Лазер

Рис. 5.2. Импульсный рубиновый лазер а — схема б — энергетически уровйн

Большое практическое применение имеет оксид алюминия. Из него изготавливают весьма огнеупорную и химически стойкую керамику. Разработана технология получения прозрачной корундовой керамики. В больших количествах выращивают монокристаллы чистого АЬОз (лейкосапфир) и АЬОз с добавками примесей (искусственные рубины и сапфиры). Из них делают лазеры и подшипники для точных механизмов. [c.343]

Действие лазеров основано на энергетических переходах в квантовой системе [9]. При прохождении через среду световой волны с частотой V, соответствующей разности каких-либо двух энергетически уровней К г и атомов или молекул, выполняется соотношение [c.97]

Излучение электромагнитных волн может отличаться от других излучений такой характеристикой, как когерентность. Некогерентным является тепловое излучение нагретых тел и плазмы, когерентное излучение создается оптическими квантовыми генераторами - лазерами. [c.91]

В зависимости от используемого рабочего тела (активной среды) различают лазеры твердотельные, жидкостные, газовые, молекулярные электроионизационные, газодинамические, химические и на красителях [10]. [c.97]

В условиях термодинамического равновесия заселенность нижних уровней больше, чем верхних, т.е. N1 > N2, а значит Д V(v)> 0. Однако, если создать искусственно инверсную заселенность верхних уровней так, что М2> 1, то вместо поглощения волны в такой среде будет происходить ее усиление. Среда с инверсной заселенностью энергетических уровней называется активной. Создание такой среды является первым условием работы лазера. Второе условие работы лазера связано с необходимостью обратной связи между светом и излучающими атомами. Для этого рабочее вещество помещают между двумя зеркалами так, что часть излучаемой световой энергии все время остается внутри его, вызывая вынужденное излучение все новыми и новыми атомами. Одно из зеркал выполняют полупрозрачным, и через него выходит генерируемый пучок. Наконец, третье условие работы лазера заключается в том, что усиление излучения в рабочем веществе должно быть больше некоторого порогового значения, зависящего от коэффициента отражения полупрозрачного зеркала. [c.97]

Человечество давно оценило и широко использует энергию удара от примитивных молотков и стенобитных орудий до современных многотонных молотов, устройств направленного взрыва, импульсных лазеров [29]. [c.62]

Помимо свободных искровых разрядов в атмосфере высокого давления используют также скользящие и капиллярные искровые разряды. Так, для накачки лазеров (см. далее) используют специаль-ные импульсные лампы-вспышки, заполненные ксеноном. Типичные рабочие значения ламп-вспышек составляют излучаемая световая энергия 2-10 Дж, время вспышки 10 с, излучаемая мощность 2-Ш Вт. [c.94]

В настоящее время наряду с рубином в твердотельных лазерах в качестве активного элемента используют стекла с неодимом и алюмо- [c.98]

С целью уточнения положения точек четырех главных осей лазерным лучом отмечаются точки и III на внутренней поверхности заднего торца. При этом луч лазера фокусируется в данную [c.215]

Мощность, излучаемая лазером в режиме свободной генерации, т.е. без дополнительного управления, соизмерима с мощностью лампы накачки. Более высокая мощность может быть получена в режиме модулирования добротности, при котором резонатор помещается в быстродействующий оптический затвор. После накопления достаточной энергии затвор открывается на короткое время. Для резонатора длиной 60 см длительность импульса составляет 10-20 не и при энергии 1 Дж пиковая мощность достигает 50-100 МВт. Поскольку в лазерном резонаторе возможны многомодовые колебания, для увеличения мощности используют также режим синхронизации или захвата мод, позволяющий генерировать более короткие (пикосекундные) импульсы [11]. [c.99]

Получение лазерного луча. За счет накачки внешней энергии (электрической, световой, тепловой, химической) атомы активного вещества - излуча1еля переходят в возбужденное состояние. Возбужденный атом излучает энергию в виде фотона. В отрасли используются твердотелые лазеры. В качестве активного вещества служит оптическое стекло с примесью неодима и редкоземельных элементов. [c.120]

Схема импульсного рубинового лазера показана на рис. 5.2, а. Лазер состоит из рубинового стержня 1, импульсной лампы-вспышки 2, электрода поджигав и двух источников питания системы поджига и лампы вспыщки 5. Уровни энергии встроенных в решетку оксида алюминия (А12О3) примесных атомов хрома (Сг +) с концентрацией 0,05% показаны на рис. 5.2, б. При активации импульсом света лампы-вспышки (накачке) электроны переходят из основного состояния 1 на полосу 2, а с этой полосы за очень короткое время в результате взаимодействия с кристаллической решеткой переходят на узкий нижележащий уровень 3. [c.98]

По временному режиму работы лазеры могут быть импульсными, непрерывными и импульсно-периодическими, а по возможности регулировки частоты - с фиксированной частотой или перестраиваемые. [c.98]

Переход 2-3 является безызлучательным. Возвращение электронов с уровня 2 на исходный уровень I сопровождается излучением на длине волны 694,3 нм (красный цвет). Оба конца рубинового стержня покрыты отражающими слоями (< и 6 на рис. 5.2, а, причем слой 4 выполнен полупрозрачным). После многократных отражений в оптическом резонаторе, образованном зеркалами и рубиновым стержнем, происходит усиление излучения и образуется мощный когерентный пучок с плоским фронтом, двигающимся вдоль оси кристалла и выходящим через полупрозрачное зеркало 4 (рис. 5.2, а). Генерация излучения продолжается до тех пор, пока заселенности уровней 1 и 2 не сравняются. Лазер на кристалле рубина длиной от 20 до 25 см и диаметром 1,5 см при накачке с помощью светового импульса длительностью 10 з с излучает в течение времени такого же порядка импульс мощностью 1 кВт. [c.98]

Мощные лазеры с перестраиваемой длиной волны выполняют в видимой и ультрафиолетовой областях спектра на красителях, а в инфракрасной - на полупроводниках. Для накачки используются мощные импульсные лампы на парах меди. [c.100]

Отличительной особенностью газовых лазеров является то, что в них вещество имеет малую плотность, поэтому возможность его разрушения исключена. Возбуждение газов происходит в результате упругих и неупругих столкновений, ионизации и рекомбинации, диссоциации, химических реакций и других процессов. Это приводит к разнообразным методам создания инверсной заселенности (электрический разряд, оптическая накачка, химические реакции и др.). [c.99]

Неон используют в неоновых лампах, аргон — люминесцентных лампах дневного света. Криптоном наполняют лампы накаливания с целью уменьшения испарения и увеличения яркости свечения польфрамовои нити. Ксеноном заполняют кварцевые лампы высокого дазления, являющиеся наиболее мощными источниками света. Гелий и аргон пспользуют в газовых лазерах. [c.489]

Классическим газовым лазером является гелий-неоновый лазер, работающий на смеси гелия и неона с соотношением от 7 1 до 5 1. В газовых (молекулярных) лазерах на СО2 смесь 02-N2-He возбуждается в режиме тлеющего разряда. Для создания инверсии заселенностей используется резонансная передача энергии от одного из компонентов - молекулярного азота - молекулам СО2 присутствующий в смеси гелий способствует ее охлаждению вследствие своей большой теплопроводности. Переходы между рабочими уровнями сопровождаются генерацией излучения на длине волны 10,6 мкм. На лазерах этого типа получены наибольшие уровни выходной мощности, а также наиболее высокие (10-30%) значения к.п.д. по сравнению с другими лазерами. [c.99]

Использование лазерного излучения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах обусловлено тем, что лазеры представляют собой удобные высокоинтенсивные источники света и могут ускорять процессы, что обусловлено нагревом вещества. Примером служат процессы пиролиза смесей углеводородов с реакции между частицами Сщ, испаряемыми из графита в результате лазерного излучения, и органическими молекулами с получением ацетилена и др. [16]. Преимущество лазерного пиролиза заключается в возможности быстрого нагрева малых площадей и объемов до высоких температур. [c.190]

Для селективного воздействия большое значение имеет возможность перестройки длины волны, излучаемой лазером. В работе [11] описан перестраиваемый импульсный лазер на СОг с поперечным разрядом при атмосферном давлении газа. Средняя выходная мощность варьируется в пределах 0,1-2 МВт/см площадь сечения пучка составляет 8 см . Резонатор этого лазера представляет собой разрядную трубку длиной 2,43 м, по которой прокачивается газ со скоростью 1,4-108 см /ч. В энергетической диаграмме молекул СО2 содержатся два низких колебательных уровня, которым соответствуют волновые числа 1388 и 1286 см 1. В результате колебательно-вращательных переходов эмиссионный спектр содержит линии от 923 до 990 см 1 и от 1023 до 1090 см-1, с помощью дифракционной решетки, размещаемой на конце трубки резонатора, можно настроить излучение лазера на один из необходимых максимумов излучения. [c.100]

Конструкция лазеров на органических красителях отличается от конструкции газовых и твердотельных лазеров. Активное вещество представляет собой органический растворитель (метиловый спирт), в котором растворено небольшое количество красителя, например родамина. Из основного энергетического состояния молекулы вещества после облучения попадают в возбужденное, имеющее вид широкой полосы, содержащей множество колебательных и вращательных уровней. После этого перехода молекулы красителя за очень короткое время совершают безызлучательный переход с выделением тепла на самые нижние уровни этого возбужденного состояния. Таким образом достигается инверсная заселенность между нижними уровнями возбужденного и верхними невозбужденного состояний. [c.100]

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]

Одним из перспективных типов лазеров являются химические лазеры, в которых инверсия заселенностей создается в ходе химической реакции. Первый эффективный химический лазер был создан в 1969 г. в Институте химической физики АН СССР В.Л.Тальрозе с сотрудниками при использовании реакции фторирования водорода. В подобных лазерах (на молекулах НР) достигаются мощности непрерывной генерации 1-10 кВт на длине волны 2,7 мкм, а на молекулах ВГ - на длине волны 3,6 мкм. [c.101]

Номенклатура выпускаемых отечественной промышленностью лазеров и их характеристик приведена в справочнике [12]. [c.101]

В процессах разделения могут быть также использованы инициируемые лазером химические реакции, фотоизомеризация, селективное возбуждение стоксовых комбинационных уровней и отклонение атомного пучка лазерным лучом. [c.180]

Голографическая интерферометрия — высокочувствительный бесконтактный метод измерения перемещения поверхности детали или узла конструкции. Сущность его состоит в сравнении световых воли, отраженных поверхностью предмета в различных состояниях нагружения. Волны интерферируют и записываются голографически на специальной пленке, давая в зависимости от перемещения определенную картину полос. Этим методом можно исследовать динамические процессы, в частности вибрации. Для получения голограммы используют специальную оптическую схему, в состав которой входит лазер, как мощный источник когерентного освещения. [c.22]

Появление лазеров существенно расширило границы фотохимии. [c.190]

Оксид алюминия AI2O3, называемый также глиноземом, встречается в природе в кристаллическом виде, образуя минерал корунд. Корунд обладает очень высокой твердостью. Его прозрачные кристаллы, окрашенные примесями в красный или синий цвет, представляют собой драгоценные камни — рубнн и сапфир. Теперь рубины получают искусственно, сплавляя глинозем в электрической печи. Они используются ие столько для украшений, сколько для технических целей, например, для изготовления деталей точных приборов, камней в часах и т. п. Кристаллы рубинов, содержащих малую примесь СггОз, применяют в качестве юзантовых генераторов — лазеров, создающих направленный пучок монохроматического излучения. [c.637]

Применение. Лантаноиды применяют как добавки к различным сплавам. Введение Се в сталь значительно улучшает ее свойства, так как Се связывает растворенную в стали серу и выводит ее в шлак. Из стали, содержащей 6% Се, изготовляют хирургические инструменты. Введение лантаноидов в магниевые сплавы повышает их прочность (из этих сплавов делают детали самолетов и ракет). Оксиды ЬпгОз, СеОз используют как катализаторы и промоторы для катализаторов. Лантаноиды входят в состав многих лазерных материалов, в частности широко применяют лазеры из стекла, содержащего N(1. Пропитка солями Ьп углей дуговых ламп для кг носъемок сильно увеличивает яркость света. [c.606]

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]

В твердотельных лазерах в качестве активной среды используют как диэлектрики (рубин, стекло с добавками неодима, алюмоиттрие-вый гранат - АИГ), так и полупроводники (например, арсенид галлия). В газовых лазерах активной фазой могут быть чистые газы (Вг, N6, Кг, Хе) или смеси газов (Не - N6, С02-Н2 Не). К.п.д. твердотельных лазеров лежит в пределах 0,01-4%, а газовых 8-30%, причем наиболь- [c.97]

Для передачи лазерного излучения технологическому объекту и управления пучком служат специальные энергетические оптические системы [10]. С помощью фокусирующих, отражающих и преломляющих оптических элементов излучение лазера может быть подведено к заданным зонам обработки. Для изменения направления излучения с длиной волны, лежащей в видимой и ближней инфракрасной частях спектра, используют призмы полного внутреннего отражения и интер ференционные зеркала с многослойными диэлектрическими покрытиями. На длине волны 10,6 мкм применяют зеркала с покрытиями из золота и алюминия. Для перемещения луча в пространстве используют системы подвижных зеркал. В промышленных лазерах применяют фокусирующие системы телескопического и проекционного типов. [c.101]

Принципиально новые возможности открылись в химии с появлением мощных инфракрасных лазеров. Это область селективного воздействия лазерного излучения на вещество, названная мощной инфракрасной лазерохимией [13]. Ряд исследователей [14] оценили достижения в этой области, назвав их лазерной революцией в химии . Хотя попытки селективного действия света относятся к 1922 г., существенный скачок был сделан Павловым с сотр. в 1966 г. и Майером и др. в 1970 г. Значительный объем работ по лазерной селективной фотофизике и фотохимии был выполнен в Институте спектроскопии АН СССР [15]. [c.178]

Первые эксперименты по разделению изотопов методом двухфотонной диссоциации были проведены Р.В. Амбарцумяном, В.С. Летоховым и др. [15]. В опытах был применен импульсный лазер на СО2, возбуждающий колебательные состояния молекул №5Нз. Затем осуществлялась фотодиссоциация этих молекул ультрафиолетовым излучением искрового источника света, синхронизованного с излучением лазера. Участки спектра, которые могли бы вызвать диссоциацию молекул [c.179]

Исследования нелинейного взаимодействия интенсивного лазерного света со сложными молекулами в газовой и конденсированной фазах показали перспективность лазерохимии, основанной на сильном колебательном возбуждении молекул. B. . Летохов [15] предлагает классификацию методов инфракрасной лазерохимии по соотношению между временами, характеризующими релаксацию колебательной энергии в возбужденной лучом лазера моде молекулы [c.180]

Возможности лазерохимии в работе [13] Иллюстрируются на примере ряда реакций. Разложение октафторциклобутана приводит к образованию чистого продукта (Ср2=Ср2), поскольку отсутствуют реакции на стенках. Ретро-реакция Дильса- Альдерса позволяет из 1-лимонена под действием импульсов мегаваттного лазера в присутствии сенсибилизатора получать изопрен. Отмечается ускорение ароматического замещения галогеном, получения гексахлорбензола из тетрахлорэти-лена и других лазерохимических превращений. Большое число приме- [c.181]

Рэди Дж. Промышленные применения лазеров Пер. с англ. М. Мир, 1981. 638 с. [c.201]

Основы и применения фотохимии (1991) -- [ c.141 , c.182 ]

Аналитическая химия Том 2 (2004) -- [ c.2 , c.688 ]

Перемешивание и аппараты с мешалками (1975) -- [ c.92 ]

Методы и средства неразрушающего контроля качества (1988) -- [ c.226 ]

Химическое разделение и измерение теория и практика аналитической химии (1978) -- [ c.0 ]

Фото-люминесценция растворов (1972) -- [ c.35 , c.478 ]

Электронное строение и свойства координационных соединений Издание 2 (1976) -- [ c.271 ]

Строение и свойства координационных соединений (1971) -- [ c.0 ]

Молекулярная фотохимия (1967) -- [ c.0 ]

Кристаллография (1976) -- [ c.235 , c.279 ]

Аналитическая химия Часть 2 (1989) -- [ c.18 , c.136 ]

Инструментальные методы химического анализа (1989) -- [ c.28 ]

Физические методы исследования в химии 1987 (1987) -- [ c.121 ]

Введение в молекулярную спектроскопию (1975) -- [ c.36 , c.163 ]

Рефрактометрические методы химии Издание 2 (1974) -- [ c.302 ]

Рефрактометрические методы химии Издание 3 (1983) -- [ c.115 , c.212 , c.235 , c.243 , c.288 ]

Введение в теорию комбинационного рассеяния света (1975) -- [ c.90 , c.151 ]

Курс физической химии Издание 3 (1975) -- [ c.670 ]

Руководство по аналитической химии (1975) -- [ c.172 ]

Основы общей химии Том 2 (1967) -- [ c.196 , c.197 , c.224 ]

Основы общей химии Том 2 Издание 3 (1973) -- [ c.38 ]

Перемешивание и аппараты с мешалками (1975) -- [ c.92 ]

Новые методы имуноанализа (1991) -- [ c.164 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология