=)
Информация о работе
Подробнее о работе
Лазеры на самоограниченных переходах
- 19 страниц
- 2020 год
- 0 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Введение 3
1. Понятие лазеров на самоограниченных переходах 4
2. Накачка и инверсия в период ионизационной неравновесности плазмы 5
3. Предельные параметры лазеров 7
4. Конструкция газоразрядных трубок лазера на парах металлов 11
5. “Самоограниченные” лазерные переходы молекул 15
Заключение 17
Список литературы 18
1. Понятие лазеров на самоограниченных переходах
Лазерами на самоограниченных переходах называются системы, инверсная заселенность которых исчезает в результате появления генерации. Такие лазеры могут работать только в импульсно-периодическом режиме. Наиболее типичным представителем этого класса являются газоразрядные лазеры на парах металлов. Генерация в них осуществляется на переходах между электронными уровнями. На рис. 38 изображена схема уровней атома меди — одного из наиболее перспективных рабочих веществ.
До начала разряда практически все атомы находятся в основном состоянии. Заселение электронных уровней осуществляется при протекании импульсного разряда. Максимальная скорость возбуждения имеет место, как правило, для первого резонансного уровня и существенно превышает скорость возбуждения других уровней, в том числе и метастабильных.
...
2. Накачка и инверсия в период ионизационной неравновесности плазмы
Из многих способов накачки газовых лазеров наиболее удобным и распространенным является газоразрядный. Активной средой большинства газовых лазеров является вещество в состоянии плазмы. Для получения инверсии населенностей необходимо, чтобы активная среда была в существенно неравновесном состоянии, то есть, чтобы распределение населенностей по возбужденным уровням значительно отличалось от больцмановского, задаваемого данной электронной температурой Te . В общем случае в плазме различают два типа неравновесности: ионизационную и рекомбинационную [2]. Ионизационной называется такая неравновесность, когда Te в плазме выше равновесной для данной степени ионизации плазмы. Или другими словами, фактическая степень ионизации получается меньше равновесной для данной Te .
...
3. Предельные параметры лазеров
Проведем оценки выходных параметров лазеров на самоограниченных переходах.
Коэффициент полезного действия лазеров является наиболее существенным параметром данного класса лазеров. Именно на основе возможности достижения высокого КПД были разработаны критерии, которым должна удовлетворять схема рабочих уровней и механизм генерации. В первых работах [4] величина КПД для лазера на парах меди (считается одним из наиболее эффективных лазеров среди лазеров на самоограниченных переходах) оценивалась в 23%. Однако, эта оценка основана на том, что, во-первых, метастабильный (нижний рабочий) уровень заселяется только по лазерному каналу, за счет вынужденного излучения. Во-вторых, предполагалось, что населенность верхнего лазерного уровня используется только в процессе лазерной генерации.
...
4. Конструкция газоразрядных трубок лазера на парах металлов
Рис. 2. Отпаянный активный элемент лазера на парах металлов,
где 1 – вакуумный кожух; 2 – электрические вводы; 3 – выходные окна; 4 – электродные узлы; 5 – газоразрядный канал; 6 – теплоизоляционный объем; 7 – узел герметизации На рис.1.2 приведена типичная конструкция отпаянной газоразрядной трубки лазера на парах металлов. Вакуумный кожух 1 газоразрядной трубки изготавливается из оптического кварца. Конструкция кожуха цельнопаянная. В кварцевый кожух ввариваются электрические вводы 2. В качестве электрических вводов 2 используются промышленные заготовки электрических вводов для ламп ИФП-1200 или ИФП-2000. По два ввода на каждый электрод ввариваются в кожух симметрично и соосно с газоразрядным каналом.
...
5. “Самоограниченные” лазерные переходы молекул
На рис.3 показана схема термов молекулы N2 с лазерным переходом на УФ-линии λ337нм между колебательными подуровнями электронного C3Πu-терма (верхнее лазерное состояние «2») и B3Πg-терма (нижнее состояние «1»). Отношение τ2/τ1≈40нс/10мкс<<1. Оказалось, что вследствие малого времени существования инверсии (3…10нс) наилучшим для возбуждения N2-лазера с высоким давлением является разряд поперечного типа по схеме “Блюмляйн”, с “бегущей волной тока” (рис. 5,б).
Разрядная камера состоит из нижней сплошной металлической пластины 1, слоя диэлектрика 2 и верхних металлических пластин: сплошной 3 и секционированной Электродами разряда поперечного типа являются: анодом–боковая поверхность 5 пластины 3, а катодами–поверхность 6 секций При подаче на схему постоянного напряжения U от источника питания происходит зарядка ёмкостных накопителей С1–3 и С1–4 по цепи: дроссель L–диод Д–шунтирующий дроссель Lш.
...
Заключение
Достоинством лазеров на «самоограниченных» переходах является большая средняя мощность (до 102Вт) и высокое усиление α0. В результате лазерный пучок успевает сформироваться за короткое время существования инверсии τг, совершив всего несколько проходов через активную среду, а в т.наз. режиме «сверхизлучения»–всего один проход. Поэтому лазеры на самоограниченных переходах с равным успехом работают при устойчивом и неустойчивом резонаторах, только с одним “задним” зеркалом (с R=1), и даже без резонатора. Среди многочисленных применений лазера на парáх меди выделим накачку лазеров на красителях, обработку материалов, хирургию и др. На базе этого лазера создан лазерный проекционный микроскоп. На “самоограниченных” переходах в атомах работают лазеры на парах золота (λ=312,3нм и 627,8нм), марганца (λ=542…553,8нм), стронция (6,4мкм), инертных газов, а на “самоограниченных” переходах в атомарных ионах–лазеры на парах ртути, бария, кальция, стронция, европия и др.
...
1. Петраш Г.Г. Импульсные газоразрядные лазеры // УФН. – 1971. – Т.105. – №4. – С.645–676
2. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры / М.: Атомиздат. – 1978. – 256 с.
3. Солдатов А.И., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах / Новосибирск: Наука. – 1985. – 151 с.
4. Walter W. T., Solimene N., Piltch M., Gould G. Efficient pulsed gas discharge lasers // IEEE J. Quant. Electr. – 1966. – Vol.2. – №9. – P.474–479.
5. Исаев А. А., Петраш Г. Г. Исследование импульсных газовых лазеров на атом- ных переходах//Тр. ФИАН. – 1975. – T.81. – C.3–87.
6. Исаев А. А., Казарян М. А., Петраш Г. Г. О возможности получения большой средней мощности генерации в видимой области оптического спектра// Кван- товая электроника.– №6(18). – 1973. – C.112–155.
7. Бохан П. А., Соломонов В. И. О механизме генерации ОКГ на парах меди// Квантовая электроника.– №6(18). – 1973. – C.53–57.
8. Исаев А. А., Казарян М. А., Петраш Г. Г. О параметрах, достижимых с лазером на парах меди//Краткие сообщения по физике. – №2. – 1973. – C.27–29.
9. Алаев М. А., Баранов А. И., Верещагин Н. М. и др. Лазер на парах меди с ча- стотой повторения импульсов излучения 100 кГц// Квантовая электроника.– 1976. – T.3. – №5. – C.1134–1136.
10. Fahlen T. S. High pulse rate mode-locked copper laser//IEEE J. Quant. Electr. – 1977. –Vol.13. – №7. – P.546–547.
11. Soldatov A.N. and Fedorov V.F. Repetitively pulsed copper vapor laser operating at maximum pulse repetition rates // Proceedings of International conference on lasers’82. STS Press Mclean. New Orleans. – 1982. – P.478-485.
12. Солдатов А. Н., Федоров В. П. Лазер на парах меди с частотой следования импульсов 230кГц // Известия вузов. Физика. – 1983. – Т.26. – №9. – C.80-84.
13. Воробьев Б.Д., Калинин С.В., Климовский И.И., Костадинов И.К., Крестов В.А., Кубасов В.М., Маразов О.Р. Лазер на парах меди со средней удельной мощностью генерации свыше 1 Вт/см3 // Квантовая электроника. – 1991. – Т.18. – №10. – С.1178–1180.
14. Soldatov A.N. Advances and breakthroughs in metal vapor laser / Russian physics journal. – 1999. – Vol.42. – №8. – P.678-690.
15. Исаев А. А., Казарян М. А., Петраш Г. Г. Эффективный импульсный лазер на парах меди с высокой средней мощностью генерации//Письма в ЖЭТФ. – 1972. – T.16. – Вып.1. – C.40-42.
16. Fowles G. R., Silfvast W. J. High-gain laser transition in lead vapor//Appl. Phys. Lett. – 1965. – Vol.6. – №12. – P.236–237.
17. Gerry E. T. Pulsed molecular-hidrogen laser theory // Appl. Phys. Lett. – 1965. – Vol.7. – №1. – P.6–8.
18. Исаев А. А., Петраш Г. Г. Исследование импульсных газовых лазеров на атомных переходах // Тр. ФИАН. – 1975. – T.81. – C.3–87.
19. Исаев А. А., Ищенко П. П., Петраш Г. Г. Импульсная генерация на переходах с резонансного на метастабильный уровень в парах таллия // Письма в ЖЭТФ. – 1967. – T.6. – №5. – C.619–622. = 6123 A in gold vapor//IEEE J. Quant. Electr.
20. Walter W. T. Pulsed laser action at – 1968. – Vol.4. – №5. – P.355–356.
21. Ва. Cahuzac P., Brochard J.Raies laser dans les vapoursmetalliques//J. Phys., Suppl. – 1969. – Vol.30. – №6. – P.81.
22. Исаев А. А., Петраш Г. Г. Новые линии генерации и сверхсветимости на парах свинца//Письма в ЖЭТФ. – 1969. – T.10. – №4. – C.188–192.
23. Исаев А. А., Казарян М. А., Петраш Г. Г. Новая линия сверхсветимости в парах золота//Краткие сообщения по физике. – 1972. – №1. – C.3.
24. Cahuzas P. Nouvellesraies laser infrarougesdanslesvapour de barium//Phys. Lett. A. – Vol.32. – 1970. – №3. – P.150–151.
25. Baron K. U., Standler B. New visible laser transition in Ba I and Ba II//IEEE J. Quant. Electr. – 1975. – Vol.11. – P.852–853.
26. Cahuzas P. Raies laser infrarougesdans les vapours de terresraresetd'alcalinoterreux//J. Phys. – 1971. – Vol. 32. – №7. – P.499–505.
27. Бохан П. А., Климкин В. М., Прокопьев В. Е. Газовый лазер на ионизированном европии//Письма в ЖЭТФ. – 1973. –T.18. – №2. – C.80–82.
28. Бохан П. А., Климкин В. М., Прокопьев В. Е. и др. Исследование лазера на самоограниченных переходах атома и иона европия // Квантовая электроника. – 1977. – T.4. – №1. – C.152–154.
29. Климкин В. М. Исследование газового лазера на парах иттербия// Квантовая электроника. – 1975. – T.2. – №3. – C.579–584.
30. Маркова С. В., Петраш Г. Г., Черезов В. М. Импульсная генерация на линии 472,2 нм атома висмута // Квантовая электроника. – 1977. – T.4. – №5. – C.1154–1155
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
