Некоторые свойства лазеров

Некоторые свойства лазеров [c.543]

Применение узкополосных перестраиваемых лазеров сделало возможным проведение таких атомно-абсорбционных измерений, которые по меньшей мере трудны, если вообще выполнимы, с традиционной лампой с полым катодом. Действительно, эта глава содержала бы всего один-два раздела, если узкополосный перестраиваемый лазер рассматривать просто как замену относительно недорогих ламп с полым катодом. Однако в данной главе после рассмотрения некоторых уникальных свойств лазеров будет сделан обзор того, каким образом лазер до сих пор использовался в атомно-абсорбционной спектроскопии и как его можно использовать в будущем, что стимулирует читателя находить все новые его применения. [c.136]

Некоторые типы лазеров могут давать импульсы оптической энергии, обладающие очень высокой пиковой мощностью, узкой полосой, малой длительностью и распространяющиеся с низкой угловой расходимостью. Лазеры с такими свойствами являются почти идеальными приборами для зондирования окружающей среды, но они должны также работать при высокой частоте повторения, чтобы выполнить многие операции с борта летательных аппаратов и работы по исследованию атмосферы, когда принятый сигнал оказывается очень слабым. [c.343]

С появлением в начале 60-х годов лазеров, которые давали интенсивное когерентное монохроматическое излучение, появилась возможность использовать для измерения размера частиц время-корреляционные функции. Последние — способ описания флуктуаций некоторого свойства (в данном случае числа испущенных фотонов) методами статистической механики. Такой анализ требует когерентного монохроматического излучения и исследует флуктуации последнего, связанные со случайным перемещением светорассеивающих центров в малом объеме, что дает информацию о коэффициенте диффузии таких центров. [c.193]

В настоящее время лазеры широко используются в науке и промышленности. Они начинают решительно проникать и в повседневную жизнь, находя применение в сканерах чековых аппаратов супермаркетов, в воспроизведении с видео- и компакт-дисков. В связи с такими замечательными свойствами лазерного излучения, как монохроматичность, высокая интенсивность, короткая длительность импульса, применение их в фотохимических исследованиях в последнее время значительно возросло. Лазерные методы, используемые в экспериментальной фотохимии, обсуждаются в гл. 7. Само действие лазера основано на фотохимических процессах, обсуждаемых в этой и предыдущих главах. Поэтому стоит закончить данную главу кратким обзором некоторых важных классов лазеров на фотохимическом языке. [c.141]

Важным свойством лазерного излучения является высокая монохроматичность, получающаяся вследствие многократного прохождения пучка света через резонатор лазера. В случае лазера с синхронизацией мод спектральная ширина может стремиться к предельному значению ширины, определяемому соотношением неопределенности (ср. со с. 51), вследствие конечной длительности импульса. Наибольшая монохроматичность излучения (порядка 1 к 10 ) обычно достигается у непрерывных лазеров. В некоторых лазерных средах может быть несколько переходов, как, например, в аргоновом ионном лазере, или действующий переход может давать широкую полосу флуоресценции, как в лазере на красителях. В этих случаях можно добиться селекции по длинам волн, заменяя пол- [c.183]

Чтобы некоторую систему можно было использовать для получения лазерного излучения, она должна иметь по крайней мере три, а предпочтительнее четыре или больше энергетических уровня, обладающие особыми свойствами. Схемы таких уровней показаны на рис. 8.10. В трехуровневой системе низшее энергетическое состояние (1) опустошается в результате некоторого процесса возбуждения, который мы условно обозначим как стадия а (он может представлять собой поглощение излучения, электрический разряд или какой-либо иной процесс). Состояние (3) заселяется через состояние (2) обычно в ходе безызлучательного процесса, обозначаемого как стадия Ь. Если стадии а и протекают быстрее, чем испускание из состояния (3), то в системе может создаться инверсная заселенность Ыз/М1. Это позволяет получить лазерное излучение (стадия с). Лазер с трехуровневой схемой действия требует большой мощности накачки для получения инверсной заселенности. В лазерах с четырехуровневой схемой оба состояния, [c.188]

Диоксид углерода — классическая активная среда уже реализованных лазеров нескольких диапазонов ИК-спектра (табл. 5.2), потенциальные возможности которой в этом отношении, вероятно, еще не исчерпаны [72]. Спектрально-люминесцентные свойства этой молекулы хорошо изучены, поэтому действие лазеров на СО2 с оптической накачкой как в этой, так и в некоторых других схемах уместно рассмотреть несколько подробнее. [c.179]

Лазерное излучение обладает уникальными свойствами [5] — монохроматичностью и когерентностью. Это значит, что волны, идущие от всех атомов и молекул, находятся в одной и той же фазе (что не характерно для излучения обычных источников). Частично благодаря когерентности коллимированный поток лазерного излучения мало расходится при распространении. Это позволяет концентрировать большое количество энергии на небольшой мишени, находящейся даже на значительном расстоянии. Излучение некоторых лазеров частично или полностью поляризовано. [c.30]

Можно предположить, что чем больше активных примесей входит в состав фосфора, тем сильнее люминесценция. Однако это не так если примеси расположены слишком близко друг к другу, то по мере увеличения их концентрации яркость люминесценции понижается. Очень часто оптимальная концентрация активаторов лежит в пределах 0,1—0,001%, хотя в некоторых случаях она может быть и меньше. Пример чувствительности этих систем к присутствию примесей — отравление фосфоров. Необходимо отметить, что механизм действия ядов мон ет быть аналогичен или по крайней мере близок механизму, определяющему влияние примесей на работу лазеров, или влияние рекомбинационных центров на свойства полупроводников. Это неудивительно, потому что многие известные фосфоры являются полупроводниками или изоляторами с существенно тем же электронным поведением. Особенно эффективными ядами для фосфоров являются парамагнитные ионы. Так, 10" % никеля, железа, хрома или меди снижают интенсивность люминесценции ряда фосфоров на основе окислов немагнитные примеси при тех же концентрациях такого влияния не оказывают. Никель, содержащийся в количестве 0,01% в фосфоре ZnS, активированном серебром, почти полностью подавляет люминесценцию 2-10 % никеля, содержащегося в ZnS, активированном медью, также оказывает существенное влияние на интенсивность фосфоресценции. [c.36]

Порфирины в фотодинамической терапии рака. В настоящее время порфирины вызывают большой интерес как весьма перспективные средства в терапии злокачественных новообразований. В течение последних десятилетий сформировался соответствующий клинический подход, именуемый фотодинамической терапией (ФДТ). Метод ФДТ раковых опухолей появился в конце 1970-х годов. В его основе заложено свойство раковой клетки концентрировать некоторые красители — фотосенсибилизаторы (ФС), которые при кратковременном облучении низкоэнергетическим лазером (на длине волны, соответствующей одному из максимумов по- [c.228]

Течение газа в сопле иногда состоит из параллельно движущихся потоков газов с различными физическими свойствами. Такие течения возникают в жидкостных двигателях при наличии завесно-го охлаждения, в двигателях твердого топлива, когда в окрестности стенки сопла имеет место течение чистого газа, свободного от частиц, а также в некоторых типах двигателей малой тяги и в соплах газодинамических лазеров. Очевидно, что такие течения сопровождаются перемешиванием газов различных слоев и диффузией различных компонент, входящих в их состав. Изучение таких течений с учетом вязкой диссипации, смешения и диффузии представляет весьма сложную задачу как для экспериментального, так и для теоретического исследования. В то же время во многих практически важных случаях смешение не оказывает существенного влияния на параметры течения в целом и его можно не учитывать. Ниже будут изучены именно такие течения. [c.181]

В главе Фотохимия обсуждается природа различных фотохимических процессов, приводятся данные о свойствах ряда сенсибилизаторов и тушителей, источниках света, фильтрах и другом оборудовании (в том числе о лазерах), используемом для проведения фотохимических реакций. В шестой главе ( Хроматография ) подробно описаны основные виды хроматографии и указаны важнейшие адсорбенты, растворители, газы-носители, типы неподвижных фаз и свойства детекторов. В главе Экспериментальная техника перечислены свойства основных материалов, используемых в лабораторной практике, указаны составы растворов для мытья химической посуды, даны советы по очистке растворителей, по обнаружению в растворах перекисей и их удалению приведены химические методы определения некоторых газов и способы получения сухих газов перечислены распространенные растворители для кристаллизации и экстракции из водных растворов, а также высушивающие агенты и составы бань для нагревания и охлаждения указаны способы определения молекулярных весов. В конце главы приведены некоторые сведения, необходимые для безопасной работы с наиболе распространенными химическими веществами (данные о воспламеняемости, токсичности, взрывоопасности и т. п., средства для тушения, методы хранения). [c.6]

Атмосфера стала одной из первых областей, в которой были испытаны специфические свойства лазера — большая излучаемая мощность, монохроматичность, небольшая длительность импульса излучения и коллимирование пучка света. Окончательному триумфу лазера посвящено несколько обзорных статей [16—23]. С помощью лазера было проведено прямое измерение некоторых параметров атмосферы, важных для оценки ее состава 24—27], структуры [16, 28—31], свойств [32—34] и динамических характеристик [35—36]. Полученные результаты позволили сделать предположение, что в будущем лидарные системы смогут обеспечить нас базовой информацией, необходимой для изучения свойств атмосферы, предсказания погоды и управления ею. Лазерное зондирование атмосферы показало, что лидарные системы способны обнаруживать и количественно определять следы загрязнений, возникающие как естественным путем [7—11, 37—39], так и в результате произ-водствеппой деятельности человека [19, 20, 22, 40—46]. [c.326]

В последние годы многообещающими оказались несколько новых аналитических методов с использованием лазеров, хотя они и не были разработаны настолько, чтобы стать надежными аналитическими методиками. Некоторые из них описаны в настоящей главе с наибольщим акцентом на использование лазеров на красителях, в особенности работающих в непрерывном режиме, с перестраиваемой частотой в видимом и ультрафиолетовом диапазоне спектра, хотя иногда приведены результаты применения лазеров в инфракрасной области, а также лазеров с фиксированной частотой генерации. Выбор вопросов отражает интересы авторов, а также их собственный опыт, поэтому многие важные области здесь не включены. Содержание главы раскрывает наше понимание предмета к маю 1976 г. В разд. 8.1 рассмотрены свойства лазера и их связь с общим фотоаналити-ческим измерением. Остальные разделы освещают различные применения лазеров в абсорбции (разд. 8.2), флуоресценции (разд. 8.3), микрофлуоресценции (разд. 8.4) и, наконец, несколько разнообразных тем, имеющих более ограниченное аналитическое значение или находящихся на ранних стадиях развития (разд. 8.5 и 8.6). Предшествующая работа в этой области была обсуждена в ряде обзоров [1—3]. [c.543]

Кроме того, новый источник обладает некоторыми свойствами, которые позволяют более подробно исследовать взаимодействие света с веществом. Так, с появлением лазера были получены не только лучшие отношения сигнала к шуму для линий в обычном КР, но и были возбуждены и наблюдались спектры вынужденного, инверсного и гиперкомбинационного рассеяния. Указанные три процесса определенным образом связаны с типом лазеров, использующихся в экспериментах. Их можно разделить на две категории лазеры, работающие в режиме гигантского импульса, и непрерывные лазеры. Лазер, работающий в режиме гигантского импульса, излучает энергию 1 Дж за время 10 с (при пиковой мощности порядка 100 МВт), в то время как мощность в одной линии аргонового лазера непрерывного действия составляет 1 Вт. Улучшение спектров обычного комбинационного рассеяния было достигнуто в основном при помощи непрерывных лазеров, а эффекты вынужденного, инверсного и гиперкомбинационного рассеяния были получены при помощи лазеров, работающих в режиме гигантского импульса. Объяснение этому можно искать в величинах напряженностей электрических полей, связанных с такими необычными источниками света. Типичными являются значения порядка 10 В-СМ эти величины сравнимы с полем напряженностью 10 —10 ° В-СМ , которое связывает внешние электроны в атомах, молекулах или ионах. Интенсивное электрическое поле сфокусированного пучка при таком гигантском импульсе может даже вызвать ионизацию воздуха. [c.151]

При исследовании некоторых органических жидкостей (дибу-тилфталат, бензотрон и т. п.) метод сдувания позволил установить различие в структуре граничных слоев и объемной жидкости. Переход от объемной жидкости к граничному слою иногда происходит скачкообразно, подобно фазовому переходу первого рода, нО при определенной толщине. В этом видна уникальность этого абсолютного метода исследования свойств граничных слоев, прецизионность которого значительно повысилась благодаря применению в эллипсометрии газового лазера [52]. [c.73]

Для технических и научных целей в настоящее время необходимы вещества особо высокой чистоты. Это промышленность полупроводников, атомная, производство люминофоров, некоторые жа(ропрочные и механически прочные материалы, производство материалов для квантовой энергетики (лазеры) и т. д. Достаточно указать, что в важнейшем полупроводниковом материале германии примеси меди и никеля не должны превышать 10- %. Это составляет один атом примеси на миллиард атомов германия или 1 мг на 1 т. С повышением чистоты физические и химические свойства веществ сильно меняются. Например, прочность на разрыв лучших сортов стали составляет 180 кг/мм . Прочность железных усов (тонких монокристаллических нитей из чистого железа) составляет 1200 кг/мм . До 1942 г. считали, что уран имеет температуру плавления, равную 1850 °С. После получения этого металла в чистом состоянии оказалось, что температура его плавления равна 1130°С. Эти примеры показывают практическое значение очистки веществ. Необходимо отметить, что глубокой очистке подвергают уже довольно чистые вещества. [c.65]

В конце 1970-х годов появился метод фотодинамической терапии (ФДТ) раковых опухолей. В его основе заложено свойство раковой клетки концентрировать некоторые красители-сенсибилизаторы, которые при кратковременном облучении низкоэнергетическим лазером переходят в возбужденное состояние и реагируют с клеточными субстратами (например, холестерином, ненасыщенными липидами, гетероароматическими аминокислотами), образуя из них свободные радикалы. Их последующее окисление кислородом в опухолевых тканях (чере5 образование пероксидных радикалов, гидропероксидов и их расщепление до токсических производных) приводит к гибели раковой клетки без затрагивания здоровых клеток организма. [c.100]

Среди материалов, обладающих электрическими свойствами, обычно рассматр йвают проводники, полупроводники и диэлектрики. Различия между ними определяются характером химической связи и структурой энергетических зон, возникающих в результате взаимодействия атомов или ионов, составляющих кристаллическую решетку. Энергетическая диаграмма полупроводникового кристалла в отличие от диэлектрика характеризуется более узкой полосой запрещенных энергий. Некоторые важнейшие полупроводниковые материалы для электронной техники уже были рассмотрены (германий, кремний, арсенид галлия). В то же время существует много перспективных соединений типа А В (А —Оа, 1п В -8Ь, Аз, Р) и А В1 (А11-2п, Сс1, Hg В -5, 8е, Те). Первые из них обладают исключительно высокой подвижностью носителей заряда, а вторые позволяют в широком интервале изменять ширину запрещенной зоны. Среди диэлектриков со специальными свойствами в первую очередь следует выделить сегнето- и пьезоэлектрические материалы для квантовой электроники, включая активные среды лазеров и мазеров. Первые из них склонны к поляризации только пол влиянием внешних механических воз- [c.164]

Хотя в США давно популярны как бесцветные, так и окрашенны камни, они мало известны в Англии и вообще не произвели в Европ того впечатления, как, например, титанат стронция или ИАГ. Ниобг том лития не исчерпывается ряд тугоплавких ниобатов, но он изуче наиболее тщательно, особенно его диэлектрические и оптически свойства, наиболее существенным из которых является двойно лучепреломление. Это связано с тем, что кубические кристалл непригодны для применения в лазерах, используемых в связи и других областях техники. Одним из ряда таких соединений являете калиевый ниобат, в котором некоторое количество ниобия замещен танталом,— калиевый тантало-ниобат (КТа КЬ] <Оз), обычно обозн чаемый КТН. Ограненные камни такого состава уже появились н ювелирном рынке [16]. Сообщалось, что они имеют высокий показа тель преломления (2,27), но не приводилось данных по дисперсии Учитывая, что семейство ниобатов обладает высокой дисперсией кристаллы, выращенные вытягиванием из расплава, несомненно, прив лекательнь на вид. Твердость КТН только немногим более 6, поэтом ему едва ли будет сопутствовать широкая известность в качеств драгоценного камня. [c.104]

Свойства испускаемого лазером корегентного излучения при некоторых обстоятельствах могут быть использованы непосредственно для осуществления контроля. Одно из характерных свойств лазерного света за- [c.508]

Модель и конструируемый на ее основе критерий должны полностью охватывать фундаментальные процессы, которыми определяются выходные характеристики процесс кодирования оптического сигнала и непосредственно процесс осуществления селекции. В соответствии с этим принадлежность прибора к тому или иному классу должна обусловливаться всей совокупностью существенных признаков, характеризующих процесс трансформации сигнала. Таковы, во-первых, исходное физическое явление, заложенное в основу работы прибора (это могут быть отражение [19], рефракция, дифракция, интерференция, поляризация, абсорбция [60] излучения, использование когерентного излучения перестраиваемых лазеров и вообще любое физическое явление, свойства которого зависят от а), и, во-вторых, характер модуляции излучения. В каждом конкретном случае математическая модель закодированного сигнала в рамках принципиальной общности описания трансформации сигнала будет включать некоторые черты, характеризующие способ кодировання. Способов осуществления непосредственно селекции также достаточно много, начиная от сравнительно простых, таких как применение шкал и эталонов, и до сложнейших преобразований с использованием аппарата матричного исчисления и интегрального преобразования (Фурье, Френеля и т. д.). Совокупность способов кодирования сигнала и осуществления селекции, как нам кажется, достаточный показатель метода получения спектра и, следовательно, класса спектрального прибора, поскольку включает весь комплекс существенных признаков, характеризующих процесс трансформации сигнала. [c.143]

Исследовательские работы, проведенные в СССР и за рубежом в области повышения качества сталей, чугунов и сплавов, показали существенное улучшение свойств указанных материалов, в частности жаропрочности и твердости, при введении добавок скандия. Скандий рассматривается так же, как материал, который можно использовать в качестве добавок в квантовомеханических усилителях (лазерах). Проводятся работы по изысканию возможности применения соединений скандия в полупроводниковой технике, радиотехнике (сверхпроводниковые материалы), электронике (добавки к мазерам) и светотехнике (в качестве активаторов фосфбров), стекольной промышленности (для создания новых видов оптических стекол) [2]. По некоторым данным, скандий может быть использован в качестве активатора в портативных источниках жесткой радиации. Предполагается, что можно создать закрытый источник рентгеновских лучей с энергией 1 Мэе [3]. [c.243]

В модуляторе добротности нросте11шего тина используется просветляющееся вещество, твердое или жидкое. Примером могут служить фильтры Шотта тнна КС8 и КОЮ. Первый фильтр применяется большей частью в сочетании с рубиновыми лазерами. Такой модулятор обеспечивает генерацию одного или нескольких иичков мощностью до нескольких мегаватт, Число иичков и интервал между нг1ми (определяемый статистическими законами) зависят от свойств всей системы. Их молено варьировать путем соответствующего изменения толщины фильтра. В случае неодимовых лазеров молено применять только жидкостные фильтры (растворы, модулирующие добротность), которые имеют легкую регулировку порога генерации и параметров модуляции. Недостаток такого модулятора состоит в том, что им нельзя управлять от внешнего запуска, являющегося весьма желательным в некоторых случаях, например при проведении измерений с высоким временным разрешением. [c.69]

Современные перестрапваемые лазеры на красителях могут иметь любые из перечисленных ниже преимуществ над обычными первичными источниками света для абсорбционной спектроскопии а) чрезвычайно малую ширину линии, б) непрерывную перестройку в заданных диапазонах длин волн, в) высокую интенспвность, г) коллимацию и прекрасные фокусирующие свойства, д) чрезвычайно малую длительность импульса (<1 пс). Однако не все перестраиваемые лазеры имеют такие характеристики, и в некоторых случаях для их достижения необходимы специальные приемы. [c.136]

Различия между сигналом и помехами легко иидивидуали зировать п использовать во временном или частотном представлении в зависимости от обстоятельств. Так, напрнмер, для импульсных лазеров нежелательное рассеяние и паразитная флуоресценция в другие по отношению к сигналу интервалы времени могут быть устранены путем подходящего стробирования (измерения с временным разрешением). С другой стороны, режекторные фильтры эффективно устраняют электромагнитные помехи вследствие наличия вблизи линий передачи энергии и радиостанций. Следует помнить, что в некоторых случаях различия между оптическими сигналами и помехами теряются при преобразовании в электрические импульсы. Таким образом, оптическая фильтрация — это единственный способ отличить источники рассеяния, имеющие одинаковые с сигналом свойства как во временном, так и в частотном представлении. [c.536]

Применение металлооргаиичоских соединений в электронике позволяет в ряде случаев не только улучшить качество получаемых изделий и воспроизводимость пх параметров, но и существенно упростить технологию изготовления электронных приборов. Физико-химические особенности ряда метал. нирганических соединений открывают возможности принципиально нового технологического решения задач, стоящих перед электроникой. Применение индивидуальных моталлооргапических соединений также позволяет решать ряд задач электроники. Так, использование оптических и магнитных свойств некоторых соединений лежит в оспове создания таких приборов, как оптические квантовые генераторы и микроволновые квантовые генераторы (лазеры и мазеры). [c.4]

Для изготовления новых лазеров вполне могут быть использованы и молекулы другого класса, сочетающие лучшие свойства упомянутых атомных систем и органических молекул. Это органические хелаты редкоземельных элементов [69]. У таких соединений центральный ион редкоземельного элемента окружен несколькими органическими молекулами — лигандами. Молекулярный комплекс отличается сочетанием преимуществ сильного поглощения лиганда с широкой полосой, что является идеальным для целей накачки, и квазилинейчатого с узкими полосами спектра испускания, характерного для ионов редкоземельных элементов. Кросби, Уен и Элайр [69] показали, что в случае некоторых молекул этого класса имеет место эффективный внутримолекулярный перенос энергии на резонансные уровни иона через триплетное состояние комплекса. Эти и другие органические молекулы в твердых органических стеклах при 77° К и в пластических средах при комнатной температуре в настоящее время изучаются нашей группой [210] с целью выяснения возможности применения их в качестве лазерных сред. [c.136]

Ианокластеры (или, как называют их физики, квантовые точки) позволяют создавать лазерные устройства с регулируемой длиной волны за счет размера нанокластера. Как известно, в массивном твердом теле со свойствами полупроводника электроны могут находиться на энергетических уровнях, образующих зоны. Возбуждение электрона за счет наложения электрического напряжения или светового воздействия может перенести электрон с нижней по энергии валентной зоны через запрещенную зону в зону проводимости. Такой перенос должен сопровождаться возникновением дырки в валентной зоне. Через некоторое время, определяемое временем люминесценции, возбужденный электрон может упасть в соответствующую дырку, выделяя энергию, равную разности энергий между зоной проводимости и валентной зоной. Эта энергия может выделиться радиационным способом в виде фотона или нерадиационным способом, например за счет взаимодействия с фононами в твердом теле. Для массивного твердого тела эта энергия неизменна, в случае же нанокластера эта энергия может изменяться, что дает возможность создания лазера с различной цветовой гаммой излучения. Кроме того, в нанокластере из-за квантового офаничения энергия концентрируется на малом числе уровней и соответственно на малом числе переходов, и, таким образом, за счет рекомбинации дырки и электрона высвобождается больщая энергия. [c.497]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология