Лазеры принцип действия

Рис. 209. Устройство (а) и принцип действия а ) рубинового лазера и схема

Познакомьтесь с принципом действия рубинового лазера. [c.624]

Рис. 1.32. Принцип действия полупроводникового лазера.

Оптическая световодная связь базируется на применении квантовых приборов, называемых лазерами. Принцип действия лазеров основан на использовании излучения атомами вещества под воздействием внешнего электромагнитного поля. Известно, что движение электронов атома вокруг ядра характеризует энергетическое состояние электронов, иначе называемое энергетическим уровнем. Каждому уровню соответствует определенная орбита вращения электронов, и чем дальше от ядра находятся электроны, тем большей энергией они обладают. При переходе электронов с одной орбиты на другую под воздействием внешнего электромагнитного поля меняется населенность энергетического уровня и происходит излучение энергии. [c.13]

Работа лазеров основана на получении вынужденного излучения от возбужденной системы, а не на спонтанном излучении, которое мы рассматривали до этого. Чистое вынужденное излучение наблюдается только в системах, где заселенность возбужденного состояния больше, чем основного состояния, — ситуация, называемая инверсией заселенности (см. разд. 2.3). Наша основная цель здесь — описать способы достижения инверсии, но сначала мы должны понять основные принципы действия лазера. [c.141]

Принципы действия лазера описаны в разд, 5.7. Там упомянуто несколько способов, которыми достигаются инверсные заселенности в важных типах лазеров. Некоторые лазеры работают в непрерывном режиме, другие — в импульсном, часть— в обоих режимах. Данные о ряде рассматриваемых лазеров сведены в табл. 7.2. [c.182]

За последние годы был разработан лазер с переворотом спина (ЛПС), перестраиваемый в широком инфракрасном диапазоне длин волн с выходной мощностью более одного ватта, что значительно превышает мощность полупроводниковых лазеров. Поскольку имеется несколько обзоров по ЛПС [52], упомянем только их основные особенности, влияющие на характеристики перестройки. Принцип действия ЛПС основан на стимулированном комбинационном рассеянии излучения, происходящем на электронах проводимости в некоторых охлажденных до криогенных температур полупроводниках, которые помещены в магнитное поле и облучаются сфокусированным светом от другого мощного лазера. Как и в случае эффекта Зеемана для свободных атомов, энергетические уровни этих электронов расщепляются приложенным магнитным полем В на уровни Ландау [c.259]

Принцип действия обеих схем аналогичен. Прошедший через объект луч лазера направляется на фотоприемник, выходной сигнал которого, пропорциональный пропусканию объекта в данной точке, поступает через электронную схему на кинескоп. Развертка кинескопа синхронизирована с движением луча лазера (или перемещениями объекта). Сигнал фотоприемника модулирует электронный луч кинескопа, и на его экране возникает изображение объекта. [c.509]

Системы квантовой электроники. Принцип действия квантовых генераторов и усилителей радиоволн (мазеров) основан на взаимодействии между веществом и излучением, приводящим к усилению сигнала электромагнитного излучения. Аналогичный принцип лежит в основе оптических квантовых генераторов (лазеров). Твердый мазер с тремя энергетическими уровнями представляет кристалл с определенными характеристиками. Кристалл состоит [c.261]

Аналогичный принцип действия предварительного возбуждения с последующим излучением используется в оптических квантовых генераторах (лазерах), работающих в световом диапазоне электромагнитных волн. Для эффективной работы лазеров требуется азотный уровень охлаждения. [c.263]

Рассмотрим принцип действия ДИК-лазера с оптической накачкой на примере наи- [c.169]

Принцип действия ДИК-лазера с оптической накачкой [c.169]

Оптические квантовые генераторы получили название лазеров. Излучение распространяется узким пучком и характеризуется высокой концентрацией энергии. Режим работы их может быть импульсным и непрерывным. К настоящему времени созданы лазеры на кристаллах СаРа, aW04, ЗгМо04, стеклах и пластмассах. В качестве активирующих добавок используются редкоземельные элементы (неодим, иттербий, гадолиний, гольмий, самарий и др.), что связано с наличием у них большого числа свободных состояний. Особый интерес представляют полупроводниковые лазеры, которые имеют высокий коэффициент полезного действия (в действующих моделях он равен 70%). Принцип действия их заключается в возбуждении стимулированного излучения, сопровождающего рекомбинацию электронов и дырок в области р—п-перехода при плотности тока 700—20 ООО а/см . р—л-Переходы в первых полупроводниковых генераторах осуществлялись на основе полупроводников А В (см. гл. IX). Длина волны излучения лазера на арсениде галлия с примесью цинка и теллура оказалась 8400 А. [c.111]

Как источники света при фотохимических исследованиях все большее значение приобретают лазеры. Импульсные лазерные источники света дают очень короткие импульсы света, поэтому в настоящее время именно они применяются при импульсном фотолизе (сверхскоростная спектроскопия). О принципе действия лазеров см. в гл. 3. [c.132]

Оборудование для тепловой сварки в зависимости от метода нагрева зоны шва может быть классифицировано на следуюш,ие группы аппаратов и установок для сварки нагретым газом нагретым присадочным материалом нагретым инструментом с использованием высокочастотного нагрева, инфракрасного излучения, трения, ультразвука, лазеров Кроме того, сварочное оборудование по принципу действия может быть разделено на переносное и стационарное, по назначению — на универсальное и специализированное. [c.271]

Принцип действия лазера. При создании квантовы.х генераторов главной задачей является получение инверсного состояния или состояния с отрицательной температурой. [c.433]

Этот принцип используется в устройстве для обнаружения усталостных трещин. Луч лазера через телескопическую систему направляется на поверхность контролируемого изделия, отражается от него и фиксируется на фотопластинке. После закрепления полученного изображения фотопластинка выполняет роль фильтра с негативным пропусканием. Создаваемое фотопластинкой изображение однородно и имеет вид бликов. Оно фокусируется линзой на фотоприемнике. Если поверхность объекта под воздействием действующих на нее напряжений изменяется, что сказывается на ее отражательной способности, то возникает рассогласование изображения объекта и негатива, которое регистрируется фотоприемником. [c.508]

Важное место среди приборов высокого разрешения должны занять лазеры на центрах окраски в ЩГК, разработка которых только началась [117, 120—122, 127—129]. По принципу своего действия они аналогичны лазерам на красителях, но работают в ИК-области. Используя различные центры в разных ЩГК, можно перекрыть область 0,9—4 мкм [117]. Параметры уже работающих лазеров приведены в табл. 4. [c.195]

На том же, как при образовании ячеек Бенара, принципе кооперативного поведения микроскопических частиц, приводящего к макроскопическому структурообразованию, основаны усиление и генерация электромагнитного излучения в квантовых устройствах - лазерах. Активные атомы (молекулы) лазерного стержня под действием излучения накачки переходят в возбужденное состояние и начинают излучать. При малой мощности накачки атомы излучают свет независимо друг от друга лазер в докритической области работает в режиме лампы накаливания. При достижении пороговой мощности лазерной генерации режим "обычной лампы" становится нестабильным и возникает качественно новое явление - индуцированное излучение, при котором все атомы начинают осциллировать в одной фазе и испускать один гигантский цуг когерентного лазерного излучения. Характер зависимости интенсивности излучения от мощности накачки т кой же, как при образовании конвекционных ячеек Бенара в жидкости (рис. 111.32). Аналогичны причины возникновения устойчивых вихрей, водоворотов и т.д. [c.450]

Для понимания процессов столкновений, приводящих к химической реакции, очень важно иметь информацию о распределении внутренней энергии в иродуктзх резкции. Необходимость в исчерпывающей [шформации о распределенни внутренней энергии в экзотермических химических реакциях сильно возросла после разработки химических лазеров, принцип действия которых основан на инверсии населенностей при некоторых химических реакциях [241]. Вплоть до настоящего времени инверсия наблюдалась только между вращательными или колебательными уровнями основного электронного состояния продуктов реакции [242]. Однако возможны реакции, в которых образуются продукты в возбужденных электронных состояниях, что открывает перспективы создания химических лазеров видимого диапазона [243]. [c.304]

Поглощение и испускание излучения атомами при изменении энергетического состояния их электронов лежит в основе действия лазера (слово лазер составлено из первых букв английских слов, описьгаающих принцип действия этого устройства—усиление света при стимулированном испускании излучения). В обычных условиях атом, поглотивший энергию, быстро испускает фотон и возвращается в основное состояние. В лазере интенсивный источник внешней энергии, например электрический разряд в газовой трубке, поддерживает большое число атомов в одном из возбужденных состояний. В этих условиях один фотон, самопроизвольно испущенный каким-либо возбужденным атомом, заставляет другие возбужденные атомы испускать фотоны, которые в точности совпадают по фазе, т. е. когерентны, с исходным фотоном и имеют совершенно одинаковую с ним длину волны. Эти фотоны в свою очередь стимулируют испускание фотонов новыми атомами, и возникает каскадный процесс испускания фотонов. В результате образуется когерентный волновой фронт фотонов, имеющих одинаковую длину волны и одинаковую фазу. Лазеру придают цилиндрическую форму, а на его концах помещают два параллельных зеркала, образующих оптический резонатор. Одно из зеркал делают полупрозрачным, и оно пропускает часть когерентного излучения лазера. [c.69]

Принцип действия современных лазерных ОА-газоанализаторов по сути аналогичен (рис. 11.73). Высокая мощность лазеров в сочетании с высокочувствительной регистрацией слабых акустических колебаний позволяет определять N0, МОз, СО, ЗОг, КНз, С2Н4 и другие с пределами обнаружения на уровне 10" —10 % об. В идеальных условиях [c.326]

Цель настоящего обзора — познакомить читателя с принципами действия лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой и рабочими переходами между вращательными, колебательными и электронными уровнями молекул и охарактеризовать современное состояние развития соответствующих направлений в квантовой электронике. На конкретных примерах (газовые лазеры на фторметане, тетрафторметане, диоксиде и серо-оксиде углерода, лазеры на растворах сложных органических соединений) рассмотрены различные механизмы оптической накачки молекул, спектральные переходы, ответственные за процессы возбуждения молекул и генерации излучения. Сделаны оценки максимальных коэффициентов усиления излучения в активных средах, обсуждены особенности лазеров и их генерационные характеристики. Приведены сведения, позволяющие составить представление о масштабах и уровне исследований и разработок лазеров на основе органических соединений с оптической накачкой. Из-за ограниченного объема статьи вопросы техники лазеров этого вида не получили должного освещения. [c.162]

Принцип действия ИК-лазеров с оптической накачкой и основные схемы накачки активной среды и генерации излучения в них рассмотрели Голгер и Летохов [58]. В одной из этих схем, пока наиболее часто используемой, накачка осуществляется в полосе поглощения, соответствующей какому-либо составному колебанию молекулы, а генерация — на переходах между возбужденными колебательными уровнями. Примером, иллюстрирующим ее, может служить лазер на молекулах тетрафторметана, С 4. [c.177]

Вышеизложенное относилось к принципу действия химического лазера на основе HF, однако идея возможного использования экзотермической реакции в лазерах была высказана еще Поляни в 1961 г., т.е. на следующий год после того, как была получена генерация на первом рубиновом лазере. Генерация, которую впервые наблюдали Каспер и Пименталь в 1964 г., представляла собой генерацию атомов иода, полученных фотодиссоциацией СН,1. Вслед за этим та же группа исследователей успешноосуществилагенфациюнаНС1 при инициировании светом и затем на основе химических реакций - генерацию наНР в 1966 г. и на СО в 1967 г. [c.53]

Работа мазера также очень чувствительна к примесям и дефектам кристалла (принцип действия мазера аналогичен принципу действия лазера. Отличие заключается в том, что мазер работает в микроволновом диапазоне радиоволн, лазер — в оптическом). Поэтому исследование кристаллов рубина (Сг + в AI2O3) очень важно для работы мазеров и лазеров. Эти исследования показали, что время спин-решеточной релаксации Fe + и AI2O3 значительно короче по сравнению с Сг +, и поэтому коэффициент усиления мазера может значительно понизиться либо вследствие того, что мощность на-кач1 и расходуется на электронные переходы в Fe +, либо потому, что время релаксации уменьшается в результате спин-спинового спаривания [c.35]

В [234, 235] предложена и реализована простая однопучковая оптическая схема (рис. 1.16), имеющая определенные преимущества в сравнении с существующими аналогами. Принцип действия лазерного интерферометра коротко состоит в следующем. Излучение Не—Ne лазера, сформированное в плоскопараллельный пучок, направляется на поверхность масляной капли, толщина которой меняется в процессе эксперимента вследствие трения пристенных слоев жидкости или газа. Изображение капли, модулированное интерференционными полосами равной толщины (рис. 1.17), несущими информацию о ее профиле, регистрируется в отраженном свете фото- или телекамерой. При помощи специально разработанного интерфейса с соответствующим программным обеспечением [236 ] видеосигнал может вводиться в компьютер для обработки. Для определения трения достаточно иметь интерферограммы капли в два момента времени и знать физические свойства набегающего потока и использующегося масча. В практических измерениях для повышения точности определения Су нередко применяют достаточно [c.59]

Модель электронной кинетики кислородно-йодной среды (совместно с уравнениями газовой динамики) использовалась для расчета режимов работы и энергетических характеристик йодно-кислородного лазера [24-26]. Его принцип действия основан на близкорезонансной передаче энергии от метастабильного кислорода к атому йода, который является излучающим компонентом. Основными достоинствами лазера являются высокий удельный энергосъем е = 150 Дж/г, высокая однородность среды в резонаторе, малая длина волны излучения Я = 1.315 мкм, находящаяся в окне прозрачности атмосферы, относительная простота конструкции, меньшая (по сравнению с лазером на HF) токсичность рабочих реагентов. Обычно в действующих кислородно-йодных лазерах температура газовой смеси ниже комнатной, давление кислорода - несколько Тор, при этом содержание синглетного кислорода [02(a Ag)]/ [02(a Ag)]+[02(X S g)] составляет более 40%, количество вдуваемого йода [Ь]/[02] < 2%, а паров воды [Н20]/[02] < 5%. [c.136]

Принцип действия проточных цитофлуориметров-сортиров-щиков. Для фракционирования микроскопических объектов в проточных сортировщиках суспензию частиц метят флуоресцентным красителем и пропускают в струе жидкости через луч лазера. Жидкость, содержащая флуоресцентно меченые частицы, при прохождении через сопло, в результате вибрации его разбивается на капли, содержащие отдельные микрочастицы. Каждая из капель приобретает электростатический заряд. Капли пролетают между двумя электродами, на которые под управлением компьютера подается напряжение, создающее электрическое поле определенной направленности, что приводит к отклонению траектории падения частиц (рис. 1, а-в). Буферный раствор подается из резервуара в проточную кювету, в которой происходит ее смешивание с анализируемыми микрочастицами (до 105 частиц на 1 мл суспензии), после чего через сопло диаметром 50-250 мкм суспензия впрыскивается в центральную стационарную часть струи жидкости, называемую коаксиальным потоком, диаметр которой составляет 5-20 мкм. Частицы захватываются потоком в результате гидродинамического фокусирования и перемещаются вместе с жидкостью. Движение частиц в коаксиальном потоке позволяет им точно попадать далее в сфокусирован- [c.43]

Еще в 1917 г. А.Эйнштейн выдвинул гипотезу о существовании не только спонтанных, но и вынужденных (стимулированных или индуцированных) переходов в атомах, сопровождающихся излучением. Попытка обнаружения стимулированного излучения в газовом разряде была предпринята Р.Ландебурном в 30-е годы, а в 1М0 г. В.А.Фабрикант сформулировал необходимые для этого условия. После второй мировой войны многие физики вернулись в лзбор атории, привнеся в работу опыт, полученный с радиолокационной техникой СВЧ. Одним из таких физиков, занявшихся СВЧ-спектроскопией, — как пишет Дж. Пирс [7], — был Чарльз Таунс. .. В 1951 г., сидя на парковой скамейке в Вашингтоне перед деловой встречей, Таунс впервые представил себе принцип, на котором сейчас базируется действие лазера . В 1954 г., почти одновременно, Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым в СССР (в Физическом институте им. П.Н. Лебедева) и Ч. Таунсом с сотрудниками в США (в Колумбийском университете) был создан первый молекулярный генератор на аммиаке, излучающий радиоволны с длиной волны около 1 см. Эта работа была отмечена Нобелевской премией. В 1960 г. Т. Мейман (фирма Хьюз , США) создал первый в мире рубиновый оптический квантовый генератор. Дальнейшее развитие квантовой электроники и нелинейной оптики — результат работы многих отечественных и зарубежных ученых [8]. [c.96]

Рассмотрение эксимеров и эксиплексов в разд. 5.4 указывает и другой путь получения инверсии заселенности. Поскольку время жизни основного состояния образующей комплекс пары не превышает одного периода колебания, его заселенность пренебрежимо. мала. Образование возбужденного комплекса неизбежно обеспечит большую заселенность, чем гипотетического основного состояния, и действие лазера становится возможным. Эксимерные лазеры работают по тому же принципу, хотя для некоторых напболее важных примеров, основанных на системах благородный газ — галоген, точнее подходило бы название экснплексные . Аргон, криптон и ксенон образуют эксиплексы с атомами Р и С1 (так же как Хе с Вг). Можно получить лазерное излучение в вакуумной УФ-области, с наиболее короткой длиной волны А=175 нм для АгС1. Первоначальное возбуждение происходит в форме электрического разряда, и последовательность реакций можно записать как [c.146]

Совместное действие локального нагрева и электрического поля может быть иапользовано е только для стирания, но и для записи изображения. Для этого участок слоя жидкого кристалла излучением переводится в нематическую фазу, а при охлаждении может быть получена либо рассеивающая структура, если напряжение во время охлаждения не прикладывалось, либо прозрачная — при наложении напряжения, либо про.межуточные значения степени рассеяния (полутоновые изображения). На таком принципе было продемонстрировано устройство телевизионного типа [70]. Двухкоординатная развертка луча лазера по площади жидкокристаллического слоя производится двумя вращающимися зеркалами. Сигнал, несущий изображение, модулирует а.мплитуду напряжения, приложен- [c.208]

Использование новых химико-технологических методов способствует дальнейшему совершенствованию отдельных отраслей радиоэлектроники. Например, достижения в производстве ферритов открыли пути развития кибернетической техники. Успехи в области получения чистых монокристаллов и способов их обработки завершились созданием полупроводниковых диодов и триодов и привели к появлению транзисторной техники. Синтезирование новых соединений уже на данном этапе привело к появлению приборов действие которых основано на новых физических принципах (лазеры, датчики инфракрасного излучения и пр.). Эти приборы позволяют резко увеличить возможности связи и локации путем освсения светового диапазона частот. Новые технологические методы изготовления радиоаппаратуры (технология производства микромодулей, интегральных пленочных микросхем и т. д.) привели к уменьшению габаритов радиоэлектронных устройств и значительному расширению областей их применения. [c.3]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология