vylepšenia. Týmto spôsobom, aby sme pochopili princípy fungovania lasera, je potrebné hovoriť o charakteristickom výkone modifikácie lasera a inverzne osídlenom médiu - jednej z troch hlavných zložiek lasera.
spektrum laserového viprominyuvannya. Monochromatickosť.
Jedným z príznakov viprominuvannya bыt-akýkoľvek druh dzherel є jogo spektra. Slnko, rovnako ako osvetlenie, môžu byť použité na výrobu širokej škály vibrácií, okrem prítomnosti komponentov s rôznymi dozhina brkami. Naše oko vníma rovnakú vibráciu, keďže je viac svetla, keďže v novom je intenzita rôznych zložiek približne rovnaká, ale keďže je svetlom ako svetlo (napríklad svetlo nášho Slnka má zelené zložky ).
Laserová dzherela viprominyuvannya, navpaki, môže mať dokonca tenký rozsah. Pre niektorých blízkych možno povedať, že všetky fotóny laserovej vibrácie môžu spôsobiť rovnakú (alebo blízkou) životnosť. Napríklad vývoj rubínového lasera môže mať dlhý vietor 694,3 nm, ktorý ukazuje svetlo červenej farby. Pre neduh blízkej budúcnosti (632,8 nm) je prvým plynovým laserom hélium-neón. Na druhej strane argón-iónový plynový laser môže byť slabý pri 488,0 nm, čo naše oko vníma ako tyrkysovú farbu (v strede je zelená a čierna). Dlhú životnosť môžu vydržať lasery na báze zafíru, legované titánovými iónmi, ktoré ležia v infračervenej oblasti (zvuk blízko vrcholu vetra 800 nm), ktorá je pre ľudí neviditeľná. Deyakі lasery (napríklad napіvprovіdnikovі z difrakčné mriežky, scho zabaliť, ako vihіdne zrkadlo) môžu rebudovuvat dozhina hvili svogo vpromіnyuvannya. Pre všetky lasery sú to však tie, pri ktorých sa hlavná časť energie ich výroby nachádza v úzkej spektrálnej oblasti. Účel výkonu laserového zobrazovania sa nazýva monochromatickosť (grécky: „jedna farba“). Na obr. 1 na ilustráciu sily indukovaného spektra vývoja Sontsya (na úrovni guľôčok vonkajšej atmosféry a na úrovni mora) a navádzacieho lasera spol. Thorlabs.
Ryža. 1. Spektrá modifikácie Sontsya a vodičového lasera.
Úroveň monochromatickosti laserového zvýrazňovania možno charakterizovať spektrálnou šírkou laserovej čiary (šírku je možné nastaviť ako šírku čiary na dlhý čas alebo frekvenciu ako maximálnu intenzitu). Zmeňte šírku spektra tak, aby sa rovnala 1/2 ( FWHM), 1/e chi 1/10 na maximálnu intenzitu. Niektoré moderné laserové zariadenia dosiahli šírku vrcholu vibrácií v kilka kHz, čo zase ukazuje, že šírka laserovej čiary je menšia ako jedna miliarda nanometrov. Pre fahіvtsіv je dôležité, že šírka laserovej čiary môže byť rádovo užšia ako šírka čiary spontánnej vibrácie, čo je jedna z hlavných charakteristík lasera (spárovaná napríklad s luminiscenčnými a superluminiscenčnými lampami) .
Koherencia laserového vylepšenia
Monochromatickosť je dôležitá, ale nie jediná sila laserového zobrazovania. Druhou primárnou silou vo vývoji lasera je jeho koherencia. Začnite hovoriť o priestore a Timchasovej súdržnosti.
Vidíme, že laserový lúč separácií bol úplne priesvitný zrkadlom: polovica energie lúča prešla zrkadlom, druhá polovica prešla a prešla do systému priamo vysielajúcich zrkadiel (obr. 2). Potom sa opäť vytvorí ďalší trs s prvým a potom s ďalším timchasovým zatrimkom. Maximálna hodina smeny, s partiou Introfruvati (Tobto vipromevyuvnya, uhravayvnyy, a nie t_lki yogo Іntensivostі) і zväčšená o hodinu koherentného lasera viprominyvannya, a Proggina Dajdatovogo, ďalšie čoherent cez Schyushniy Vysoká neskorá koherencia dnešných laserov môže presiahnuť kilometer, aj keď nie sú potrebné ďalšie programy (napríklad na laserové spracovanie priemyselných materiálov) na dosiahnutie vysokej priestorovej koherencie laserového lúča.
Laserový lúč môžete rozdeliť aj iným spôsobom: na plochu položte náhradu priesvitného zrkadla, ktoré zobrazuje, ale nie celý lúč, ale len jeho časť (malé 2). Todі posterіgatimetsya vzaєmodіya vpromіnyuvannya, yak poshiryuvalos na rôznych častiach lúča. Maximálna vzdialenosť medzi bodmi lúča, variácia takejto interferencie, sa nazýva maximálna priečna koherencia laserového lúča. Je zrejmé, že pre mnohé lasery sa rozdiel v priečnej koherencii jednoducho rovná priemeru laserového lúča.
Ryža. 2. Pred vysvetlením pochop timchasovo a priestorovú súdržnosť
Kutova rozbіzhnіst of laser vipromіuvannya. Parameter M 2 .
Ako keby sme lúč laserovej vibrácie neohli k paralelným, spustíme nenulový vrchol matky. Minimálny možný rez rozbіzhnosti laseraα d („difrakčná hranica“), v poradí podľa veľkosti, je označená virázou:
α d~ λ /D, (1)
de λ - Dlhovekosť lasera viprominyuvannya, a D - Šírka lúča, čo je šírka lasera. Je ľahké vylepšiť, že pri dlhom vlase 0,5 μm (zelená vibrácia) môže byť šírka laserovej výmeny 5 mm ~10 -4 rad alebo 1/200 stupňov. Bez ohľadu na hodnotu môže byť rozdiel jadra pre niektoré doplnky kritický (napríklad pre laserové zariadenia v bojových satelitných systémoch), črepy nastavujú hornú hranicu dosahu intenzity laserových vibrácií.
Pomocou parametra je možné nastaviť jas laserového lúča M2 . Pri zaostrení Gaussovho lúča dajte čo najmenšiu plochu záplat, ktoré vytvára ideálna šošovka, dobré S . Tá istá šošovka však zaostruje lúč z tohto lasera do oblasti plameňa S 1 > S , parameter M 2 laserové zlepšenie je drahšie:
M2 = S1 / S (2)
Pre najpokročilejšie laserové systémy parameter M2 blízko jednej (zocrema, predám - laser s parametr M2 rovná 1,05). Požadované však matky na uvazі, scho ďaleko od všetkých tried laserov v tento deň môže dosiahnuť nízku hodnotu parametra, ktorý je potrebné chrániť pri výbere triedy lasera pre konkrétnu úlohu.
V krátkosti sme vám predstavili hlavné sily laserového priemyslu. Poďme si teraz popísať hlavné komponenty lasera: jadro s inverznou populáciou, laserový rezonátor, laserové čerpanie a diagram laserových línií.
Stred prevrátenej populácie. Schéma laserového zarovnania. Kvantový výstup.
Hlavný prvok, ktorý transformuje energiu vonkajšieho jadra (elektrickú, energiu nelaserovej vibrácie, energiu aditívneho čerpania lasera) na svetlo, v strede, v ktorom sa vytvára inverzná populácia pari. Pojem „inverzná populácia“ znamená, že jedna časť štruktúrnych častíc média (molekuly, atómy alebo ióny) bola prenesená do excitačného tábora a pre určitý pár energetických hladín týchto častíc (horná a dolná hladina lasera ) na hornej z hľadiska energie na spodnej strane.
Pri prechode stredom obrátenej populácie je vidieť vibráciu, ktorej kvantum dokáže generovať energiu, ktorá je lepšia ako rozdiel v energii dvoch laserových línií, s ktorým časť aktívnych centier (atómov / molekuly / ióny) sa prebudí. Posilnite svoju myseľ, aby ste sa usadili novým kvantom elektromagnetickej vipromonície, ktorá môže vytvoriť rovnakú dlhú agóniu, priamo vpred, fázu a polarizačný tábor, ktorý je prvým kvantom. Týmto spôsobom sa v laseri generuje pakety rovnakých (energeticky rovnakých, koherentných a kolísajúcich v jednom priamom) fotónov (obr. 3), čo znamená hlavnú silu výroby lasera.
Ryža. 3. Generovanie koherentných fotónov v prípade indukovanej vibrácie.
Vytvorte v systéme inverzne osídlený stred, ktorý sa skladá z dvoch rovnakých, ale pre klasického suseda je to nemožné. Takéto lasery môžu znieť trivnevu alebo chotiririvnevu systému, ktorý sa rovná účasti na generovaní lasera. Po prebudení preneste štruktúrnu jednotu média na hornú úroveň, z ktorej sa častice za krátku hodinu uvoľnia na najnižšiu energetickú hodnotu - hornú laserovú úroveň. Pri laserovej generácii sa vyžaruje aj jeden z nižšie položených rivniv - hlavný tábor atómu v trojitej schéme, alebo stredný - v chotiririvne (obr. 4). Chotirohrіvneva schéma viyavlyaєtsya bіlsh perevazhnoyu cez tie scho promіzhny rіven zazvichay populácie nabagato Mensch kіlkіstyu chastinok, nіzh základné mlyn vіdpovіdno stvoriť іnversnu naselenіst (perevischennya číslo zbudzhenih chastinok ku číselné atomіv na spodnej laserový rіvnі) viyavlyaєtsya nabagato prostіshe (pre COB lazernoї generatsії potrіbno povіdomiti seredovischі menej množstvo energie).
Ryža. 4. Tririvnevský a chotirivnevský systém rivniv.
Týmto spôsobom pri generovaní lasera je minimálna hodnota získaného pracovného média energie najdôležitejšou energiou hornej úrovne systému a generovanie je medzi dvoma nižšími úrovňami. Je ohromujúce, že CCD laser je často medzi energetickými nastaveniami rozpadu a energiou laserového prechodu. Toto sa nazýva kvantový výťažok lasera. Varto určuje, ako rozozvučať CCD lasera v elektrických obvodoch niekoľkokrát (a v niektorých prípadoch aj niekoľko desiatokkrát vietor) nižšie ako kvantová frekvencia.
Špecializujem sa na štruktúru energetických čiar laserových vodičov. Pri procese generovania vibračného priemyslu vo vodičových laseroch dochádza k emisii elektrónov z dvoch zón vodiča, protéz pre domy, ktoré tvoria ľahké a priemyselné p - n prechod, medzi týmito zónami na rôznych diódových grafoch sú zničené jedna po druhej. Inverzná populácia v regióne p - n prechod v takýchto laseroch je vytvorený pre tok elektrónov v oblasti prechodu z vodivej zóny n - dilyanki a dirok z valenčnej zóny p - dilyanki. Správy o vodičoch laserov si môžete prečítať v odbornej literatúre.
V dnešných laseroch existujú rôzne metódy vytvárania inverznej populácie alebo čerpania lasera.
Napumpovanie lasera. Spôsoby čerpania.
Aby laser začal generovať vibrácie, je potrebné dodať energiu prvému aktívnemu médiu, aby sa vytvorila nová populačná inverzia. Tento proces sa nazýva laserové čerpanie. Použitie hlavných metód čerpania, stosuvannya taký špecifický laser uložiť vo forme aktívneho média. Takže pre excimerové a iné plynové lasery, ktoré pracujú v pulznom režime (napr. CO2 - laser) je možné rozbiť molekuly laserového média elektrickým výbojom. V nepermanentných plynových laseroch na čerpanie je možné nabiť výboj, ktorý tleje. Pumpovanie vodičových laserov je v dôsledku kolísania napätia až p-n laser prechod pre tverdotіlnih lazerіv mozhna vikoristovuvati nekoherentné Dzherelo vipromіnyuvannya (lampa spal lіnіyku ABO prvku poľa svіtlovipromіnyuyuchih dіodіv) ABO Inshyj lasera dovzhina hvilі yakogo vіdpovіdaє rіznitsі energіy jadro, ktoré zbudzhenogo stanіv domіshkovogo atóm (y tverdotіlnih lasery, jaka zvyčajne laserové Generatciya vinikaє atóm domy, odlišné od mriežkovej matrice - napríklad pre rubínový laser je aktívny dom ión na chróm).
Je zrejmé, že môžeme povedať, že spôsob čerpania lasera závisí od jeho typu a vlastností aktívneho centra generujúceho média. Pre konkrétny typ kožného lasera je spravidla najefektívnejšia pumpovacia metóda, ktorá určuje typ a prevedenie systému dodávky energie do aktívneho média.
laserový rezonátor. Generácia Umovho lasera. Tyčinky a nepriľnavé rezonátory.
Aktívne médium tohto systému na dodávanie energie stále nestačí na generovanie lasera, hoci na ich základe je už možné vyvolať aktívne prílohy (napríklad subsilyuvach alebo superluminiscenčné dzherelo viprominyuvannya). Generácia lasera, tobto. vývoj monochromatického koherentného svetla, obviňovaný len z očividnosti otáčavých článkov, laserového rezonátora.
Najjednoduchším spôsobom je rezonátor dvojica zrkadiel, z ktorých jedno (laserové zrkadlo je vonkajšie) je priesvitné. V opačnom prípade by zrkadlo malo byť spravidla nastavené s koeficientom fermentácie na dlhú dobu generovania, takmer 100% („hluché zrkadlo“), aby sa zabránilo generovaniu lasera „v oboch smeroch“ a na úsporu energie.
Laserový rezonátor zabezpečuje rotáciu časti vibrácie z aktívneho jadra. Tsya Umov je dôležité pre vyniknennya koherentné, že monochromatické vipromonition, sú črepy premenené na stred fotónov, aby vyvolali vibráciu toho istého zo seba pre frekvenciu a fázu fotónov. Je jasné, že kvantum vibrácií, ktoré je opäť obviňované z aktívneho média, bude koherentné z minulosti za rezonátorom. Týmto spôsobom sú charakteristiky výkonu lasera vipprominyuvannya veľmi bezpečné v tom, čo je samotný dizajn a kvalita laserového rezonátora.
Koeficient fermentácie priesvitného zrkadla laserového rezonátora sa volí tak, aby bola zabezpečená maximálna vizuálna intenzita lasera, prípadne z dôvodu technologickej jednoduchosti prípravy. Takže v niektorých vláknových laseroch ako zrkadlo môže byť zrkadlo rozbité rovnomerne odštiepený koniec vláknového svetlovodu.
Zjavnou mentálnou oceľou laserovej generácie je mentálna rovnomernosť optických strát v laserovom rezonátore (vrátane nákladov na výstup vibrácií cez zrkadlá rezonátora) a koeficient zosilnenia vibrácií v aktívnom médiu:
exp( a× 2L) = R1 × R2 × exp( g× 2 l) × X, (3)
de L = dĺžka aktívneho média,a- Koeficient pevnosti v aktívnom médiu, R1 a R2 - koeficient vibrácií zrkadiel rezonátora ag- "" sіrі vtrati v činnej seredovischі (tobto vtrati vipromіnyuvannya, pov'yazanі z fluktuatsіyami schіlnostі, vady laserom seredovischa, rozsіyuvannya vipromіnyuvannya že inshi VD optichnih vtrat scho zumovlyuyut útlm v vipromіnyuvannya prohodzhennі cez seredovische, krіm bezposeredno poglinannya kvantіv vipromіnyuvannya seredovischa atómov). Zostávajúci multiplikátor X »Viktitancia v laserovom putti, inherentná pre laser (Fort, Laser Mozhet Bethi Úvod Špeciálne Predeliyuchiy Elenty, Laser Laser GeneruvAv Impulsey Major Triavosti), pre ~ Vіdstnostі Vіn Dorivnuє 1. Laser Maja Schimatno Svorda nahradiť Svattanniyniyyni">" Objasneni, Ri .
Z parity (3) existuje také pravidlo pre výber laserového zrkadla: ako koeficient posilnenia zlepšenie aktívneho média so zlepšením všetkých nákladov (a- g) × L maliy R1 je vinný buti obranyan skvelý, vzlyk lasing neumrel uvoľnením vibrácií z rezonátora. Ako koeficient sily robiť skvelé, vyzváňajte rozumnejšie zvoliť menšiu hodnotu R1 , Vysoký koeficient fermentácie vedie k zvýšeniu intenzity vibrácií v strede rezonátora, čo je vidieť na životnosti lasera.
Laserový rezonátor bude vyžadovať zarovnanie. Predpokladajme, že rezonátor je zložený z dvoch rovnobežných, ale neupravených zrkadiel (napríklad zložených pod kapotou k sebe). V takomto rezonátore vibrácie prechádzajúce cez aktívne jadro šproty presahujú laser (obr. 5). Rezonátory, v nejakom druhu viprominyuvannya na konci hodiny ísť nad rámec jogy, sa nazývajú nestabilné. Takéto rezonátory sú v takýchto systémoch vikorované (napríklad tvrdé pulzné lasery špeciálnej konštrukcie), ale spravidla sa nestabilita rezonátora v praktických prídavných zariadeniach stráca.
Ryža. 5. Nestabilný rezonátor vyrobený z ružícových zrkadiel; stabilný rezonátor
stacionárny lúč viprominyuvannya v nováčik.
Aby sa zvýšila stabilita rezonátora, podobne ako zrkadlo, vikorista sa sklonil k povrchu, ktorý má byť zasiahnutý. S rovnakými hodnotami polomerov povrchu, ktoré vidíte, sa tento rezonátor javí ako necitlivý na malé poruchy nastavenia, čo vám umožňuje presne požiadať robota pomocou lasera.
Stručne sme popísali minimálnu potrebnú sadu prvkov na vytvorenie lasera a hlavné vlastnosti úpravy lasera.
Ovládať robota
LASERY NA ZÁKLADE KONDENZAČNÉHO JADRA
Vstup
2.2. Rubínový laser
3.2. neodýmový laser
3.7. Vláknové lasery
5. Vodivé lasery
5.1. Princíp dії
5.2. DHS laser
5.3. ROS- a VRPI-laser
LITERATÚRA
Vstup
Lasery sú viditeľné pre lasery založené na rečiach v blízkosti kondenzovanej ocele, ktorej aktívne médium je vytvorené:
1) v pevných telesách - hlavná pozícia v dielektrických kryštáloch a sklách, aktívne častice - kryštály svetla, ionizované atómy a aktinoidy, vzácne zeminy a iné prechodné prvky, a tiež - v kryštáloch, ktoré vedú silu vodiča,
2) v pôvodných oblastiach, do ktorých sa ukladajú aktívne častice - molekuly organických barnacles.
V týchto médiách je za rahunok vina laseraindukcia viprominuvaluprechody (oddiel 1) medzi energetickými hladinami iónov-aktivátorov a molekúl. Vo vodivých štruktúrach existuje tendencia vibrovať v dôsledku rekombinácie voľných elektrónov a dirokov. V prípade plynových laserov (oddiel, časť 4) k inverzii populácie v pevnom stave a konvenčných laseroch dochádza vždy pri prechodoch blízkych hlavnému energetickému stavu aktívnej časti.
Črepy dielektrických kryštálov nevedú elektrický prúd, potom sa pre ne a pre vzácne médiá dosiahne víťazstvo.optické čerpanie čerpanie laserového prechodu na optickú vibráciu (svetlo) z pomocného dzherelu.
Vo vodivých laseroch sa najčastejšie čerpá elektrickým prúdom ( injekciou strum), ktorý preteká cez napіvprovіdnik v priamej priamke, ďalšie typy čerpania: optické čerpanie alebo čerpanie bombardované elektrónmi.
1. Špecifickosť optického čerpania laserového aktívneho média
Dôležitá vlastnosť VIN є її selektívnosť , A zároveň: s výberom dobrého množstva vibrácií VIN je možné rozvibrovať požadovaný kvantový tábor aktívnych častíc. Vieme zabezpečiť maximálnu efektivitu procesu prebúdzania aktívnych častíc optických čerpacích komôr (VIN), výsledkom je aktívna časť kvantového prechodu z energetického stavu. i "na vrchole rozdelenia pre škálu energie prebúdzania táborov" k '. Na čo sa urýchľuje viráza na napätie, viprominácia dzherel VIN, ktorý je pokrytý aktívnymi časticami stredu, ktorý je potrebné vynechať (oddiel, časť 1.9)
. (1)
(1) zadajte frekvenčnú závislosť spektrálnej šírky energie pri výrobe dzherel VIN a funkciu tvaru čiary hliny média, tobto. її zatuchnutosť frekvencie (faktor tvaru).
Je zrejmé, že tuhosť hliny a množstvo napätia, ktoré je ílované, bude maximálne, ak:
1) koncentrácia častíc na stanici i ' bude najväčší, tobto. ВІН je účinný v prípade vysokej hrúbky aktívnych častíc a sám osebe vďaka širokej škále médií – pre médiá, ktoré sú v kondenzovanom stave (pevné látky a šupky);
2) V mlyne TDR boli častice rozdelené za mlynmi s rôznymi hodnotami vnútornej (potenciálnej) energie, ktorá je opísaná Boltzmannovým vzorcom, a samotným: maximálny počet obyvateľov hlavného (nižšieho) energetického mlyna častice a súboru ako celku. Zvіdsi kričí, scho tábor i ' Môže byť hlavným energetickým mlynom časti;
3) pre väčšie celkové krytie energie dzherel VIN (najväčšie Δ Pik ) bazhan matka stred s najväčšími hodnotami koeficientu extinkcie pri kvantovom prechode: (div. f-lu (1,35)) a stupnice proporcionálneho koeficientu Einsteina B k i, a B ki A ki (div., f-lu (1.11, b)), potom je to bazhano, takže do očí bijúci prechod je „prípustný“ aj „rezonančný“;
4) Bazhano, takže šírka spektra vibrácií čerpania dzherel by nebola väčšia ako šírka obrysu ílu aktívnych častíc. Pri samovoľnom nafukovaní lámp sa spravidla nejde do dosahu. Ideálne od prvého pohľadu є“ koherentný ” pumpovanie – pumpovanie monochromatickými laserovými vibráciami, ak celá čiara (celé spektrum) vibrácií VIH „zasiahne“ blízko obrysu hliny. Takýto režim aktivácie sme preskúmali v časti 1.9;
5) je zrejmé, že na účinnosti bude VIN, čím častejšie sú vibrácie spôsobené aktívnymi časticami pre dodatočný kvantový prechod z čerpania požadovanej úrovne. Takže, keďže aktívny stred je kryštál (matrica), legovaný aktívnymi časticami, potom treba matricu zvoliť tak, aby sa neprehýbala, tobto. tak, že matrica by bola "voľba" pre viprominuvannya čerpanie, ktoré zahŕňa ohrev média. Práve v tú hodinu znie najnovšie CCD systému „Dzherelo VIN - aktívne laserové jadro“ ako skvelý svet, účinnosť premeny elektrickej energie, vstrekovania pumpovaného do Dzherelo, je jogo viprominuvannya;
6) V časti 1.9 sa ukázalo, že v kvantovom systéme s dvoma rovnosťami energie pre rovnaké hodnoty intenzity priemyselnej výroby (intenzita optického čerpania) je v zásade nemožné vziať inverziu populácie: pri → ∞, nie je možné odstrániť populačnú inverziu
Aby sa Nakuvnynynyvnyamov І Poverty for Nyomіnvyvnyam, kňučanie pre nyoomіnvіїvnym і, bielenie aktívne hemgietárne rіvnami, pískanie, pískanie dum je dok laserového prechodu laserového prechodu energie (štruktúra) tepla.
2. Kvantové armatúry pre optické čerpanie, ktoré sa používajú pre "trojrozmernú schému"
2.1. Teoretická analýza tripartitnej schémy. V takejto schéme (obr. 1) je spodná laserová úroveň „1“ hlavným energetickým táborom pre súbor častíc, horná laserová úroveň „2“ je vizuálne efektívnou úrovňou a úroveň „3“ spája úroveň „2“ s plynulým, nenásilným prechodom, єdodatočné. Optické čerpanie dіє na kanáli "1" → "3".
Poznáme dôvod inverzie medzi hodnotami „2“ a „1“. Dôležité je, že štatistické úvahy sú rovnaké g 1 = g 2 = g 3 , zapíšme si systém kinetických (rovnovážnych) vyrovnaní pre rovnosti "3" a "2" pre stacionárnu blízkosť, ako aj pomer počtu častíc na rovnosti:
(2)
de n 1, n 2, n 3 – koncentrácia častíc na linkách 1.2 a 3, Wn 1 a Wn 3 – hladkosť hlinky a indukovaného čerpania na prechodoch medzi úrovňami „1“ a „3“ W; wik - imovirnosti prechody medzi rovnými, N
Z (2) môžete poznať počet obyvateľov riek n 2 і n 1
, (3)
ako znak neexistencie koeficient pevnosti a 0 na súbor častíc pri prechode "2"→"1". Za účelomα 0 >0 potrebné, vzlyk, tobto. číselník (3) má na svedomí tie pozitívne:
, (4)
de w dosi - Prahové rіven čerpanie. Bo zavzhd W dosi >0, potom je zvuk jasný, že w 32 > w 21 , potom. schopnosť napumpovať úroveň „2“ relaxačnými prechodmi z úrovne „3“ môže byť väčšia ako schopnosť napumpovať úroveň „2“ do tábora „1“.
V rovnaký čas
w 32 >> w 21 a w 32 >> w 31 , (5)
potom z (3) sa vezme: . Ja, nareshti, yakscho W >> w 21, potom inverzia Δ n bude: Δ n ≈ n 2 ≈ N , potom. na úrovni "2" môžete vyzdvihnúť všetky časti stredu. Je dôležité poznamenať, že spivvіdnennia (5) pre zvláštnosti relaxácie sa rovná inšpirovať mysle k vytvoreniu „pіchkіv“ (div. Razdіl 3.1).
V tomto poradí v trojcestnom systéme s optickým čerpaním:
1) inverzia je možná, takže w 32 >> w 21 maximálne ak w 32 >> w 31;
2) obrátenie viny za W > W dosi , potom. zložiť na nosenie prahový charakter;
3) pre nízke w 21 podložky sú vytvorené pre režim "buk" voľnej generácie lasera.
2.2. Rubínový laser. Tento pevnolátkový laser je prvým laserom, ktorý spôsobil poškodenie vo viditeľnej oblasti (T. Meiman, 1960). Rubín sa nazýva syntetický kryštál A l 2 O 3 v modifikácii korundu (matrice) s domčekom 0,05% iónových aktivátorov Cr3+ (koncentrácia iónov ~1,6∙10 19 cm 3 ), i sa označuje ako A l203: Cr3+ . Rubínový laser je založený na trojriadkovej schéme s OH (obr. 2, a). Laserové linky a elektronické linky Cr3+ : dolný laserový lúč "1" je hlavný výkonový mlyn. Cr3+ v Al203 , horné laserové rebro "2" - dlhodobo metastabilné rebroτ 2 ~ 10 3 S Rivni "3a" a "3b" єdodatočné. Choďte „1“ → „3a“ a „1“ → „3b“ ležia na modrej (λ0,41 μm) a „zelenej“ (λ0,56 μm) časti spektra, i є široké (s Δλ ~ 50nm) k obrysu hliny (smouga).
|
|
|
Ryža. 2. Rubinov laser. (a) – Diagram pomeru energie Cr3+ v Al203 (korund); (b ) - konštruktívna schéma lasera, ktorý pracuje v pulznom režime s Q-spínaním. 1 - rubínový príčesok, 2 - pumpovacia lampa, 3 - eliptický navíjač, 4a - nerezové zrkadlo rezonátora, 4b - zrkadlo rezonátora, čo omotať, modulačný faktor kvality rezonátora, C n - Akumulačný kondenzátor R - nabíjací odpor, " Kn » - tlačidlo na spustenie impulzu prúdu cez lampu; indikácie vstupu a výstupu chladiacej vody. |
Metóda optického čerpania zabezpečuje selektívnu populáciu ďalších riadkov "3a" a "3b" Cr3+ kanál "1"→"3" ióny Cr3+ pri farbení iónmi Cr3+ zlepšenie pulznej xenónovej lampy Potim na krátku hodinu (~10 8 c) dochádza k nenásilnému prechodu týchto iónov z "3a" a "3b" - na čiare "2". Viditeľná energia sa zároveň premení na rozbitie kryštálovej mriežky. S dostatočnou energiou priestoru ρ, vibrácia čerpania dzherel: ak a pri prechode "2" → "1" inverzia populácií a generovanie vibrácií v červenej oblasti spektra pri λ694,3 nm a X 692,9 nm. Prahová hodnota čerpania s úrovňou statických váh rovnajúcou sa "2" je blízka ⅓ všetkých aktívnych častíc, čo pri čerpaní s veľkosťou 0,56 mikrónu zlepšuje energiu impulzu. E póry > 2 J / cm 3 (ak intenzita P pórov > 2 kW / cm 3 s trevalitou, pumpovacím impulzomτ ≈10 3 s ). Takáto vysoká hodnota, ktorá sa investuje do lampy, a rubínový strih napätia na stacionárnom VIN môže viesť k deštrukcii joga, ku ktorej laser pracuje v pulznom režime a pomáha pri intenzívnom chladení vodou.
Laserový obvod je znázornený na obr. 2b. Čerpacia lampa (lampové podvaly) a rubínový účes pre zvýšenie účinnosti čerpania sú v strede valca nariasené s valcovým vnútorným povrchom a peretinou v tvare elipsy a lampa a závit sú nariasené v ohniskách elipsy. V dôsledku toho sa zdá, že všetky vibrácie, ktoré vychádzajú z lampy, sú zamerané na strih. Impulz svetla lampy sa pri prechode cez ňu zapáli pulz prúdu cez dráhu k vybitiu akumulačného kondenzátora v momente zopnutia kontaktov tlačidlom " Kn ". V strede bivachy sa čerpá studená voda. Energia laserovej vibrácie v pulze je v dosahu niekoľkých joulov.
Pulzný režim robotického lasera môže byť jeden z nasledujúcich (oddiel 3):
1) režim "voľnej generácie" pri nízkej frekvencii opakovania impulzov (zvuk 0,1 ... 10 Hz);
2) Režim "Q-switched", zvuk opto-mechanický. Na obr. 2,b Q-spínanie ORM je vybavené zrkadlovým obalom;
3) režim „synchronizácie režimu“: so šírkou čiary Δν ani jeden ~10 11 Hz,
počet neskorých režimov М~10 2 , Trivalita impulzu ~10ps.
Uprostred rubínového lasera: holografické systémy na záznam obrazu, spracovanie materiálov, optické vzdialenosti atď.
Široko zastosovuetsya v medicíne a laser na BeAl204: Cr3+ (chryzoberyl, legovaný chrómom alebo oleksandrit), ktorý viprominyuє v rozmedzí 0,7 ... 0,82 mikrónov.
2.3. Erbієviy optický kvantový senzor. Taký pidsiluvach, tituly sú často „ EDFA “ (skratka ako „ Zosilňovač vlákien dopovaný erbiom “), pracujúci na trojcestnej schéme kvantových prechodov medzi elektronickými tábormi Er 3+ pre kremenné vlákno, legované erbium: Si02:Er3+ (obr. 3, a). Dolný kvantový mlyn "1" - hlavný elektronický mlyn Er 3+ - 4 I 15/2 . Horné kvantové mlyny "2" - skupina spodných pohonov deleného elektronického mlyna 4 I 13/2 . Rozdelenie na množstvo úzko súvisiacich derivátov prostredníctvom súhry iónov Er 3+ z vnútorného kryštálového poľa Si02 (Starkov efekt). Horné ovládanie elektronického mlyna 4 I 13/2 že okremy rіven 4 I 11/2 є dodatočné sa rovná "3a" a "3b".
Pіd dієyu vіpromіnyuvannya nakachuvannya dovzhina hvil 980nm (alebo 1480nm) ioni Er 3+ prejdite zo stanice „1“ na krátkodobé stanice „3a“ alebo „3b“ a potom rýchlymi prechodmi bez vibrácií ( w 32 ~10 6 s –1 ) - v tábore "2", ktorý je kvázi-metastabilný ( w 21 ~10 2 s –1 a τ 2 ~10 ms). V tejto kategórii, vimoga w 32 >> w 21 vykonuєtsya, a na úrovni "2" sa hromadia nahromadené častice, ktorých počet sa pri pohybe úrovne prečerpáva cez її hraničné hodnoty W > W dosi , Presuňte populáciu rovnú "1", tobto. vinikne inverzia populácie a osídlenia na dozhins brká v rozmedzí 1,52 ... 1,57 mikrónov (obr. 3, b). Zdá sa, že prah inverzie sa dosiahne, ak sa jedna tretina častíc preloží na úroveň „2“. Prahová hodnota rіven ВІН- W dosi že frekvenčný výskyt koeficientu zosilnenia je určený štruktúrou vlákna (obr. 3, b), koncentráciou Er 3+ že dozhinoy hvili viprominyuvannya VIN. Účinnosť čerpania a samotné zvýšenie nezvýšeného koeficientu zosilnenia na jedno napätie gerel VIN, na nastavenie pre čerpanie od λ980nm do 11dB m-1 ∙ MW -1 A pre λ1480nm - takmer 6dB m-1 ∙ MW -1 .
Frekvenčný rozsah sily EDFA k tretiemu „vetru priehľadnosti“ kremenného vlákna, spájanie takýchto subsiluvákov ako kompenzátorov pre linkové vstupy súčasných optických liniek (FOCL) s frekvenčným zosilňovaním kanálov (systémov WDM: multiplexovanie s delením vlnovej dĺžky a DWDM: multiplexovanie s hustým delením vlnovej dĺžky ). Predĺženie napájacieho kábla, ktorý sa pumpuje pomocou vodičového lasera, sa dá jednoducho zapnúť na FOCL (obr. 3, c). Použitie dcérskych spoločností erbієvih vlákien vo VOLZ nahrádza technicky bohato poskladanú metódu „regenerácie“ na signál – vidieť slabý signál tejto obnovy jogy.
|
|
|
Ryža. 3. Erbієviy optická kvantová rozvodňa ( EDFA ). a) - schéma energetickej rovnosti Er 3+ na Si02 (quartz), (b) zosilnenie signálu v kremeni s rôznymi prísadami, ( v ) - obvod zapínania napájania FOCL je zjednodušený: 1 - vstupná vibrácia (z prenosovej dráhy), 2 - čerpací vodiaci laser, 3 - multiplexor ( spojka ), 4-EDFA (SiO 2 : Er 3+ vlákno ), 5-optický izolátor, 6-vibrujúci smerom von (do prenosovej dráhy). |
3. Lasery s optickým čerpaním, ktoré sa používajú pre „chotiro-hard schému“.
3.1. Teoretická analýza schémy chotirirіvnevoy. V takejto schéme čiar (obr. 4) je úroveň „0“ hlavným energetickým táborom pre súbor častíc, čiara „1“, viazaná kvantovým prechodom s úrovňou „0“, є spodná hladina lasera a dovgotrivalny riadok "2" є horná laserová línia a rіven "3" je dodatočná. Čerpanie s kanálom "0" → "3".
Poznáme dôvod inverzie medzi hodnotami „2“ a „1“. Pokiaľ ide o štatistické vrtochy, sú si rovní a tiež v čom
ja, (6)
Dovoľte mi napísať zjednodušený systém kinetických čiar pre čiary „3“, „2“ a „1“ pre stacionárne priblíženie, ako aj rýchlosť pre počet častíc na všetkých čiarach:
(7)
de n 0, n 1, n 2, n 3 , - Koncentrácia častíc na čiarach 0,1,2,3; Wn 0 a Wn 3 – hladkosť brúsenia a vyvolané vibrácie pri prechodoch medzi úrovňami „0“ a „3“ W; wik -imovirnosti prechody medzi rovnými, N -Zvýšený počet aktívnych častíc na jednotku obsyagu.
Z (6 a 7) môžete poznať počet obyvateľov riek n 1 a n 2
, (8)
ako indikovať neexistujúci koeficient pevnosti α 0 pri prechode "2"→"1".
Je zrejmé, že koeficient pevnosti bude kladný a maximálny, ak:
. (9)
Zvіdsi je možné urobiť visnovku, čo pre schému chotiirirіvnevoї od VІN, ak si myslíte (6), že (9):
1) inverzia nemá prahovú povahu a je nevyhnutná pre všetky W;
2) intenzita lasera, ktorá je určená laserom (2.14), leží v optickej rýchlosti čerpania Wn 0.
3) vyvážené trojcestnou, choti-rive schémou, ktorá je univerzálnejšia a umožňuje vytvárať populačnú inverziu, ako aj vytvárať impulz, takže je neprerušovaný a generovaný v prípade akéhokoľvek čerpania (ak je silnejšie v ORM).
3.2. neodýmový laser. Laser má kvantový prechod medzi úrovňami elektronickej energie Nd 3+ , generovanie lasera je založené na chiramilínovej schéme s OH (obr. 5). Najpoužívanejšia kryštálová matrica pre ióny Nd 3+ є іtriy-hliníkový granát: Y3Al5012 a legovanie kryštálu sa označuje ako Y3Al5012: Nd3+ alebo YAG: Nd3+. Koncentrácia Nd3+ ktorá nedeformuje YAG kryštál - až 1,5% Nd 3+ є fosfátové a silikátové sklo (napr sklon : Nd 3+ ), kryštály granátu gadolínium-scandium-gálium (GHGG: Nd 3+ ), іtriy-lithіy fluorid- YLiF4:Nd3+ , ortovanadát іtryu, organokovové rodin. Zavdyakiho kubická štruktúra matrice, spektrum luminiscencie IAG môže byť úzke čiary, čo znamená vysoký koeficient sily pevnolátkových neodymových laserov, ktoré je možné použiť v pulznom aj neprerušovanom režime generovania.
Schéma energetickej elektroniky bola zjednodušená Nd 3+ v IAG je znázornená na obr. 5 Spodná laserová čiara "1" 4 I 11/2 najintenzívnejší kvantový prechod Nd 3+ pri dlhom vetre λ1,06 µm expanduje približne o 0,25 eV nad hlavný energetický mlyn "0" - 4 I 9/2 a v normálnych mysliach prakticky neexistujú žiadne populácie (0,01 % populácie hlavného tábora), čo znamená nízky prah generovania lasera. Riven 4 F 3/2 , Hodina života je 0,2 ms, s hornou úrovňou lasera "2". Skupiny rivniv (energetické „zóny“) „3a“… d » hrať úlohu dodatočnej elektronickej úrovne „3“. Optické čerpanie sa vykonáva kanálom „0“ → „3“, smog hliny môže byť dozhini hvil blízko 0,52; 0,58; 0,75; 0,81 a 0,89 mikrónu. Zі stanіv "3a" ... "3 d »Shvidka relaxácia je pozorovaná nenásilnými prechodmi na hornej laserovej stanici "2".
Na čerpanie víťazstva sa používajú kryptónové a xenónové výbojky, halogénové výbojky s prísadami kalužových kovov v plyne, ktoré pripomínajú, ako aj ohrievače. GaAs lasery (λ0,88 µm) a svetelné diódy na báze Ga 1 x Al x As (λ0,81 um) (obr. 6).
Intenzita lasera na YAG: Nd 3+ s dozhinoy whvili?
YAG kryštál má laserovú čiaru Nd 3+ h?ν ani jeden ≈3∙10 12 Hz,), ktorý umožňuje úspešne nastaviť režim synchronizácie neskorého režimu (div., roz. 3.3) M ~ 10 4 a prevziať trivalitu krátkych impulzov blízku 1ps.
Zvýšená koncentrácia iónových aktivátorov v médiách, ako je pentafosfát neodýmu ( NdP5014 ), lítiumtetrafosfát neodýmu ( LiNdP4012 ), že іn., zabepechuє effektivne vypromіnyuvannya napіvprovіdnikovoy laser rádovo v milimetroch, čo vám umožňuje vytvárať miniatúrne moduly, ako sa nazývajú minilasery : vodičový laser - neodýmový laser
Vysoká intenzita vibrácií neodýmového lasera 1,06 μm umožňuje meniť frekvenciu jeho vibrácií pomocou nelineárnych kryštálov. Na generovanie iných a vyšších optických harmonických sa používajú vikoristické kryštály s kvadratickou a kubickou nelineárnou susceptibilitou (dihydrofosforečnan draselný - KDP titanylfosfát draselný - KTP ), s priamymi a (alebo) následnými (kaskádovými) transformáciami. Takže na víťazstvo kryštálov pre neodýmový laser je možné použiť IF-viprominačný krém na základnej frekvencii λ1,06 μm - generovanie 2., 4. a 5. harmonickej s lopatkami vlny. λ0,53 mk; λ0,35 µm, λ0,26 µm a λ0,21 µm (UV ošetrenie) – (obr. 7).
Hlavné oblasti testovania neodýmovým laserom: technologické medicínske inštalácie, experimenty s keramickou laserovou termonukleárnou fúziou, ďalšia rezonančná interakcia s rečou, v systémoch podvodnej veže a spoja (λ0,53 μm), optické spracovanie; spektroskopia, diaľková diagnostika domov v atmosfére (UV-viprominurácia) a iné.
V laseroch, ako je vikózna matrica, ako je dosková matrica (silikátová, boritanová atď.), iné iónové aktivátory môžu úspešne stagnovať: Yb3+, Er3+, Tm3+, Ho3+ s viprominuvannyam v rozsahu 0,9...1,54 µm.
3.3. Rekonštrukcia frekvencie viprominácie v nelineárnom médiu. Fenomén vojny je skladanie frekvencií ľahkých vetrov pri útoku. S rozšíreným svetlom uprostred elektrického poľa, elektromagnetickej vlny E , závisí od použitia atómových elektrónov v rôznych jadrách, tobto. stred je polarizovaný. Polarizácia média je charakterizovaná veľkosťou elektrického dipólového momentu jednotkového objemu - R , spojené s veľkosťou poľa E prostredníctvom dielektrickej citlivosti médiaχ : . Aj keď je pole malé, potom je dielektrická citlivosťχ \u003d χ 0 \u003d Const, s є lineárna funkcia vіd E ; lineárna „optika“).
Ak pri vysokom napätí vibrujúce elektrické pole začne prekračovať hodnotu vnútorného atómového poľa, polarizácia sa stane nelineárnou funkciou. E : Tobto krіm lineárne uložené v E dodanku s malým E , ak môžeme správne s lineárnou optikou, mať výhľad pre R je nelineárny E dodanok („nelineárne "Optika). Výsledkom je, že s rozšírením v strednom sipot, "pumpovanie" s frekvenciou ν 0 і hvilyovym vektorom (de - indikátor lomu stredu), existuje nová hvilya - ďalšia optická harmonika s frekvenciou tohto hvilyového vektora a navíja množstvo harmonických vyšších rádov. Je zrejmé, že energiu čerpania s frekvenciou je efektívnejšie prečerpať novou vlnou s frekvenciou, pretože rýchlosť expanzie týchto dvoch vĺn bude rovnaká, tzn. ako môžem mať zvuk: . Vikonaty tsyu umovu môže vikoristovuyuchi kryštál z dvupromeneniyam, ak sa dve brká rozšíria pod deakim kut k hlavnej optickej osi yogo.
Keď sa dva vetry rozšíria v kryštáli s frekvenciami a vetry vektorov i, krіm kožné harmonické s vetrom, vetry sa generujú v kryštáli s celkovou frekvenciou: , a vietor s rozdielom vo frekvencii. Umov slabý synchronizmus má svoj vzhľad: .
Opisy javu v speváckom zmysle možno vnímať ako generovanie harmonických s koherentným optickým čerpaním nelineárneho kryštálu.
3.4. Lasery, scho zostať na barvnikoch. Lasery na otvory skladacích organických škrupín (vrátane barvníkov: rodamín, kumaríny, oxazoly atď.) v alkoholoch, acetóne a iných maloobchodných predajniach môžu dosiahnuť skupinu natívny laser Môže teda existovať intenzívny smog hliny na VIH a vibrácie v blízkej UV, viditeľnej alebo blízkej IC oblasti spektra. Hlavnou výhodou je široká luminiscenčná čiara (až 50...100nm), ktorá umožňuje plynulo prebudiť pracovnú frekvenciu lasera medzi čiarami.
Elektronické ocele väčších stodolových kolies, ktoré v takýchto laseroch víťazia, sú široké, až 0,1 eV, silné energetické pásy, ktoré sa objavujú ako výsledok skladania stoviek kobaltových a obalových pohonov, ktoré sa pretínajú, produkovať a spravidla bezštruktúrne hliny a luminiscencie. , ako výsledok skladania prechodov, ktoré sa „pretínajú“ medzi takýmito prechodmi (obr. 8, a). Mіzh pіdrіvnyami „v strede“ týchto zón mіtse shvidkі bezvipromіnі prechody z ymovіrnosti w ~10 10 …10 12 s –1 A flexibilita relaxačných prechodov medzi elektronickými mlynmi je o dva alebo tri rády menšia (~ 10 8c-1).
Generácia sa riadi schémou "chotirohrivnevoy" na prechodoch molekuly stodoly zo spodných kolyvalných pohonov prvého excitovaného singletového elektronického mlyna. S1 (obr. 8, a), analógy úrovne „2“ v diagrame na obr. 4 - na horných pohonoch hlavného elektronického mlyna S0 , analógy rovné "1". Analógom úrovne „0“ je spodný pohon hlavného elektronického termoregulátora a analógom prídavnej úrovne „3“ je horná kolóna excitovaného elektronického termoregulátora. 1 .
Úlomky v strede elektronických výrazov môžu prechádzať cez miesto, potom sa obývaná oblasť stala v súlade s Boltzmannovým zákonom: horné „3“ a „1“ sú slabo osídlené a spodné „0“ a „2“ sú silne zaplnené. osídlené. Spіvvіdnіvnіnі pre ріvnіv "0" a "3" pre nich znamená vysokú účinnosť BIN na kanáli "0" → "3" a spіvvіdnіvnіnіnі pre ріvnіv "2" a "1" populácie. , silu tejto generácie na tomto prechode.
Pre elimináciu úzkej línie generovania, ako aj pre možnosť prepuknutia za frekvenciu v rozsahu širokého rozsahu luminiscencie molekúl barvníka sa používa disperzný rezonátor so spektrálne selektívnymi prvkami (hranoly, difrakčné strúhadlá, obr. 8). .) (Obr. 8.)
|
|
Možnosť dlhodobého pobytu uprostred čiary luminiscencie (obr. 8, v ) bez napätia sú označené rýchlymi, nenásilnými prechodmi uprostred elektronických výrazov „2“ a „1“, schopnosťou týchto výrazov meniť schopnosť vyvolať prechody. Takže, keď je rezonátor nastavený na dlhú dobu, medzi čiarami luminiscencie, prechod "2" → "1" je spôsobený vibráciou lasera na prechodoch medzi dvoma druhými fázami "2"ʹ“ a „1 ʹ “, ako výsledok jazdy „2ʹ » pomocou indukčných prechodov je „vymazané“ a „1ʹ » - Dodatkovo je obývané. Prote za rahunok VIN a shvidnye prechody iz susіdnіh podrivnіv sredinі termu populyacii „generuyuchy“ podrivnya „2ʹ »neprerušovane inšpirovaný. Jedna hodina pіdriven "1ʹ » S plynulými prechodmi sa dokonale vyčistí, uvoľní sa v koncovej taške do tábora „0“. V tomto poradí sa celé čerpanie horného elektronického členu „2“ stáva čerpaním prechodu „2ʹ»→«1ʹ » a transformovať na ultrakozmickom monochromatickom laseri vibrujúcom frekvenciou ladenia disperzného rezonátora, pričom túto frekvenciu možno meniť.
Zločin viprominuválnych prechodov S 1 → S 0 ("2" → "1") Existuje množstvo prechodov, ktoré znižujú efektivitu výroby. Tse go: S1 → T1 , ktoré znižujú počet obyvateľov kraja „2ʹ“, prejdite na T 1 →"1", čím sa zvýši počet obyvateľov kraja "1ʹ“ a prejdite na T 1 → T 2 , čo oslniť laser viprominyuvannya.
Na barvnikoch sú dva typy laserov: nesúvislý (lampa) optické čerpanie pre viprominion pulzných lámp a pulzný režim prevádzky; ako aj koherentný čerpanie a industrializácia laserov iných typov (plynných alebo pevných) v kontinuálnej, kvázi-kontinuálnej alebo pulznej prevádzke. Ak je možné v laseri meniť stodoly a je ich viac ako tisíc, potom je možné týmto spôsobom „prekryť“ celú viditeľnú časť oblasti ІХ spektra (0,33 ... 1,8 μm ). V laseroch s koherentným čerpaním, aby sa eliminoval nepretržitý režim, ako je dzherel, je čerpanie iónové. Ar - alebo Kr - Plynové lasery. Na čerpanie stodoly v pulznom režime sa čerpajú plynové lasery N 2 , parné, midi, eximery, ako aj lasery na rubíne a neodýme s viacerými frekvenciami.
Lasery na barvnikoch, majákoch Δν ani jeden ~10 13 Hz a M>10 4 , umožňujú v režime synchronizácie pasívneho režimu (div., divízia 3.3) generovať generovanie ultrakrátkych pulzov vibrácií (τ~10 14 ... 10 13 s).
Špeciálnu skupinu tvoria lasery na barvnikoch z rozpodіlenim zvorotny zvezky (ROS). V laseroch DFB zohráva úlohu rezonátora štruktúra s rozbitým indikátorom a (alebo) silou, ktorá sa periodicky mení. Zvuk sa vytvára v aktívnom médiu pod dvoma lúčmi, ktoré rušia, pumpujú. DFB laser sa vyznačuje úzkou generačnou líniou (~10 2 cm 1 ), aby ste mohli zostať na hraniciach smuga, so silnou cestou, meniť kuta medzi trsmi pumpovania.
Medzi oblasti umiestňovania laserov na jadrách: fotochémia, selektívne čerpanie kvantových staníc v spektroskopii, so separáciou izotopov a iné.
3.5 Laser, ktorý je prevedený na zafír legovaný titánom. Plynulý prechod k dlhovekosti generácie zabezpečuje pevnolátkový laser na korundovom kryštáli aktivovanom titánom ( Al 2 O 3 : Ti 3+), tituly zafíru.
Kožený elektronický mlynček Ti 3+ , sa skladá z veľkého počtu "kolivaných pidurivniv, ktoré sa pretínajú", aby sa vytvorili ešte širšie, pri barvniku nižšie, bezštruktúrne hlinky a luminiscencia ako výsledok skladacieho "prepletania" medzi týmito prechodmi. Použite stred týchto stanіv mіtse shvidki bezvipromіnі prechody z ymovіrnosti w ~10 9 w 1 Okrem toho môže byť stupeň relaxácie medzi elektronickými mlynmi rádovo 10 5 …10 6 s 1 .
Laser na zafíre ležal do skupiny tzv. vibronický Lasel, scho Vіdrіznayuznyyuyu, Shah ї ї ї Соловое Елегтровний ромминое дотовая и имуго з коливина підрівнів (crystalі-ї стойтоки), Raduyaki Laserové Pratsyuє pre Chojiriyvnevoy Schemoy, І Predstavený lasera na Barvnik, Mozdlivі Laasers z generovať v Dіapazі 660 .. 1180 nm. Smuga hlina siaha od 0,49 mikrónov do 0,54 mikrónov. Malá hodina života prebudeného, stanem sa "2" Ti 3+ pracovať s nízkoúčinným lampou čerpaným laserom, ktorý je spravidla vykonávaný neprerušovaným argónovým laserom (488nm a 514,5nm), ďalšou harmonikou neodýmového lasera (530nm) alebo pulzmi vibrujúcimi midi parným laserom ( 510 nm).
Nekonečné výhody zafírového laseru s titánom є bohatším ako chrám umožňujú pumpovanie napätia bez degradácie pracovnej reči a línia luminiscencie sa nehomogénne rozširuje. Výsledkom je, že v režime uzamknutia sa sekvencia impulzov z trivality asi desiatok femtosekúnd (1fs=10 15 c), a s ďalšou kompresiou (stláčaním) impulzov v nelineárnych vláknových svetlovodoch - až 0,6 fs.
3.6. Laser, čo zmeniť, v centrách farbyvannya. Takéto lasery, ako keby vyzerali skôr pevnolátkové lasery, ako vikózne kryštály, ako aktívna reč, zástupné kryštály, ale s centrami fermentácie, názvy F - centrá čo vám umožňuje revidovať ich bdelosť. Laserové materiály pre takéto lasery: fluoridové a chloridové kryštály kovov cínu ( Li, Na, Predtým, Rb ), ako aj fluorid Ca a Sr . Naliatím na ne ionizujúce vibrácie: gama kvantá, vysokoenergetické elektróny, röntgenové a vysoké UV vibrácie, ako aj praženie kryštálov v parách cínového kovu, vedú k ospravedlneniu bodových defektov v kryštálových granátoch, ktoré sa nachádzajú na elektronike. . Prázdne miesto, ktoré zachytilo elektrón, čím vznikol defekt, ktorého elektrónová štruktúra je podobná štruktúre atómu, vody. Takéto plniace centrum môže byť rozmazané vo viditeľnej a UV oblasti spektra.
Schéma generovania lasera na centrách brázdenia je podobná schémam bežných laserov na organických jadrách. Po prvé, generovanie dymového piva v centrách varenia bula otrimana v kryštáloch Cl - Li s pulzným optickým čerpaním. V súčasnosti sa výroba oneskorila vo veľkom počte rôznych stredísk na výrobu zariadení І v pulznom a neprerušovanom režime s koherentným VIN. Perebudova frekvencia viprominyuvannya zdіysnyuєtsya za pomoc disperzných prvkov (hranoly, difrakčné medzery a in.), Ktoré zapadajú do rezonátora. Zlú teplotnú fotostabilitu však zatieňuje široká expozícia takýchto laserov.
3.7. Vláknové lasery. vláknina nazývame laser, rezonátor nejakého druhu impulzov na usporiadanie optického vlákna-vodiča, ktorý je aktívnym jadrom lasera, v ktorom sa generuje vibrácia (obr. 9). Vykoristovuetsya kremenné vlákno legované prvkami vzácnych zemín. Nd, Ho, Er, Tm, Yb ta іn), inak je vlákno pasívne v dôsledku účinku pokúšanej Ramanovej ružice. Vo zvyšku dňa optický rezonátor naplní svetlovod v spodnej časti "breggovskými" otrepami zlomeného indikátora, "pučiacim" na vlákne. Takéto lasery sa nazývajú vlákno "ramanivsky" “lasery. Vibrácie lasera sa rozširujú v strede optického vlákna a k tomu je rezonátor vláknového lasera obdivovaný pre svoju jednoduchosť a zarovnanie. Vláknový laser je možné použiť ako jednofrekvenčné generovanie, tak aj generovanie ultrakrátkych (femtosekundových, pikosekundových) svetelných impulzov.
4. Parametrické generovanie svetla
Parametrické generovanie svetla(PGS) pracuje pod vplyvom laserového optického čerpania v pevných telieskach-kryštáloch, ktoré môžu mať nelineárnu dominanciu, a vyznačuje sa vysokým transformačným koeficientom (desiatky stoviek). U ktorých je možné plynulo meniť frekvenciu vonkajších vibrácií. V speváckom zmysle PGS, ako môžete vidieť prejavy násobenia a skladania frekvencií, môžete vidieť, ako dochádza k generovaniu vibrácií, ktoré sa znovu napájajú, s koherentným optickým pumpovaním nelineárneho kryštálu.
V srdci javu PGS, podobne ako a s viacerými prídavnými frekvenciami, ležia uprostred nelineárne optické javy. Môžeme sa pozrieť na rozdiely, ak so stredným jadrom, ktoré má nelineárny výkon a je známe vysokofrekvenčným optickým rezonátorom (TMR), v kombinácii s laserom môže dosiahnuť vysokú intenzitu, ktorá môže mať frekvenciu ν 0 (napumpovanie). Na načerpanie energie stredu vetra možno vyhrať dva nové ľahké vetry:
1) chmýří „hlukového“ charakteru s určitou frekvenciou ν 1 ;
2) chmýří s maloobchodnou frekvenciou (ν 0 – v 1 ), ako výsledok nelineárnej súhry vibračného pumpovania a vibračného (hlukového) pískania s frekvenciou ν 1 .
Navyše frekvencia 1 i (ν 0 – ν 1 ) kvôli vysokým frekvenciám GTR a pre všetky tri výkyvyumova hvilovy synchronizmus: . Inými slovami, ľahké vlákna sú čerpané s frekvenciou ν 0 pre dodatočný dodatočný hluk vietor s frekvenciou ν 1 , transformovať na chumáč s frekvenciou (ν 0 - v 1).
Perebudova frekvencia viprominyuvannya PGS zdіysnyuєtsya spôsobom výberom orientácie dvojmenného nelineárneho kryštálu so spôsobom jogového balenia, tobto. zmeňte rez medzi optickou linkou a rezonátorovou linkou, aby ste tak urobiliumova hvilovy synchronizmus. Kombinácia frekvencií ν 1 i (ν 0 – ν 1 ), čo je hodina slabého synchronizmu mysle.
Na implementáciu PGS je možné zvoliť dve schémy:
1) obvod „dvojitý rezonátor“, ak sa generujú výkyvy, s frekvenciami ν 1 i (ν 0 – ν 1 ) obviňovať v jednom ORM, keď za nich miniete ORM, sú zodpovední, ale malí;
2) obvod „s jedným rezonátorom“, ak sa v ORM generuje iba jedna vlna s frekvenciou (ν 0 - v 1).
Ako aktívne médium môže kryštál vikorovať LiNbO 3 (niobát lítium), ktorý je napumpovaný vibráciami inej harmonickej IAH: Nd 3+ (λ0,53 μm), že hladký prechod možno dosiahnuť v rozsahu až λ3,5 μm na 10% hraniciach. Kolekcia optických kryštálov s rôznymi oblasťami nelinearity a priehľadnosti umožňuje lepší prechod v IR oblasti až do 16 µm.
5. Vodivé lasery
Napіvprovіdnikovіnazývajú sa také pevnolátkové lasery, v ktorých aktívne médium (pracovná reč) má vikózne kryštály vodičov v inom sklade s inverziou populácie na kvantovom prechode. Najvyšší príspevok k vytvoreniu a dokonalosti takýchto laserov mali naši špecialisti N.G.Basov, Zh.I.Alferov a ich špecialisti.
5.1. Princíp dії. V polovodičových laseroch, na iných typoch laserov (vrátane iných pevnolátkových) nie sú sprostredkované prechody medzi izolovanými energetickými ekvivalentmi atómov, molekúl a iónov, ktoré neinteragujú, ale len nepatrne umožňujúenergetické zónykryštál. Vipromіnyuvannya (lyumіnestsentsіya), ktorý Generatciya vimushenogo vipromіnyuvannya v napіvprovіdnikah obumovlena kvantovej prechody elektronіv jaka mіzh energetichnimi rіvnyami Zoni provіdnostі že valentnoї Zoni, tak i mіzh rіvnyami Tsikhe oblasti, ktoré domіshkovimi rіvnyami: Go rіven donor - akceptorové rіven, provіdnostі zóna - rіven akceptor, darcom rіven je valenčná zóna, vrátane cez excitónové ocele. Energetická zóna pokožky sa zdá byť ešte väčšia (~10 23 …10 24 ) Počet povolených stojanov. Črepy elektrónov sú viditeľné až po fermióny; potom napr. valencia zóna môže byť úplne alebo niekedy vyplnená elektrónmi: od medzery, ktorá sa mení zdola nahor za energetickou stupnicou – podobne ako pri Boltzmannovom rozložení v atómoch.
V srdci viprominyuvannya napіvprovіdnikіv leží prítomnosťelektroluminiscencia. Fotón sa po akte uvoľní rekombinácia v nábojovom elektróne a "dirka" (elektrón zo zóny vodivosti sa uvoľní vo valenčnej zóne), vtedy sa ukáže životaschopnosťšírka oplotenej zóny. Ak vytvoríte takú myseľ, že elektrón a Dirk pred rekombináciou budú v jednej oblasti priestoru na dlhý čas odmietnuté a v tom momente cez to prejde fotón s frekvenciou, ktorá je v rezonancii s kvantovým prechodom oblasť, potom môžete vyvolať proces rekombinácie ďalší fotón, navyše jogo priamo vpred, vektor polarizácia a fáza presne tie isté vlastnosti ako prvý fotón. Napríklad v dobre („čisté“, „bez nečistôt“) vodiče, є valenčné pásmo je vyplnené a vodivé pásmo je väčšie. V prípade medzizónových prechodov, aby sa eliminovala inverzia a eliminácia generovania, je potrebné vytvárať nadpozemské nerovnomerné koncentrácie nosičov v náboji: vo vodivostnej zóne - elektróny a vo valenčnej zóne - dirocky. Pre tento interval medzi kvázi riekami Fermi je možné zmeniť šírku oplotenej zóny, tzn. jedna alebo druhá časť farmy sa už nebude nachádzať v strede povolených zón v krajine kT v ich kordónoch. A tse prenos takej intenzity, že bol vytvorený virogenita v blízkosti vodivej zóny a v blízkosti valenčnej zóny.
Prvé vodivé lasery boli vicored s arzenidom gália (GaAs), spracované v pulznom režime, vibrovali v rozsahu ІCh a za intenzívneho chladenia. Ďalšie výskumy umožnili vykonať mnohé zlepšenia vo fyzike a technológii laserov tohto typu a v súčasnosti je zápach viditeľný vo viditeľnom a UV spektre.
Virodzhennia navіvprovіdnik dosiahnuť Yogo silné leguvannya s vysokou koncentráciou domu, takže je dôležitejšie ukázať silu domu, a nie autoritu vlašnі navіvprovіdnik. atóm kože darcu domy v zóne vedenia kryštálu jeden z ich elektrónov. Navpaki, atómakceptordomy sú naplnené jedným elektrónom, ktorý je obalený v kryštáli a blízko valenčnej zóny. Virogeniusnnapіvprovіdnik vyjde napríklad pri zadaníGaAsTelurské domy (koncentrácia 3...5 1018 cm3 ) a virogénpvodič - zinkové domy (koncentrácia 1019 cm3 ). Generačné sklady ІЧ dozhinakh hvil vіd 0,82 mikrónu až 0,9 mikrónu. Širšie štruktúry, rastúce na obkladochInP(oblasť ІК λ1...3 um).
Vodivý kryštál najjednoduchšej laserovej diódy, ktorý pracuje na „homojunkcii“ (obr. 10), vyzerá ako tenká obdĺžniková platňa. Takáto platba je v podstate optická.hvilevodde poshiryuєtsya vipromіuvannya. Horná krištáľová guľaleguetsyana skladaniepoblasti a v spodnej guli sú vytvorenénregiónu. Výsledok je plochýpnprechod cez veľké námestie. Dve strany (konce) kryštálu sú štiepané a leštené, aby vytvorili hladké rovnobežné roviny, ktoré sú vyrobené tak, aby vytvorili optický rezonátor- Fabry-Perotov interferometer. Vipádkový fotón spontánnej vibrácie, uvoľnenie v blízkosti bytupnprechod kolmý na vіdbivacham, prechádzajúci vdovzh rezonátor, viklikatime zmushenі rekombinačné prechody, vytváranie nových a nových fotónov s týmito rovnakými parametrami, tobto. viprominyuvannya posilyuvatimetsya, pochnetsiya generácie. Zároveň je laserový promin tvarovaný pre rachunok nejednotného priechodu pozdĺž optickej flauty a výdychu z koncov.
Najdôležitejší typ čerpania v riadených laserochinjekciounapumpovanie. S ktorými aktívne častice slúžia ako voľne prenášajúci náboj - nadbytočná nedôležitá elektronická vodivosť a dirka, yaksú injekčne podávanévpn-Prechod (aktívny stred), pri prechode novým elektrickým prúdom do „priamej“ priamky s „priamym“ posunom, čím sa mení výška potenciálovej tyče. Tse umožňuje vytvárať priamu premenu elektrickej energie (struma) na koherentnej vibračnej úrovni.
Ďalšími spôsobmi čerpania sú elektrické testy (vrát.streamerlasery), čerpanie elektrónovým lúčom a optické čerpanie.
5.2. DHS laser. Yakshcho roztashuvati loptu іz väčší vuzkoyoplotený areál(aktívna plocha) medzi dvoma loptami so širokou ohradenou zónou, tzv.heteroštruktúra. Laser, ktorý je vikoristovuє, sa nazýva laser naheteroštruktúry(DHS laser alebo „dvojitá heteroštruktúra”, DHS- laser). Takáto štruktúra sa zriaďuje vtedyarzenid gália(GaAs) aarzenid hlinitý a gália(AlGaAs). Výhoda takýchto laserov spočíva v malej časti strednej sféry - aktívnej oblasti, kde sú delokalizované elektróny a dirky: ľahko a dodatočne zasiahne heteroprechody a vibrácia bude umiestnená v oblasti maximálnej sily.
Ak sa na oboch stranách kryštálu DHS laseru pridajú dve guľôčky s menším indikátorom prerušenia čiar s centrálnymi, potom sa to stane predvídateľnýmsvetlovodštruktúra, ktorá účinnejšie znižuje vibrácie (DGS-lasers rôznymi ránami, ale "oddelená väzobná heteroštruktúra“, SCHS- laser). Väčšina laserov, tvarovaných v zostávajúcich desaťročiach, bola pre takúto technológiu pripravená sama. Rozvoj modernej optoelektroniky, elektroenergetiky Sony je spôsobený zlepšením kvantových heteroštruktúr: zocrema. s kvantovými „studňami“, kvantovými „bodkami“.
5.3. ROS- a VRPI-laser. Pre laseryrozpodіlenim zvorotnym svyazka(ROS alebo "distribuovanýspätná väzba” DFBlaser) v oblastip- nna prechod je aplikovaný systém priečnych reliéfnych „ťahov“, ktorýgrati difrakcia. Hviezdy tohto rozhodnutia viprominuvannya, len s jednou dlhou chvíľu, otočte späť na rezonátor, a generácia je privedená k tomu, takže viprominuvannya. zdіysnyuєtsya stabilіzatsіya dovzhini hvili vipromіnyuvannya (lasery pre vysokofrekvenčnú komunikáciu z optických vlákien).
Napіvprovіdnikovy "koncový" laser, scho vipromіnyuє svetlo v priamke, kolmé na povrch kryštálu i radí laser "s vertikálnym rezonátorom a povrchovým vibrіvіvannyam" (VRPI-laser, alebo "vertikálnedutinapovrch- vyžarovanie”: VCSElaser);
V aktívnom jadre vodičového lasera možno dosiahnuť veľkú silu (až 104 cm-1 ), zavdyaki prečo rozmіri aktívny prvok P. l. laser je zapnutý malý (dutina dutiny je 50 µm ... 1 mm). Crim kompaktnosti, vlastnosti vodivých laserov, jednoduchosť ovládania intenzity zmeny veľkosti brnenia, nízka zotrvačnosť (~109 c), vysoký CCD (až 50%), možnosť spektrálnej regenerácie a veľký výber prejavov pre generovanie v širokom spektrálnom rozsahu v UV, viditeľné do stredu ІCh. Súčasne, spárované s plynovými lasermi, sú vodiče vetrané so zreteľne nízkou úrovňou monochromatickosti a koherencie viprominuvannya a nemôžu byť vibrované na rôznych dozhins naraz. Vodičové lasery môžu byť buď jednorežimové alebo multimódové (s veľkou šírkou aktívnej zóny). Bagatomodovі lasery zastosovuyutsya v pokojných náladách, ak potrebujem vybudovať vysoké napätie v priemysle, a nedávajte myseľ malé razbіzhnosti zmeny. Oblasti preťaženia navádzaných laserov sú: nástavce na spracovanie informácií - skenery, tlačiarne, optické nástavce a iné zariadenia, vibračné nástavce, čerpanie iných laserov, laserové ukazovátka, vláknová optika a technika.
LITERATÚRA
- Karlov N.V.Prednášky o kvantovej elektronike M.: Nauka, 1988. 2. vid., -336s.
- Zvelto O.Princípy laserov M: Mir, 1984, -395s.; 3. pohľad. 1990, 560. roky; 4. pohľad. 1998, -540.
- Pikhtin O.M.Optická a kvantová elektronika. M: Vishcha school, 2001. -573s.
- Akhmanov S.A., Nikitin S.Yu.Fyzikálna optika. M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 2004. 2. vid.- 656s.
- Malishev V.A.Fyzický prepad laserovej technológie. M: Vishcha school, 200 -543s.
- Tarasov L.V.Fyzika procesov v koherentných generátoroch optických vibrácií. M: Rádio a hovory, 1981, -440-te roky.
- Yakovlenko S.I., Evtushenko G.S.Fyzikálny prepad kvantovej elektroniky. Tomsk: Pohľad. TGU, 2006. -363 s.
- Ivanov I.G., Latush E.L., Sem M.F.Iónové lasery z kovových pár. M .: Škola Vishcha, 1990. -256 rokov.
- Fyzická encyklopédia. V 5 t. M.: "Ruská encyklopédia". 1988–1998
- Ivanov I.G.Výboj plynu a jóga zastosuvannya pri fotonike. Pomocník hlavy. Rostov n / a: Ed. PFU, 2009. -96s.
- Elektronický encyklopedický slovník. M: Encyklopédia, 1991. -688s.
- Ivanov V.A., Privalov V.Y.Zastosuvannya lasery v príslušenstve presnej mechaniky. Petrohrad: Politehnika, 1993. -216 s.;Golikova E.V., Privalov V.E.Rozrahunok líniové zasklenie laserom, stabilizované jódovými referenčnými bodmi. Predtlač č.53. Petrohrad: Ústav analytických zariadení Ruskej akadémie vied. 1992. -47s.
- Kalašnikov S.G.Elektrina. -M.: Fizmatlit. 2003. -624 s.
- Fyzikálna encyklopédia// Chemický laser.URL: http://femto.com.ua/articles/part_2/4470.html
- Kryukov P.G. Femtosekundové impulzy. Úvod do novej oblasti laserovej fyziky. - M.: Fizmatlit.2008. -208 h.
- Yanovsky V. a in. Optika Express. 2008 Vol. 16. N3, P.2109- 2114 .
- V kontakte s 0
- Google Plus 0
- OK 0
- Facebook 0
