Лазеры с перестройкой частоты

Перестройка частоты излучения в широком диапазоне возможна также в полупроводниковых лазерах и в параметрических генераторах. В последних изменение длины волны генерации осуществляется поворотом кристалла, в котором происходит смешение двух [c.375]

ТИПОВ с непрерывной перестройкой частоты перекрывают широкие (>10 нм в видимой области, 10 см в инфракрасной) спектральные диапазоны, например лазеры на красителях [4, 5], параметрические генераторы [6], лазеры с переворотом спина [7,8] и полупроводниковые диодные лазеры [9,10]. Более ограниченные диапазоны непрерывной перестройки ( 1 ГГц 0,03 СМ ) получены с помощью СО и СОг-лазеров 3 результате перестройки давлением вблизи их основных линий генерации с фиксированными частотами [11]. [c.544]

В качестве источника монохроматического излучения начали применяться лазеры с перестраиваемой частотой, главными из них являются лазеры на полупроводниковых диодах, лазеры с переворотом спина с использованием комбинационного рассеяния и параметрические генераторы. Область перестройки частот у последних обычно наибольшая [1]. Родственными приборами, отличающимися очень высокой чувствительностью, являются оптикоакустические спектрометры, в которых в качестве источника света также используется лазер с перестраиваемой частотой [2]. [c.153]

Очевидно, что эффективное селективное воздействие излучением на вещество может быть осуществлено только с помощью технически совершенных лазеров с плавно перестраиваемой частотой излучения, разработке которых постоянно удел яется большое внимание. В плане применения лазеров очень часто перестройка частоты генерации в пределах отдельных спектрально узких линий излучения активных частиц (атомы, ионы, молекулы) совершенно недостаточна. Необходима непрерывная перестройка частот излучения в значительно более широких диапазонах различных участков спектра. [c.160]

В приборах, предназначенных для измерения атомной флуоресценции, первичный анализатор излучения отсутствует, а вторичным анализатором излучения служит либо светофильтр, либо простой и дешевый монохроматор. Функцию кюветы в атомно-флуорес-центных приборах выполняет атомизатор, обеспечивающий перевод анализируемого образца в состояние атомного пера. В качестве атомизатора применяют пламена, аргоновуто высокочастотную индуктивно-связан-ную плазму, электротермические атомизаторы (нагреваемые электрическими током графитовые трубчатые печи, тигли). Для возбуждения спектров возбуждения атомов чаще всего используют высокоинтенсивные лампы с полым катодом и высокочастотные безэлектродные лампы. В последнее время для возбуждения спектров атомной фосфоресценции применяют лазеры с плавной перестройкой частоты (лазеры на красителях). [c.513]

Для многих целей режим одномодовой генерации достаточен, однако в настоящее время хорошо развиты методы селекции продольных мод и осуществления режима одночастотной генерации. Суть этих методов состоит обычно в подавлении колебаний нежелательных частот. Более или менее узкий резонанс добротности резонатора, который формируется при этом с помощью помещаемых в резонатор различных селектирующих элементов (см. рис. 5.1 г), можно перестраивать по спектру в пределах полосы усиления активной среды, так что в принципе появляется возможность плавной перестройки частоты излучения лазера. [c.167]

Если при достаточно широкой полосе усиления линия генерации лазера уже межмодового частотного интервала Ау, то при перестройке частота генерации может скачком изменяться от од- [c.167]

Получение генерации в лазере на СОг с оптической накачкой в обычных диапазонах около 9,6 и 10,6 мкм (т. е. там, где эффективна генерация и в электроразрядных СОг-лазерах) и при обычных давлениях газа, когда невозможна непрерывная перестройка частоты генерации, конечно, не представляет большого практического интереса. Попытки получить генерацию излучения в других диапазонах спектра привели к разработке нового метода двойной оптической накачки [82], в котором излучение одного лазера накачки возбуждает какое-либо фундаментальное колебание молекулы, а излучение другого стимулирует радиационный переход молекулы с возбуждаемого первым лазером уровня на верхний рабочий уровень нужного лазерного перехода. В описанной выше схеме с накачкой уровня 00° 1 молекул СОг излучением в полосе 10 0—ОГО, а стимуляция перехода 00°1—02°0 (СОг-лазера с длиной волны 10,6 мкм может обеспечить необходимые условия для генерации излучения в диапазоне 14 мкм на переходах в полосе 10°0—ОГО, а стимуляция перехода 00°1—02°0 (СОг-ла-зер, 9,6 мкм) —генерацию вблизи 16 мкм в полосе 02°0—ОГО (см. рис. 5.5). Расчеты [83] показывают, что в последнем случае энергетический к. п. д. т)э 16 мкм-лазера может достигать 6,5% относительно поглощенной энергии излучения НВг-лазера. [c.183]

В лазерной физике — сужение линий генерации лазеров и перестройка частоты их излучения. [c.37]

В последнее время решетки находят применение в молекулярных лазерах для сужения полосы генерации и перестройки частоты, а в некоторых случаях и для вывода излучения из резонатора [65]. Решетка устанавливается в резонаторе по автоколлимационной схеме вместо одного из концевых зеркал, а перестройка длины волны осуществляется поворотом решетки вокруг оси, параллельной штрихам. Излучение выводится либо через второе зеркало, либо через нулевой порядок решетки. [c.65]

В этой области, как легко показать, на сканирование спектра требуется в М раз меньше времени, чем на запись интерферограммы фурье-спектрометром, при одинаковом в обоих случаях разрешении и отношении сигнала к шуму в спектре. Предполагается, конечно, что процесс перестройки лазера по частоте во всем спектральном диапазоне много быстрее, чем время записи одного элемента. [c.188]

В табл. 6.5 представлены важнейшие типы лазеров. При по-МОШ.И некоторых кристаллов можно осуш,ествить удвоение частоты лазерного света. Лазеры на красителях позволяют осуществлять перестройку частоты за счет смены оптических затворов. [c.134]

Переход из возбужденного состояния в невозбужденное приводит к генерации лазерного излучения, которое может происходить в широкой области длин волн, соответствующей разности энергетических состояний уровней. Возможность перестройки лазеров на красителях основана на том, что спектр незаселенных уровней основного состояния довольно широк. Перестройка осуществляется введением в резонатор элемента, селектирующего по длинам волн, например дифракционной решетки, используемой в качестве одного из зеркал. Средняя мощность лазеров составляет 0,1-1 кВт и более, частота повторения лазерных импульсов 10-50 кГц. В лазерах на красителях требуется быстрая прокачка раствора и принятие специальных мер, [c.100]

Лазеры для ЛИФ должны отвечать следующим основным требованиям иметь возможность перестройки линии излучения, обладать узкой спектральной шириной линии генерации, короткой длительностью импульса и высокой спектральной яркостью. Частота повторения импульсов должна быть достаточно высокой, чтобы можно было осуществлять методику накопления сигналов флуоресценции. [c.122]

В настоящее время в России и за рубежом освоен выпуск диодных лазерных спектрометров. Аналитическая установка обычно включает в себя криогенную систему (10-100 К), блок перестройки и стабилизации температуры, блок питания лазера, многоходовую кювету для исследования газовой смеси и референтные газовые кюветы для привязки по частоте и градуировки по концентрации, детекторы ИК-излучения, систему регистрации сигналов и персональный компьютер для управления установкой и обработки данных [58]. [c.241]

ДОЛЖНЫ иметь подходящие системы насосов или компрессоров и регуляторы, обеспечивающие требуемый режим подачи газа. Для всех лазерных процессов полный объем оборудо- вания разделительных устройств .ё завода ожидается много меньшим, чем для традиционных производств, поэтому предполагается, что и капитальные затраты будут значительно меньшими. Лазеры будут наиболее дорогим элементом завода. Цены на лазеры существенно зависят от условий, определяемых технологическим процессом наличие или отсутствие перестройки, контроля н стабилизации частоты излучения. [c.275]

В лазерах на красителях применяют ксантеновые, метиновые, оксазиновые красители, производные оксазола и диазола, кумарины и фталимиды. Р-рители-спирты, глицерин, H2SO4, вода и др. В пределах широких полос излучения красителей возможна плавная перестройка частоты генерации. Лазеры на красителях излучают в диапазоне длин волн 0,34-1,1 мкм при лазерной накачке в непрерывном режиме генерации достигнута выходная мощность 20 Вт, в импульсном режиме-10 Вт при длительности импульса 10 НС. Потенциальное преимущество жидкостей перед др. Л. м.-сочетание высокой плотности активных частиц и высокой оптич. однородности в больших объемах. [c.567]

В устройствах с параметрической генерацией используется лазерное возбуждение и перестройка частоты происходит при изменении температуры. Область перестройки частот этих лазеров и ширина полосы обычно больше, чем для лазеров ПД и ПСКР [3]. [c.33]

Использование в качестве источников света лазеров в этом методе дает следующие преимущества более высокое спектральное разрешение, а следовательно и чувствительность узость лазерной линии излучения быстрая перестройка частоты излучения и ненужность монохроматора. Наиболее целесообразно в абсорбционной спектроскопии использовать непрерывные лазеры. Однако применяют и импульсные лазеры, так iaK их использование позволяет расширить спектральную область источни а света. Для исследования в ближнем УФ и видимом диапазоне используют лазеры на растворах красителей. В ИК-области спектра широко применяют полупроводниковые диодные лазеры. Существуют нелинейные оптические методы, позволяющие получать излучение с разностной (уз = vj - vj) и суммарной (уз = VI + V2) частотами. Если один из лазеров является перестраиваемым, то можно перестраивать частоту излучения V3 как в УФ-, так и в ИК-областях спектра. [c.116]

Метод ЛМР менее универсален, так как он действует пока только в ИК-диапазоне. Кроме того, в этом методе используются одномодовые лазеры со ступенчатой, а не плавной перестройкой частоты генерации. Метод ЛМР может регистрировать только парамагнитные частицы, в то время как абсорбционный метод - любые частицы. Однако чувствительность метода ЛМР значительно выше. Объединение метода ЛМР с ЭПР в одном приборе позволяет определять абсолютные концентрации радикалов с помошью ЭПР, для которого методика измерения абсолютных концентраций уже существует. Метод ЛМР, как и абсорбционный метод с использованием лазеров непрерывного действия, сочетают обычно со струевым реактором, в результате чего получают низкое временное разрешение. Этого временного разрешения хватает для реакций радикалов, однако может оказаться недостаточно для изучения элементарных процессов на микроскопическом уровне. Есть модификация метода ЛМР, позволяющая получать временное разрешение до 10 с, но в этом случае чувствительность метода значительно меньше. [c.129]

Перестраиваемые лазеры на красителях (ПЛК) относятся к наиболее используемому и совершенному типу иерестрапваемых лазеров [6.63]. С использованием различных красителей ПЛК перекрывают диапазон длин воли от 350 им до 1 мкм. Удвоение частоты излучения на нелинейных элементах позволяет распространить диапазон перестройки примерно до 220 нм. Спектральная ширина выходного излучения ПЛК может быть сделана чрезвычайно малой. Сама частота может быть стабилизирована с помощью стандартного приема — активной обратной связи частоты излучения лазера с частотой линии поглощения подходящего элемента или молекулы. В оптимальных условиях ири выборе лазера накачки, излучение которого хорошо совпадает с полосой поглощения выбранного красителя, может быть достигнута эффективность преобразования 1% ири ширине выходного излучения, сравнимой с шириной доплеровского контура. Такие лазеры широко применяются в исследованиях по ЛРИ урана в атомном паре урана. [c.261]

Первый действующий лазер представлял собой твердотельную систему на рубине и был сконструирован Майманом в 1960 г. Это была трехуровневая система, действующая на ионах Сг + в кристалле рубина, в которой использовалась оптическая накачка. В 1961 г. Джовая с сотрудниками создали первый газовый лазер на смеси гелий — неон. С того времени для создания лазеров было использовано много различных веществ— газовых, жидких и твердых. Прямое излучение этих лазеров дает частоты, перекрывающие большую часть видимого и инфракрасного спектральных диапазонов. Ультрафиолетовое лазерное излучение может быть получено на основе эффекта удвоения частоты (который объясняется особыми свойствами нелинейной оптики). На основе органических красителей удается построить лазеры с плавной перестройкой частоты. [c.189]

Мощное узкополосное ДИК-излучение (в данном случае с Агг 30+60 МГц) может быть получено путем использования схемы генератор плюс усилитель [19—21]. В настоящее время разработаны узкополосные импульсные ДИК-лазеры на фторметане с выходной мощностью на уровне мегаватт [22—24]. В работах [20,25] продемонстрирована возможность плавной перестройки частоты узкой линии генерации (30+60 МГц) с длинами волн 496 мкм на 200+460 МГц [20, 25] и 452 мкм на - 350 МГц 20] с помощью соответствующего изменения длины резонатора. Лроблема получения достаточно интенсивного ДИК-излучення, плавно перестраиваемого по частоте в значительно больших пределах, будет, несомненно, решаться и путем развития методов генерации суммарных и разностных частот лри смешении излучения ДИК-лазера и источника перестраиваемого по частоте микроволнового излучения, например, клистрона. Уже сейчас в таких схемах получено ДИК-излучение, перестраиваемое по частоте на десятки ГГц [26, 27]. Что касается дискретной перестройки (генерация на различных переходах), то и в этом и в других ДИК-лазерах она часто обеспечивается перестройкой длины волны излучения лазера накачки. [c.173]

В жидкостных лазерах в качестве активного вещества используют, например, растворы органического хелата трехвалентного европия, излучающего в красной области спектра, хлоралюминие-вого фталоцианита в этиловом спирте, неодима в хлорокиси селена генерирующих в инфракрасной области спектра. Отличительной особенностью жидкостных лазеров является возможность плавной перестройки частоты их излучения. Сдвиг длины волны излучения достигается изменением концентрации активного вещества. [c.42]

В лазерах с активными средами, состоящими из простых молекул органических соединений, генерируется излучение, обусловленное колебательно-вращательными или чисто вращательными молекулярными переходами с длинами волн в средней и далекой инфракрасной областях спектра. В таких лазерах активные средь газообразны, и в некоторых системах возможна генерация излучения при неоптическом возбуждении молекул электронным ударом в электрическом газовом разряде. Электроразрядные лазерь известны давно, хорошо изучены и широко распространены. Лазеры с оптической накачкой появились в 1970 г., и результаты быстро развивающихся с тех пор исследований свидетельствуют об их интересных особенностях и новых по сравнению с электроразряд-ными лазерами возможностях. Прежде всего это относится к непрерывной или дискретной перестройке частоты генерируемого излучения, значительно более ограниченной в случае электрораз-рядных лазеров. [c.161]

Способность молекул органических соединений генерировать излучение и эффективность генерации определяются более или менее благоприятным сочетанием целого ряда их физико-химических свойств, начиная от спектрально-люминесцентных и кончая, например, такими как давление насыщенных паров при заданной температуре. При использовании молекул с подходящим комплексом свойств необходимо также располагать источником накачки, обеспечивающим достаточное для развития и поддержания импульсной или стационарной генерации возбуждение молекул. Весьма важную роль играют безызлучательные внутри- и межмолеку-лярные релаксационные процессы, стремящиеся вернуть возбужденную молекулу в равновесное состояние. Эти процессы могут быть как полезными, так и вредными. В первом случае они способствуют созданию необходимой для генерации инверсии заселенностей пары рабочих уровней лазера, во втором — конкурируют с лазерным переходом. Их вероятность определяется прежде всего числом колебательных степеней свободы в молекулах, т. е. сложностью молекул. От степени сложности молекул, плотности молекулярных колебательно-вращательных состояний и скоростей релаксационных процессов зависит и возможность непрерывной перестройки частоты генерируемого излучения в широком спектральном диапазоне. Многие из молекулярных параметров, знание которых необходимо для выбора органического соединения в качестве потенциальной активной среды лазера, до сих пор неиз- [c.161]

Большую роль в решении этой задачи играют исследования и разработка ИК-лазеров с оптической накачкой. Активными средами таких лазеров могут быть многие органические соединения в газовой фазе, что позволяет получить разнообразные частоты ИК-генерации. Поиск и использование активных сред, способных работать при давлениях 1—3 МПа, когда в результате перекрывания соседних линий излучения из-за столкновительного ушире-иия становится возможной непрерывная перестройка частоты генерации, могут привести к созданию ИК-лазеров с перестраиваемой частотой, свободных от недостатков и трудностей, с которыми связана работа электроразрядных газовых лазеров повышенного давления (неоднородность электрического разряда в газе, оптическая неоднородность активной среды). Оптическая накачка является мягкой , неразрушающей активную среду накачкой, что позволяет использовать в качестве активных сред дорогостоящие вещества (например, обеспечивающие непрерывную перестройку частоты генерации смеси изотопически замещенных молекул одного вида [56, 57]). Наконец, такая накачка может быть весьма селективной, т. е. возбуждать только наиболее благоприятный для генерации на данном переходе исходный уровень, что важно для эффективности лазера и установления механизма генерации. Источниками оптической накачки здесь слул<ат прежде всего известные лазеры ИК-Диапазона спектра, но также лазеры видимого диапазона и даже импульсные лампы. [c.177]

В свою очередь, увеличение энергии излучения при его отстройке в длинноволновую область частично компенсирует уменьшение производительности из-за уменьшения выхода МФД молекул Ср2НС1. На рис. 8.4.11 приведены производительность процесса разделения и селективность а для разных линий генерации С02-лазера. Наблюдается резкий рост а при относительно более плавном спаде производительности. Таким образом, перестройка частоты лазерного излучения помогает найти оптимальное соотношение между производительностью процесса и обогащением конечного продукта. [c.472]

Узкой линией обладают непрерывные ЛПС. Сканирование в них осуществляется магнитным полем. Подробные исследования ширины линии и перестроечных характеристик при разных концентрациях носителей в 1п8Ь, различной настройке, в разных магнитных полях показали, что существует большое разнообразие режимов работы [125]. На одном и том же устройстве в зависимости от юстировки и мощности накачки можно получить непрерывную широкодиапазонную перестройку с мощностью порядка ватта, шириной линии около 100 МГц (3-10 см ) или квази-непрерывную перестройку но модам, как для полупроводниковых лазеров, с меньшей мощностью и много меньшей шириной линии. Во втором случае собственно ширина линии меньше 1 кГц [130]. Нестабильность частоты вызывается в основном вибрациями и составляет 10—12 МГц для установки на виброизолированном столе. Специальная стабилизация с помощью обратной связи по-зволи.па уменьшить нестабильность до 30 кГц, при этом обеспечивалась перестройка частоты, контролируемая и калиброванная по отношению к линиям СО-лазера [125]. Такая абсолютная привязка по частоте особенно ценна, так как перестроечные характеристики нелинейны и различны для разных мод [78, 125, 131, 132]. Непрерывная область перестройки для одной моды составляет около 5 см . С помощью непрерывных ЛПС уже выполнены отличные спектроскопические работы (см. ссылки в [78]). [c.195]

Если излучение двух лазеров с частотами VI и Уг смешивать в нелинейном оитическом кристалле, то ири выполнении условий согласования фаз с высокой эффективностью можно получить излучение с разностной частотой vз==vl — 2- Это означает, что волновые векторы трех волн в кристалле должны быть согласованы в соответствии с условием К = К2 + Кг [64]. Выбирая в качестве второго лазера перестраиваемый, получим перестраиваемую разностную частоту vз. Так, например, Дьюи и Хоккер [65], смешивая в кристалле Ь1ЫЬ0з излучение импульсного лазера на красителях и рубинового лазера, получили инфракрасное излучение мошностью до 6 кВт. Перестройку в инфракрасном диапазоне они выполняли путем перестройки лазера на красителях с одновременным поворотом кристалла ниобата лития для сохранения соответствующих фазовых соотношений. Диапазон перестройки был ограничен интервалом 2—4 мкм вследствие ограниченного выполнения условий согласования фаз в кристалле. [c.262]

Вместо перестройки частоты излучения лазера по молекулярным линиям поглощения часто можно сдвигать молекулярные уровни с помощью внешнего магнитного или электрического поля так, чтобы получить совпадение между линиями генерации с фиксированной частотой и врашательными или вращательно-колебательными переходами [73, 74]. Вращательные уровни парамагнитных молекул, находящихся внутри резонатора лазера, могут быть, например, сдвинуты с помощью эффекта Зеемана при приложении магнитного поля так, что они совпадут с линиями генерации в дальней инфракрасной области, в результате чего возникает резонансное поглощение лазерного излучения. Резонанс фиксируется по уменьшению мощности генерации лазера. Лазерная спектроскопия магнитного резонанса — один из наиболее чувствительных методов обнаружения молекул и свободных радикалов. Впервые этот метод был применен к Ог [75], а впоследствии к другим стабильным молекулам N0, КОг и НгО и свободным радикалам ОН, СН и НСО [76]. [c.264]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология