|
|
Госы. Вопросы Промышленные технологии и (инновации (Малеткина). Промышленные лазерные технологии (Реймер И. В.)
21. Ионные лазеры. Аргоновый лазер.
Ионный лазер представляет собой газовый лазер, который использует ионизированный газ в качестве активной среды.
В ионных лазерах инверсия населенностей создается между электронными уровнями энергии ионизированных атомов инертных газов и паров металлов. Инверсия населённостей достигается выбором пары уровней, для которой нижний лазерный уровень обладает меньшим, а верхний – большим временами жизни. Необходимость создания большого количества ионов приводит к тому, что плотность тока газового разряда в ионных лазерах достигает десятков тысяч А/см2. Ввиду высокой плотности тока для изготовления газоразрядных трубок ионных лазеров применяются металлокерамические конструкции или трубки из бериллиевой керамики, обладающие высокой теплопроводностью.
Аргоновый – генерирует на 10 линиях в сине-зелёной области спектра, тип лазера( Газовый (ионный)), длина волны (454,5 – 528,7 нм (самые яркие 488 и 514,5 нм), мощность (1-40 Вт), КПД (0,1%), Акт. Среда ( Ионы аргона образуют плазму), Накачка (Электрический разряд), Время излуч.( Непрерывный и импульсный), Использование (лечение сетчатки глаза, литография, накачка других лазеров). Заселение верхних рабочих уровней в нём осуществляется ступенчатым возбуждением электронами через основное и метастабильные состояния иона, а также каскадами (несколько последовательных переходов) с более высоких уровней. Нижние рабочие уровни быстро опустошаются спонтанным излучением.
Валерий Ильич Донин - первый лазер Аргоновый, учился в тгу
22. Лазер на парах меди. Особенности формирования инверсии населенностей. Основные технические характеристики данных лазеров.
Лазер на парах меди - импульсный газоразрядный лазер, генерация в котором осуществляется на переходах с резонансных на метастабильные уровни атома меди с 1 = 510,6 нм Зеленый и 2 = 578,2 нм Желтый.
Характеристики: Мощность (20-50 Вт), КПД (0,5-1%), Акт. Среда (Смесь паров металла), Накачка (Электрический разряд), Время излуч.( Импульсный 50-100 нс)
Использование (Дерматология Скоростная фотография Накачка лазеров на красителях). Он интересен, в частности, тем, что относится к типу лазеров, генерирующих на самоограниченных переходах.
Принцип работы ЛПМ на самоограниченных переходах заключается в следующем. Лазерный переход в данной системе совершается между резонансным и метастабильным состоянием атомов. При включении накачки (например, тока в газовом разряде) начинает возбуждаться преимущественно резонансный уровень, т.к. он имеет наибольшее сечение возбуждения. После того, как инверсия между резонансным и более низким метастабильным уровнями превысит пороговую величину, начинается генерация. Поскольку метастабильный уровень имеет большее время жизни, то в процессе генерации будут накапливаться атомы в метастабильном состоянии. Тем самым генерация сама ограничивается во времени, а лазеры, работающие с резонансного на метастабильный уровень, получили название лазеров на самоограниченных переходах.
Первый лазер Георгий Георгиевич в Москве
23. СО2-лазер: особенности конструкции, основные технические характеристики.
Активная среда - смесь газов (углекислый, азот и гелий). Один из самых мощных (мощность 100кВт) и из наиболее эффективных. Генерация между колебательными уровнями молекул. Молекула углекислого газа имеет 3 частоты собственных колебаний. Накачка происходит благодаря 1 непосредственным столкновениям с электронами, 2 резонансной передачи энергии от молекулы азота. Буферные газы нужны для создания инверсии населенностей.
СО2 – лазер (диапазон длин волн 9,2-11,4 мкм, интенсивные переходы на 10,6 мкм, 9,6 мкм) конструктивно различаются по скорости и направлению прокачки газовой среды, величине давления, механизмам и способам накачки:
а) Лазеры с медленной продольной прокачкой.
б) Лазеры с быстрой продольной прокачкой
в) Отпаянные лазеры.
г) Волноводные лазеры
д) Лазеры с поперечной прокачкой
е) СО2- лазеры атмосферного давления с поперечным возбуждением
ж) Газодинамический СО2-лазер
Все перечисленные лазеры имеют высокий КПД (15-20 %), к/т является следствием большого квантового выхода (
40 %) и высокой эффективности процесса накачки.
24. Классификация лазеров. Приведите примеры.
Лазеры могут быть классифицированы по различным параметрам:
По агрегатному состоянию и типу активного вещества.(по типу активной среды)
Газовые.лазеры Например: HeNe (632.8 нм, 1,15 мкм, 3,39 мкм)
Ar (488 нм, 514,5 нм)
Kr(416 нм,530,9 нм, 676,4 нм)
Твердотельные Например: волоконные (1-2 мкм) , лазеры на рубине, Nd:YAG (1,064 мкм, 1,32 мкм) и др..
Жидкостные Например: на красителях 390-435 (Стильбен), 570-640 (Родамин 6G)
На парах металлов Например: HeCd (441 нм, 325 нм) Гелий-ртутный (567 нм, 615 нм ) На парах меди (510,6 нм, 578,2 нм ), Лазер на парах золота (627 нм)
Полупроводниковые (волоконно-оптическая связь).
Диодные 400-2200 нм (807-940 нм)
На свободных электронах (0,085-6нм)
По способу накачки
Электрический разряд - газовые и жидкостные лазеры (He-Ne, лазер на красителе)
Пучком электронов - полупроводниковый лазер
Оптическая накачка широкополосным и узкополосным излучением - полупроводниковый лазер
Химическая реакция- Кислород - иодный лазер, углукислотный лазер
Тепловое возбуждение-газодинамические лазеры
По длине волны (диапазону).
Инфракрасные (CO2, Nd:YAG)
Видимые (He-Ne, Ar, на парах меди)
Ультрафиолетовые (эксимерный)
По характеру излучения.
Непрерывные (He-Ne, He-Cd)
Импульсные (диодный, на парах меди, волоконный)
По мощности :
маломощные (диодный лазер)
средней мощности,
мощные (углекислотный лазер)
сверхмощные.
По длительности импульса (нс, фс, пс)
Перестраиваемые или работающие на фиксированной длине волны.
|
|
|
Скачать 0.79 Mb.