Моды лазерные ТЕМ

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]

В дополнение к пространственным модам лазерное излучение обладает продольными, или частотными, модами, которые возникают из требования целого числа п полуволн в стоячей волне ре- [c.259]

Эксперименты на пикосекундной временной шкале и более короткой требуют других подходов. Световая вспышка, вызывающая возбуждение или фотолиз молекул исследуемого вещества, генерируется лазером с пассивной синхронизацией мод, оснащенным системой выделения одиночного импульса из цуга. Хотя пикосекундная импульсная спектроскопия опирается на методику двух вспышек — возбуждающей и зондирую -щей,— импульс зондирующего света обычно получается за счет преобразования части света возбуждающей вспышки, а необходимая короткая временная задержка легко достигается благодаря конечной скорости света. Зондирующий световой пучок направляется по варьируемому более длинному оптическому пути. Для абсорбционных экспериментов спектр этого излучения может быть уширен (например, ССЬ преобразует малую часть излучения лазера на неодимовом стекле с длиной волны 1060 нм в излучение в широком спектральном диапазоне). Для других диагностических методик, например КАСКР, это излучение может быть преобразовано в излучение другой частоты. Существует также ряд специализированных методик для изучения испускания света в пикосекундном диапазоне. Одна из них связана с электронным вариантом стрик-камеры. Для регистрации временной зависимости интенсивности сфокусированного пучка или светового пятна в механическом варианте стрик-камеры используется быстро движущаяся фотопленка. В электронном варианте изображение вначале попадает на фотокатод специального фотоумножителя типа передающей телевизионной трубки. Под действием линейно изменяющегося напряжения, прилагаемого к пластинам внутри трубки, образующиеся фотоэлектроны отклоняются тем сильнее, чем позже они вылетели из фотокатода. Для регистрации мест попадания отклоненных электронов может использоваться фосфоресцирующий экран с относительно длинным послесвечением, изображение на котором фотографируется или преобразуется с помощью электроники для последующего анализа. Этот метод носит название электронно-оптической хроноскопии. В альтернативном методе для изучения флуоресценции с пикосекундным временным разрешением Используется затвор, основанный на эффекте Керра (вращение плоскости поляризации света в электрическом поле), индуцируемом открывающим лазерным импульсом. В еще одном методе (флуоресцентная корреляционная спектроскопия) часть света возбуждающего импульса проходит через оптическую линию задержки и смешивается с испускаемой флуоресценцией в нелинейном кристалле (см. конец разд. 7.2.3), давая на выходе [c.203]

Рис. 1.33. Влияние молекулярной массы и степени вытяжки на интенсивность акустической моды лазерного комбинационного рассеяния для образцов ЛПЭ

Если образец с закрепленными концами отжечь при 132,5 °С, а затем охладить до комнатной температуры, то окажется, что через несколько часов высокое значение модуля возвратится (от 11 до 55 ГПа), а также увеличится плотность от 0,958 до 0,970 г/см [23]. Оказывается, что оба процесса протекают почти с одинаковой скоростью. Одновременно, но с большей скоростью, примерно на 7—9 относительных единиц, увеличивается интенсивность акустической моды лазерного комбинационного рассеяния, характеризующая конформацию сложенных цепей (рис. [c.209]

Поскольку эпитаксиальная кристаллизация, вероятно, требует меньшего соседства цепей и включения в процесс более коротких сегментов цепи, чем образование более длинных аксиальных мостиков, она протекает существенно быстрее. На это указывает тот факт, что интенсивность акустических мод лазерного комбинационного рассеяния возрастает приблизительно в 10 раз быстрее, чем повышаются плотность и модуль упругости (последнее связано с образованием лентообразных кристаллических мостиков). [c.227]

Вероятно, этим фактом можно частично, если не полностью, объяснить наблюдаемое при складывании цепей в ламели увеличение интенсивности акустических мод лазерного комбинационного рассеяния. Так как длина стержней таких кристаллов со сложенными цепями много меньше длины иглообразных кристаллических мостиков, образованных межфибриллярными проходными цепями, эта [c.229]

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]

Наилучшими источниками коротких мощных импульсов света являются лазеры. В настоящее время разработано и выпускается промышленностью большое количество импульсных лазеров различных типов. Лазеры, работающие в режиме модулированной добротности, дают импульсы длительностью 10 —10 с, а ]В режиме синхронизации мод — до 10 2 с (см. таблицу). Возможность использования умножения частот ((при прохождении лазерного импульса через некоторые сильно поляризующиеся кристаллы возникает излучение с частотой 2v, Зv или 4v) и лазеров на красителях позволяет получать лазерные импульсы любой необходимой длины волны в диапазоне 250—1300 нм. К недостаткам лазеров следует отнести то, что в результате большой мощности импульсов в образцах могут возникать специфические лазерные эффекты (эффекты, связанные с большой локальной концентрацией возбужденных молекул и их взаимодействием между собой и нелинейные эффекты), и кроме того, в фотохимически активных системах происходит быстрый фотолиз вещества. Характеристики некоторых импульсных лазеров приведены в таблице на с. 209. [c.210]

Поскольку спектральная ширина выходного лазерного излучения в одной лазерной моде может быть получена существенно меньшей, то становится возможным осуществление очень высокой селективности на стадии возбуждения (рис. 6.2). Более подробные сведения о формировании лазерного излучения приведены в руководствах но лазерной технике [6.25—6.28]. [c.260]

Другим широко известным примером является процесс лазерной генерации. Лазер непрерывного действия представляет собой сильно неравновесную открытую систему, образованную активными атомами и модами электромагнитного поля в резонаторе. Эта система выводится из равновесия благодаря постоянному притоку энергии от внешнего некогерентного источника оптической накачки. Подступающая энергия не накапливается в лазерной системе, а непрерывно покидает ее в форме электромагнитного излучения и потока тепла. Когда интенсивность накачки мала, генерируемое лазером излучение состоит из случайных, не сфазированных между собой цугов волн. Если, однако, повышать мощность накачки, то после достижения некоторого порога лазерное излучение становится когерентным, т. е. начинает представлять собой как бы один гигант- [c.5]

Таким образом, точность измерения волновых чисел на лазерных спектрометрах, использующих монохроматор среднего разрешения для выделения одной моды и германиевый эталон для калибровки, составляет 5-10- см-i- 10- см-i [98, 99, 101], что на 1—2 порядка ниже, чем на фурье-спектрометрах высокого разрешения. Точность 5-10- см- может быть получена на гетеродинном спектрометре с ПДЛ для линий, достаточно близких к линиям СОг-лазера [107]. [c.192]

Рис. х.6. Возвращение значения аксиального модуля упругости Е, увеличение плотности и интенсивности акустических мод в лазерном комбинационном рассеянии у сильно вытянутого линейного ПЭ в процессе выдержки при комнатной температуре после отжига [26]. [c.210]

Четкость кристаллов, граница между ними и аморфными слоями и регулярность чередования кристаллических и аморфных областей уменьшаются в процессе вытяжки столь существенно, что меридиональный максимум в МУРРЛ постепенно исчезает [8]. Наблюдения за акустическими модами лазерного комбинационного рассеяния [9] подтверждают заключения, сделанные на основании рентгеновских исследований. Интенсивность меридионального максимума зависит от регулярности чередования кристаллических и аморфных областей и разности электронных плотностей между ними. Привлечение же метода комбинационного рассеяния позволяет оценить длину распрямленных стержневидных участков полимерных цепей в кристаллах. Большая ширина линии у вытянутого материала свидетельствует об изменениях длины распрямленных участков. После- [c.205]

Обычно используют многомодовые световоды. В этих волокнах свет проходит по световоду во многих модах. В разных модах свет ослабляется по-разному. Показатель преломления однороден и изменяется скачком на поверхности оболочки. Одномодовые световоды имеют очень малый диаметр сердечника, обычно 2-10 мкм, так что свет проходит через волокно почти линейно. Толщина оптической оболочки должна быть по меньшей мере в десять раз больше, чем диаметр сердечника. Ввод света в одномодовый световод представляет трудности, поскольку нужно добиться очень узкого угла падения. Следовательно, необходимы высокофокусированные источники света, такие, как лазеры или лазерные диоды. [c.507]

Структурно самоужесточение образца связано с медленной кристаллизацией малого количества материала ( 10 %) с образованием с-текстуры, при этом образуются новые кристаллы ламелярного типа, на что указывают данные МУРРЛ и наблюдения за акустическими модами лазерного комбинационного рассеяния. [c.262]

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]

Генерация лазерного излучения считается примером временной С. Лазер непрерывного действия-сильно неравновесная открытая система, образованная возбужденными частицами (атомами, молекулами) и модами электромагн. поля в резонаторе. Неравновесность этой системы поддерживается непрерывным притоком энергии от виеш. некогерентного источника (накачкой). При малых интенсивностях накачки излучение системы состоит из не сфазированных между собой цугов волн. С повышением интенсивности накачки вплоть до нек-рой пороговой величины излучение системы становится когерентным, т.е. представляет собой непрерывный волновой цуг, в к-ром фазы волн жестко скоррелированы на макроскопич. расстояниях от излучателя. Этот переход к генерации когерентных колебаний можно интерпретировать как С. [c.291]

Этот метод приводит к единственному виду последовательно уточняемых систем гидродинамических уравнений, когда известны по порядку величины характерные масштабы времен релаксационных процессов. Если же известны вероятности и сечения элементарных процессов для всех каналов релаксации, то могут быть вычислены и диссипативные коэффициенты. Знание диссипативных коэффициентов необходимо, например, при расчетах течений в химических лазерах, где активная среда создается за счет перемешивания вязких струй [47]. Они необходимы также при расчете потерь усиления в обычных ГДЛ, связанных с возникновением ламинарных или турбулентных следов за сопловыми решетками. Б общем случае уравнения релаксационной гидродинамики, полученные на основе кинетической теории газов, являются сложными для исследования. Исключением является класс движений газа, подчиняющийся теории многотемпературной релаксации, которая описывает практически важный случай течения многоатомных лазерных смесей на основе СОа [51]. В этом случае информация о микроструктуре течения, т. е. о распределении частиц по различным квантовым уровням, коэффициенте усиления и т. д., получается сравнительно легко, поскольку состояние релаксирую-щей среды полностью определено конечным числом макроскопических параметров (например, р, V, Т, Тг, где Т — температуры различных мод колебаний). Именно на основе теории многотемпературной релаксации получены те результаты, о которых говорится в этом докладе. [c.124]

Среди лазеров различных типов ЛОС с их широкими полосами генерации в многомодовом режиме особенно пригодны для получения ультракоротких световых импульсов при фазовой синхронизации мод, осуществляемой путем внесения в резонатор лазера потерь, промодулированных по амплитуде с периодом, равным времени одного полного циклического пробега излучения в резонаторе. Длительность формируемых импульсов связана с числом мод излучения с синхронизованными фазами. Например, если бы удалось синхронизировать фазы всех 10 продольных мод излучения ЛОС с резонатором длиной 40 см [формула (10)], укладывающихся в полосу генерации шириной 40 нм (Л гл л 4-10 Гц) вблизи 560 нм, то можно было бы получить импульсы с длительностью 1/Дуг==2,5-10 с. Однако все моды синхронизовать пе удается. Число синхронизованных мод определяется свойствами резонатора, модулятора потерь, активной среды и в лучших случаях составляет несколько тысяч. Наименьшая длительность световых импульсов составляет сейчас 2-10" с [134]. Ультракороткие импульсы в ЛОС получены методами активной или пассивной синхронизации мод. В последнем случае в качестве модулятора потерь в резонаторе лазера обычно применяются так называемые просветляющиеся растворы, т. е. растворы органических соединений, поглощение которыми генерируемого излучения падает с ростом его интенсивности. Процесс пассивной фазовой синхронизации мод можно существенно ускорить (а значит, и улучшить), в частности, в ЛОС с ламповой накачкой [135, 136], если в отличие от обычного метода использовать в качестве пассивного модулятора раствор органического соединения, в котором под действием лазерного излучения, моды которого синхронизуются, возбуждается собственная генерация. [c.194]

Оставляя в стороне сложные вопросы формирования спектрального модо-вого состава лазерного излучения, возьмём для нашего упрощённого рассмотрения лазерный импульс, состоящий из одной спектральной моды, которую так же, как и временное распределение, представим гауссовой формой. Итак, [c.388]

Имея один полупроводниковый лазер, можно перекрыть значительную область спектра с помощью различных внешних воздействий, влияющих на ширину запрещенной зоны рабочего вещества. Применялись воздействия давлением [84, 89—91], магнитным полем [84, 92—94], изменением температуры непосредственно [95—99] или путем изменения тока инжекции [94, 98, 100, 101]. Наибольшая перестройка (1000 см- ) получена под действием давления. Длина волны генерации РЬЗе-лазера изменялась от 7 мкм при атмосферном давлении до 22,5 мкм нри давлении 14,2 кбар, без существенного снижения мощности генерации [89]. Чаще всего применяют изменение температуры рабочего элемента, наиболее просто осуществляемое технически. Для грубой перестройки меняют температуру хладонровода, к которому крепится лазерный диод, тонкая подстройка производится изменением тока инжекции. В работе [95] исследовались зависимости частоты генерации от температуры для Оа Аз-лазеров. Для данного лазера типично изменение на 140 м- при изменении температуры хладопровода от 20 до 100 К. В работе [96] сообщается о перестройке РЬВпТе-лазера на 540 см- при изменении температуры от 12 до 114 К. Подчеркнем, что все приведенные данные характеризуют изменение частоты центра линии генерации, которая состоит из многих мод и может иметь значительную ширину. [c.189]

Для исследования молекулярных спектров используются и лазерные спектрометры. Однако здесь их применение в настоящее время очень ограничено из-за того, что область непрерывной перестройки с узкой линией составляет лишь 1—5 см- , затем следует скачок моды . Он сильно затрудняет абсолютную привязку по частоте и идентификацию спектров. Точность калибровки по длинам волн, как правило, на порядок — два ниже, чем на фурье-спектрометрах высокого разрешения. Отметим также, что фурье-спектрометры во многих случаях уже обеспечивают разрешепие, ограниченное допплеровским уширенн-ем [1421, выше которого нет смысла подниматься при исследовании спектров методами линейной спектроскопии. Допплеровская ширина бстд уменьшается с ростом массы молекулы пг(бстд пут), однако еще быстрее уменьшается расстояние Аст между вращательными компонентами вследствие роста момента инер- [c.203]

Другой весьма интересный режим работы получил название синхронизации мод. В этом режиме можно генерировать световые импульсы очень большой мощности (более 100 МВт) и ультракороткой длительности (от 1 пс до 1 не). Для того чтобы дать простое объяснение режиму синхронизации мод, напомним, что частота мод резонатора с плоскими зеркалами и мод ТЕМоо резонатора со сферическими зеркалами отличается на величину Av = l2d [уравнения (53) и (58) ]. Поскольку обычно эта разность намного меньше ширины линии атомного перехода, лазерная генерация одновременно происходит на нескольких модах. Предположим теперь, что фазы этих мод связаны друг с другом условием синхронизации, например [c.38]

Особенно короткие импульсы можно получить в режиме синхронизации мод. Установка напоминает работающую в режиме гигантского импульса. На рис. 6.2,6 представлена схема установки, описанной Шмидтом и Шефером. На одном конце лазерной кюветы с раствором родамина Ж помещают зеркало. Другой конец кюветы скошен, чтобы уменьшить отражение света кюветой на рабочее вещество. Второе зеркало резонатора находится на расстоянии й от лазерной кюветы в непосредственном контакте с тонкой кюветой, служащей оптическим затвором. В ней находится раствор красителя, например, 3,3 -диэтилоксадикарбоцианиниоди-да, который поглощает в области полосы флуоресценции родамина [c.133]

Как и в случае рубинового лазера, активная среда лазера имеет форму цилиндрического стержня и возбуждается с помощью оптической накачки. Лазер на Nd YAG может работать как в импульсном режиме (источник возбуждения — ксе-ноновая импульсная лампа), так и в режиме непрерывной генерации (с криптоновыми или вольфрамовыми лампами накачки). Лазер на стекле, легированном неодимом, вследствие плохой теплопроводности стекла может работать только в импульсном режиме. Важным свойством этого лазера является очень большая ширина полосы лазерного перехода (30—40 нм), обусловленная неоднородностью кристаллического поля в стекле. Так как ширина полосы генерации может достигать 10 нм, в режиме синхронизации мод можно получать импульсы очень малой длительности. Конечно, если бы все моды в пределах полосы шириной 10 нм были бы синхронны по фазе, то можно было бы получить и.мнульсы длительностью 10 с. Однако на практике самые короткие импульсы имеют длительность 10 с. Благодаря относительно невысокой стоимости стеклянных стержней, легированных неодимом, лазер такого типа часто используется для получения мощных импульсов большой энергии. С помощью легированного неодимом лазерного генератора на стекле, работающего в режиме синхронизации мод и имеющего несколько каскадов усиления из такого же активного материала, были получены импульсы длительностью 10 с с пиковой мощностью одиночного импульса 10 Вт. [c.43]

Результаты таких опытов позволили заключить, что содержание фибрилл в образце составляет только 2—3 %. Отсюда следует, что остальная часть материала должна была закристаллизоваться впоследствии при охлаждении стационарного расплава, находящегося в ориентированном состоянии. Обнаружение интенсивных дискретных малоугловых рефлексов и максимума комбинационного рассеяния при низких частотах (лазерные акустические моды) указывает на то, что образец состоит из ламелей размером 200—300 А, рост 256 [c.256]

Перри [91, 217] наблюдал моды 6Л и 2Bg в спектре КР пара-электрической фазы при 300 К и обнаружил заметное изменение интенсивности в спектре при охлаждении образца, так как при этом край полосы оптического поглощения (при 300 К энергия перехода 1,95 эВ) приближается к возбуждающей линии лазера (энергия лазерного перехода 1,96 эВ). Хотя большинство линий КР не зависит от температуры, полоса при 50 см при температуре 100 К сдвигается в сторону низких частот с повышением температуры до Т е (рис. 24). Мягкий характер этой моды полностью определяется температурной зависимостью статической диэлектрической проницаемости ео вдоль оси с в сегнетоэлектри-ческой фазе. Эту моду можно сопоставить с мягкой модой в [c.481]

Детальное описание методов получения режима синхронизации мод изложено в соответствующей литературе [6]. Мы лишь дадим качественное описание метода получения режима синхронизации мод с помощью насыщающегося поглотителя (пассивная синхронизация). Этот режим легко осуществить, установив внутри резонатора соответствующий поглотитель, обладающий двумя уровнями, резонансная частота которых совпадает с частотой лазерной генерации. Нз уравнения (45) легко получить, что при /<С/нас населенность верхнего уровня поглощающего вещества в первом приближении пропорциональна полной интенсивности I. Если генерируется несколько мод, то полная интенсивность н населенность верхнего уровня изменяются с изменением разностной частоты соседних мод Дсо. Внутрирезонаторные потери, обусловленные поглотителем, также изменяются с Дсо, что и приводит к с1Щхронизацип мод. [c.40]

Расходимость лазерного пучка можно уменьшить путем селекции мод. На рис. 2.7 показана система Клоке [9], иредна- [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология