Cтраница 2
В заключение настоящей главы отметим, что перечень технических решений уменьшения влияния температуры и термооптических искажений активных элементов твердотельных лазеров на характеристики лазеров не исчерпывается рассмотренными выше примерами. Отдельный прием обычно не решает проблемы полностью, и при разработке лазеров приходится находить их сочетания, обеспечивающие достижение требуемых параметров лазеров без излишнего усложнения схем резонаторов и конструкций излучателей. [16]
Анализ этих работ подтверждает тот вывод, что основным направлением для совершенствования инженерной разработки газовых лазеров с электрическим возбуждением является дальнейшее изучение всех элементарных процессов, обеспечивающих механизм генерации в электрическом разряде. Только в этом случае на основе количественного расчета и контрольных экспериментов можно надеяться на рекомендации по разработке лазеров с КПД, близкими к предельным, которые на сегодняшний день не достигнуты ни в одном типе газового лазера. [17]
Быстрый рост применений перестраиваемого лазерного излучения наблюдается в инфракрасной области спектра. К настоящему времени большинство работ в инфракрасной области выполнено с помощью лазеров с фиксированной частотой генерации [23-25], но разработка лазера с переворотом спина [7] и растущая доступность полупроводниковых диодных лазеров [9] со все улучшающимися характеристиками содействовали развитию новых и интересных областей применения. [18]
Для проверки состояния космонавтов можно использовать электроды, присоединенные к мышцам тела и связанные с соответствующими электронными приборами. Разработка лазера - прибора, создающего интенсивный пучок когерентного света и представляющего значительный интерес для промышленности, - открывает путь к новым методам хирургии. Этот прибор уже используется в тонких глазных операциях и, как ожидается, будет иметь большое значение в лечении опухолей и других болезней. [19]
Все численные методы решения задач разработки и конструирования лазеров или отдельных их элементов с использованием ЭВМ имеют один общий недостаток. Они дают одно фиксированное решение, если алгоритм решения задачи и программа его реализации на ЭВМ правильны. В идеальном случае задача конструирования и разработка лазера, как и любого прибора, должна решаться как оптимизационная задача, в которой необходимый результат можно получать изменяя исходные параметры в определенных пределах, заданных теоретическими, конструктивными или технологическими возможностями элементной базы лазеров. Прежде чем говорить об оптимизации расчетных задач квантовой электроники с использованием ЭВМ, коротко остановимся на общей классификации задач оптимизации, применяемой в численных методах. Оптимизацию задач, при решении их численными методами на ЭВМ, классифицируют по нескольким основным признакам. Набор этих признаков определяет применимость тех или иных методов, алгоритмов и программ. Если задача поставлена так, что искомый результат представляет собой одно число или группу чисел, то говорят о задаче параметрической оптимизации. Если ищется одна или несколько функций - о задаче оптимального управления. [20]
Особенности поведения резонаторов оптического диапазона связаны отчасти с тем, что размеры такого резонатора обычно во много раз превышают длину волны, и отчасти с тем, что лазерные резонаторы не являются пустыми - внутри них находится активная среда, что в корне меняет механизм возбуждения колебаний. Сочетание этих обстоятельств привело к тому, что теория оптических резонаторов выделилась во вполне самостоятельную научную дисциплину. Знание основных ее положений необходимо не только при разработке лазеров, но и при их использовании: изменение настройки резонатора или введение в него дополнительных элементов являются наиболее удобными и эффективными, а часто и единственно возможными способами варьирования характеристик излучения в самых широких пределах. [21]
Более совершенными твердотельными лазерами являются устройства на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом. Благодаря высокой теплопроводности активной среды такие лазеры могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режимах, причем при работе в импульсном режиме частота следования импульсов может изменяться практически в неограниченных пределах. Однако по сравнению с лазерами на рубине и неодимовом стекле при разработке лазеров на алюмоиттриевом гранате достигнут значительно более низкий уровень энергетических параметров излучения. В табл. 4 приведены характеристики некоторых лазеров на алюмоиттриевом гранате. [22]
То есть разработка коммерческих лазеров оставалась как бы несколько в стороне. Во-вторых, создание надежных ЛПМет, прежде всего ЛПМ, сдерживается тем, что необходимо разработать высокотемпературные активные элементы с большим сроком службы и надежные высоковольтные импульсные источники питания. Но сегодня ситуация изменяется: возрастают усилия, направленные на разработку коммерческих лазеров. [23]
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. [24]
Приведенные в табл. 11.1 лазеры выбраны так, чтобы, помимо обеспечения достаточной степени когерентности, они удовлетворяли двум другим требованиям. Во-первых, существующие в настоящее время фотоматериалы с высокой разрешающей способностью чувствительны в области длин от 250 до 800 нм. Кроме того, свет видимой области предпочтителен, потому что его проще регулировать. Во-вторых, для голографии нужен достаточно мощный источник света. Что значит достаточно мощный - вопрос сложный. Если размеры объектов ограничены несколькими десятками сантиметров, то в случае лазеров, работающих в режиме одной поперечной моды, разумный минимум мощности для демонстрационных целей составляет 1 мет, в то время как для экспериментальной работы необходимый минимум 30 мет. Этот минимум определяется главным образом терпением и выдержкой экспериментатора, так как при более низких мощностях очень велико время экспозиции. При использовании лазеров, работающих в режиме одной продольной моды, минимальная мощность, которая нужна экспериментаторам, возрастает с увеличением размеров объекта. Очевидно, что для будущего голографической индикации очень большое значение имеет разработка аргоновых и криптоновых лазеров, работающих в режиме одной продольной моды. [25]