Cтраница 3
В твердотельных лазерах в качестве активной среды используются твердые тела: рубин, специальное стекло, алюмоиттриевый гранат, вольфрамат кальция и др. Всего к настоящему времени разработано и испытано несколько десятков различных твердых сред, пригодных для создания твердотельных лазеров. Однако для целей упрочнения могут использоваться лишь те из них, которые обеспечивают генерацию лазерного излучения с определенными энергетическими и пространственно-временными характеристиками. В зависимости от вида используемой активной среды твердотельные лазеры могут работать в импульсном или в непрерывном режиме генерации излучения. При работе в импульсном режиме для реализации процессов упрочнения важны следующие параметры лазерного излучения: энергия в импульсе, длительность импульса, расходимость излучения, диаметр луча, частота следования импульсов. При реализации процесса шокового лазерного упрочнения важной характеристикой также является импульсная мощность излучения. [31]
В лазерах на красителях применяют ксантеновые, метановые, оксазииовые красители, производные оксазола и диазола, кумарины и фталимиды. В пределах широких полос излучения красителей возможна плавная перестройка частоты генерации. Лазеры на красителях излучают в диапазоне длин волн 0 34 - 1 1 мкм; при лазерной накачке в непрерывном режиме генерации достигнута выходная мощность 20 Вт, в импульсном режиме-108 Вт при длительности импульса 10 не. [32]
В ряде работ исследовали возможности ВРЛС применительно к импульсным и непрерывным лазерам, а также свип-лазерам на красителях. Наибольшая чувствительность получена при работе в режиме непрерывной генерации; однако из-за влияния на глубину селективного провала большого числа факторов, отдельные из которых, например временные неоднородности в активной среде ( такие, как нарастание и релаксация четких мод в различных пространственных областях), плохо поддаются оценке, количественные измерения затруднены. Поэтому для получения количественной информации о линиях поглощения непрерывный режим генерации искусственно переводят в импульсный, регистрируя спектр генерации при ограниченных длительностях, задаваемых механическим прерывателем излучения накачки. Длительности варьируют, причем максимальная длительность ограничивается фактическим временем непрерывной генерации. [33]
Режим непрерывной генерации достигается только в том случае, если время жизни верхнего лазерного уровня больше времени жизни нижнего лазерного уровня. Если это условие не выполняется, лазер работает в режиме самопрерывания генерации - тогда длительность импульса накачки меньше времени жизни возбужденного состояния. На практике лазеры, которые в принципе могут работать в непрерывном режиме генерации, иногда используют для работы в режиме импульсной генерации. К этому прибегают, например, в том случае, если интенсивность накачки при работе в непрерывном режиме генерации настолько высока, что это вызывает серьезные ограничения срока службы системы накачки. [34]
Известно, что инверсная населенность изменяется за счет спонтанных процессов ( в рубиновом генераторе время релаксации порядка 10 - 3 сек), которые могут происходить и при участии решетки, так как часть энергии при этом может быть передана решетке. Член, характеризующий изменение А за счет спонтанного излучения и всех возможных других процессов, приводящих к обеднению верхнего рабочего уровня, можно записать в виде а2 2 / т, где а2 2 пропорционально числу активных атомов на верхнем уровне, а т - константа, определяющая скорость распада системы. Кроме процессов релаксации необходимо учесть также воздействие накачки. Действительно, непрерывный режим генерации невозможен, если не будут компенсироваться потери квантов, например, за счет спонтанных процессов или за счет выхода излучения из генератора или его поглощения. [35]