Учебно-методический комплекс по дисциплине «Оптические методы контроля и анализа» для студентов Казнту имени К. И. Сатпаева по специальности 050716
жүктеу/скачать 1,12 Mb.
|
УМКДСОМКиА1
| Структурная схема лазера. Структурная схема лазера может дополняться рядом элементов, обеспечивающих работоспособность лазера или служащих для управления лазерным излучением. К таким дольным элементам можно отнести (рис. 12.2) систему охлаждения активного элемента ну накачки, модулятор, внешнюю оптическую систему, устройство контроля пара-излучения и др. В каждом конкретном случае применения лазеров наличие тех или дополнительных устройств (или всех сразу) не является обязательным. Как будет видных при рассмотрении типов лазеров, температура активного вещества играет важную роль в достижении инверсии населенностей. В некоторых активных веществах инверсию можно получить лишь при их значительном охлаждении. Система охлаждения предназначается для создания необходимой температуры активного вещества накачки.
Чтобы рассмотренный лазерный усилитель превратить в лазер — генератор излучения, необходимо ввести положительную обратную связь (ПОС). Параметры звена ПОС выбираются так, чтобы энергия излучения, которая передается с выхода лазерного усилителя на его вход, была достаточной для компенсации потерь в замкнутой цепи обратной связи. В качестве звена ПОС в лазере используют оптические резонаторы: простейший резонатор состоит из двух зеркал, которые обеспечивают многократное прохождение волны излучения через активное вещество; для вывода излучения зеркала делаются прозрачными. Рисунок 12.2. Структурная схема лазера. В общем случае оптический резонатор — это система отражающих, преломляющих, фокусирующих и других оптических элементов, в пространстве между которыми могут возбуждаться волны оптического диапазона. Таким образом, выполнение условий усиления лазерного излучения при наличии ПОС через оптический резонатор дает необходимые энергетические предпосылки для самогенерации излучения. Процесс возбуждения лазерного вещества, приводящий к возникновению лазерной активной среды, называется накачкой лазера. Значение энергии накачки много больше энергии лазерного излучения, т.е. лазер — неэкономичный генератор. Но по своим качественным показателям лазерное излучение уникально. Первое важнейшее свойство лазерного излучения состоит в его направленности, которая связана с пространственной когерентностью: лазерное излучение распространяется в виде почти плоской волны, расходимость которой близка к минимально предельной дифракционной расходимости. Такую пространственно-когерентную волну легко сфокусировать на площадку размером около 12лаз (1лаз — длина волны лазерного излучения). Например, если лазер излучает импульс энергии 1 Дж в течение 1 мс, т.е. мощностью всего около 1 кВт с длиной волны λлаз = 0,69 мкм, то интенсивность излучения в фокусе может достигать значения 1 кВт/λ.лаз ≈ 1011 Вт/см2. Лазерное излучение высоко монохроматично, так как лазер генерирует когерентные оптические колебания на частоте максимального усиления и минимальных потерь излучения в резонаторе. Таким образом, лазер преобразует энергию низкого качества в когерентное излучение, т.е. в предельно высококачественную форму энергии, или, используя термины термодинамики, можно сказать следующее: энергия накачки, имеющая низкую температуру и высокую энтропию, преобразуется в лазерное излучение с исключительно высокой эквивалентной температурой и предельно низкой энтропией. Лазер является генератором электромагнитного излучения оптического диапазона, поэтому должен содержать, во-первых, элементы, обеспечивающие накачку лазера, во-вторых, лазерное вещество, в котором в процессе накачки может создана лазерная активная среда. В зависимости от вида подводимой энергии накачки различают следующие виды накачки лазера: - оптическая накачка - возбуждение лазера оптическим излучением; она может быть ламповой: источник накачки - лампа, диодной: источник накачки - излучающий диод, лазерной - лазер - и т.д.; - электрическая накачка -накачка лазера электрической энергией (в частности, к этому виду накачки относится накачка полупроводниковых инжекционных лазеров); - электронная накачка - накачка лазера электронным пучком; жүктеу/скачать 1,12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|