Свободная генерация
Cтраница 1
Свободная генерация в лазерах на пеодимово. Однако для расчета энергетических параметров лазера наличие пичков несущественно, так как при энергетических расчетах обычно оперируют с величинами, усредненными за промежуток времени, гораздо больший длительности отдельных пичков генерации, например усредненными за весь импульс. [1]
В режиме свободной генерации длительность линейного этапа развития генерации равна тл ( 21п ( и / ысп) / Сы) 1 / 2 ( см. гл. [2]
В режиме свободной генерации формирование импульсов излучения осуществляется с момента достижения порогового уровня энергии накачки и длится в течение практически всего периода действия импульса световой накачки. Длительность импульса в этом режиме составляет десятые доли - единицы миллисекунд. Режим модулированной добротности используется для генерации мощных ( вплоть до гигаватт) и коротких импульсов излучения длительностью порядка 10 - 7 - Ю-9 с. Принцип действия ОКГ в этом режиме заключается в искусственной задержке и сокращении времени излучения за счет накопления активных атомов на метастабильном уровне за время действия импульса накачки. Для обеспечения этого режима работы временно уменьшается добротность резонатора путем введения дополнительных потерь, в результате чего условия самовозбуждения не выполняются. По окончании импульса накачки, когда на метастабильном уровне накопились почти все атомы активного вещества, быстро восстанавливается добротность ( исключающая потери) резонатора, и возбужденные атомы переходят на нижний уровень, излучая мощный короткий импульс света. [3]
Для режима свободной генерации с длительностью импульсов Г-200-1000 мкс с ярко выраженной пичковой структурой характерно поступление вещества в виде струй, следующих за пичками. Между пичками поступление вещества прекращается. Режим развитого испарения в существующих установках, как правило, реализуется. Количество выброшенного вещества колеблется от 10 - 7 до п - 10 - 3 г при энергии импульсов от 0 2 до 10 Дж. Значительную часть продуктов лазерной эрозии составляет конденсированная фаза. В случае чисто лазерного анализа в формировании аналитического сигнала участвует в среднем лишь несколько процентов выброшенного вещества, что в значительной мере предопределяет плохие пределы обнаружения элементов в таком варианте анализа. [4]
В режиме свободной генерации неупорядоченное испускание пичков обусловлено многомодовостью генерации. Если генерация мод происходит синфазно с одинаковой амплитудой, то такой режим, называемый режимом синхронизации мод, позволяет получить сверхкороткие импульсы очень большой мощности в пикосекундном диапазоне. [5]
Зависимость КПД свободной генерации лазера на нсодимовон стекле с трубчатым iKTHBiiuM элементом ( система накачки вида II. [6]
Как и при свободной генерации, в МИ-режиме могут быть найдены оптимальные соотношения полезных и вредных потерь, при которых мощность ( или энергия) МИ-генерации максимальны. [7]
Лазер в режиме свободной генерации из-за малой мощности пичков излучения обычно дает факел настолько низкой спектральной яркости, что прямой спектроскопический анализ затруднен пли вообще невозможен. Поэтому при таком режиме генерации лазер используется для испарения почти исключительно в двухступенчатом процессе. [8]
Различают три режима генерации: свободная генерация, генерация моноимпульса при модуляции добротности резонатора и синхронизация аксиальных мод. Наибольшая длительность генерируемых лазерами на неодимовом стекле импульсов ограничивается обычно на уровне десятков миллисекунд процессами тепловыделения. При синхронизации аксиальных мод лазеры на неодимовом стекле генерируют импульсы длительностью порядка 1 пс. Режим модуляции добротности позволяет получать импульсы длительностью 1 - 100 не. Управление добротностью резонатора также дает возможность генерировать не только одиночные импульсы ( моноимпульсы), но и серии импульсов. [9]
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. [10]
Импульс, излученный лазером в режиме свободной генерации, не гладкий; он имеет сложную пульсирующую структуру и состоит из большого числа отдельных импульсов - пичков, длительность каждого из которых примерно 10 - 6 с. Хаотичность этих пульсаций и отсутствие их повторяемости от импульса к импульсу указывают на то, что они вызываются различными факторами. Одним из факторов, обусловливающих пульсацию, является взаимодействие между типами колебаний, возникающих в резонаторе. Однако пульсации могут иметь место и при работе ОКГ в одномодовом режиме; в этом случае они обычно носят регулярный характер и представляют собой релаксационные колебания. [11]
Описанный режим работы лазера называют режимом свободной генерации. Свободная генерация начинается после вспышки лампы накачки и длится около 1 мс. [12]
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. [13]
Характерные длительности работы ОКГ в режиме свободной генерации составляют миллисекунды, в режиме импульсной добротности - наносекунды или десятки наносекунд. Впрочем, с помощью специальных приемов длительность светового импульса может быть сокращена и до пикосекундных интервалов. Энергия, излучаемая в отдельном импульсе при работе на рубиновом кристалле, составляет в типичных условиях 1 - 10 дж, при работе на неодимовом стекле - сотни джоулей. Мощности в режиме импульсной добротности достигают сотен мегаватт или даже десятков гигаватт, в пучках диаметром в несколько миллиметров. [14]
 |
Фотография кратера, обра. [15] |
Страницы: 1 2 3 4 5