Принцип действия газового лазера: принцип работы и внутреннее устройство прибора

краткое описание, характеристики, принцип действия

Основным рабочим компонентом любого лазерного устройства является так называемая активная среда. Она не только выступает источником направленного потока, но и в некоторых вариантах может значительно его усиливать. Именно такой особенностью и обладают газовые смеси, выступающие активным веществом в лазерных установках. При этом существуют разные модели подобных устройств, отличающихся и конструкцией, и характеристиками рабочей среды. Так или иначе, газовый лазер имеет немало преимуществ, которые позволили ему занять прочное место в арсенале многих промышленных предприятий.

Особенности действия газовой среды

Традиционно лазеры ассоциируются с твердотельными и жидкостными средами, способствующими формированию светового луча с необходимыми рабочими характеристиками. При этом газ имеет преимущества в виде однородности и небольшой плотности. Эти качества позволяют лазерному потоку не искажаться, не терять энергию и не рассеиваться. Также газовый лазер отличается увеличенной направленностью излучения, предел которой определяет только дифракция света. По сравнению с твердыми телами взаимодействие частиц газа происходит исключительно при соударениях в условиях теплового перемещения. В результате энергетический спектр наполнителя соответствует энергетическому уровню каждой частицы по отдельности.

Устройство газовых лазеров

Классическое устройство таких аппаратов формируется герметичной трубкой с газообразной функциональной средой, а также оптическим резонатором. Разрядная трубка обычно выполняется из корундовой керамики. Ее размещают между отражающей призмой и зеркалом на бериллиевом цилиндре. Разряд производится в двух секциях с общим катодом при постоянном токе. Оксиднотанталовые холодные катоды чаще всего разделяют на две части посредством диэлектрической прокладки, которая обеспечивает однородность распределения токов. Также устройство газового лазера предусматривает наличие анодов – их функцию выполняет нержавеющая сталь, представленная в виде вакуумных сильфонов. Эти элементы обеспечивают подвижное соединение трубок, призмы и держателей зеркала.

Принцип работы

Для наполнения энергией активного тела в газе применяются электрические разряды, которые вырабатываются электродами в полости трубки прибора. В процессе соударения электронов с газовыми частицами происходит их возбуждение. Таким образом создается основа для излучения фотонов. Вынужденное испускание световых волн в трубке повышается в процессе их прохождении по газовой плазме. Выставленные зеркала на торцах цилиндра создают основу для преимущественного направления светового потока. Полупрозрачное зеркало, которым снабжается газовый лазер, отбирает из направленного луча долю фотонов, а остальная их часть отражается внутрь трубки, поддерживая функцию излучения.

Характеристики

Внутренний диаметр разрядной трубки обычно составляет 1,5 мм. Диаметр оксиднотанталового катода может достигать 48 мм при длине элемента 51 мм. При этом конструкция работает под действием постоянного тока с напряжением 1000 В. В гелий-неоновых лазерах мощность излучения небольшая и, как правило, исчисляется в десятых долях Вт.

Модели на углекислом газе предполагают использование трубок диаметром от 2 до 10 см. Примечательно, что газовый лазер, работающий в непрерывном режиме, обладает очень высокой мощностью. С точки зрения эксплуатационной эффективности, этот фактор иногда идет в плюс, однако для поддержания стабильной функции таких приборов требуются долговечные и надежные зеркала с повышенными оптическими свойствами. Как правило, технологи используют металлические и сапфировые элементы с обработкой золотом.

Разновидности лазеров

Основная классификация подразумевает разделение таких лазеров по типу газовой смеси. Уже упоминались особенности моделей на углекислом активном теле, но также распространены ионные, гелий-неоновые и химические среды. Для изготовления конструкции прибора ионные газовые лазеры требуют применения материалов с высокой теплопроводностью. В частности, используются металлокерамические элементы и детали на основе бериллиевой керамики. Гелий-неоновые среды могут работать на разных длинах волн по инфракрасному излучению и в спектре видимого света. Зеркала резонатора таких аппаратов отличаются наличием многослойных диэлектрических покрытий.

Химические лазеры представляют отдельную категорию газовых трубок. Они также предполагают использование в качестве рабочей среды газовых смесей, но процесс образования светового излучения обеспечивается химической реакцией. То есть газ используется для химического возбуждения. Устройства такого типа выгодны тем, что в них возможен прямой переход химической энергии в электромагнитное излучение.

Применение газовых лазеров

Практически все лазеры такого типа отличаются высокой степенью надежности, долговечностью и доступной ценой. Эти факторы обусловили их широкое распространение в разных отраслях. К примеру, гелий-неоновые аппараты нашли применение в нивелировочных и юстировочных операциях, которые выполняются в шахтных работах, в кораблестроении, а также при строительстве различных сооружений. Кроме этого, характеристики гелий-неоновых лазеров подходят для использования в организации оптической связи, в разработке голографических материалов и квантовых гироскопов. Не стал исключением с точки зрения практической пользы и аргоновый газовый лазер, применение которого показывает эффективность в сфере обработки материалов. В частности, подобные устройства служат в качестве резчика твердых пород и металлов.

Отзывы о газовых лазерах

Если рассматривать лазеры с точки зрения выгодных эксплуатационных свойств, то многие пользователи отмечают высокую направленность и общее качество светового пучка. Такие характеристики можно объяснить малой долей оптических искажений независимо от температурных условий окружающей среды. Что касается недостатков, то для раскрытия потенциала газовых сред необходимо большое напряжение. Кроме того, гелий-неоновый газовый лазер и устройства, работающие на основе углекислых смесей, требуют подключения немалой электрической мощности. Но, как показывает практика, результат себя оправдывает. Применение находят и маломощные аппараты, и приборы с большим силовым потенциалом.

Заключение

Возможности газоразрядных смесей в плане их применения в лазерных установках пока еще недостаточно освоены. Тем не менее спрос на подобное оборудование давно и успешно растет, формируя соответствующую нишу и на рынке. Наибольшее распространение газовый лазер получил в промышленности. Его используют как инструмент для точечной и аккуратной резки твердотельных материалов. Но есть и факторы, сдерживающие распространение такого оборудования. Во-первых, это быстрый износ элементной основы, что сокращает долговечность приборов. Во-вторых, отмечаются высокие требования к обеспечению электрического разряда, необходимого для формирования луча.

8.3.   Газовые лазеры | Электротехника

Газовые лазеры находят применение в оптоэлектронике, прежде всего, потому что они обладают высокой степенью когерентности излучения. Относительное изменение длины волны излу­чения ( у этих приборов лежит в диапазоне 10-6 – 0-9, в то время как у других типов лазеров оно не менее 10 -4. Малое значение  обусловлено слабым взаимодействием атомов и молекул в столь разреженном активном веществе, каким является газ. Коэффициент квантового усиления () в разреженных газах мал. Это приводит к тому, что для эффективного усиления излучения газовый лазер дол­жен иметь большие линейные размеры. С другой стороны, увеличение линейного размера позволяет получить малую расходимость излучения (): при длине резонатора не менее десятков сантиметров можно получить  0,01 º. У других типов лазеров  1º.

Таким образом, там, где необходимы высокие когерентность и направленность излучения, применение газовых лазеров становится пред­почтительным. Например, газовые лазеры в настоящее время незаме­нимы при передаче большого объема информации в системах лазерной оптической связи.

Рассмотрим принцип действия газового лазера на примере газо­разрядного лазера.

Газоразрядные лазеры рабо­тают на разреженных газовых средах (давление газа составляет примерно 100 – 1000 мПа). Ак­тивной средой газоразрядного ла­зера является образующаяся при возникновении электрического разряда газоразрядная плазма. Используются два типа разрядов; дуговой и тлеющий. На рис. 8.6 приводятся распределения потен­циала по длине разрядного про­межутка для дугового и тлеющего разрядов. Здесь индекс 1 (а также кривая 1) относится к дуговому разряду, индекс 2 (кривая 2)к тлеющему; dдлина прикатодной области разряда; l – длина области разряда, называемой областью столба разряда, где характеристики разряда наиболее устойчивы, а на­пряжённость поля постоянна по длине области. Эта область является рабочей для газоразрядного лазера;

Uрабочее напряжение (раз­ность потенциалов между анодом и катодом). Сравнив характерные параметры для каждого из разрядов, можем записать:

;        ;       .

Некоторые параметры дугового и тлеющего разрядов приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Параметры дугового и тлеющего разрядов

Разряд

Рабочее напряжение, В

Плотность тока, А/см2

Температура разряда, К

Концентрация электронов, см-3

Относительная ионизация,  %

Дуговой

10 – 100

102 – 103

1000

1013

1

1000

10-3 – 10-1

300

109 – 1011

0,01

Из приведенного сравнения (табл. 8.1) видно, что дуговой разряд – это силь­ноточный высокотемпературный разряд с высокой степенью ионизации плазмы; тлеющий разряд – слаботочный, низкотемпературный, с низкой степенью ионизации плазмы.

В качестве примера лазера дугового разряда рассмотрим аргоно­вый лазер (рис.8.7). Обводной канал 7 обеспечивает выравнивание давления по длине трубки: в отсутствие такого канала газ накапливается в анодной части трубки вскоре после включения дугового разряда. Такого типа лазеры относительно дороги и громоздки.

Наиболее распространенным типом газоразрядного лазера является гелий-неоновый. Этот лазер работает на тлеющем разряде. Разряд вызывает возбуждение атомов гелия, которые при соударении передают энергию атомам неона, имеющим точно такие же уровни возбуждения. Энерге­тический спектр атомов неона обеспечивает генерацию когерентного излучения с длиной волны

 = 0,633 мкм.

Основным элементом гелий-неонового лазера является стеклянная или квар­цевая трубка 2, заполненная гелий-неоновой смесью (рис. 8.8). Трубка диаметром в несколько миллиметров и более и длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров откачивается и наполняется смесью газов. Внутри трубки имеются электроды 3, к которым подводится электрическое напряжение, возбуждающее и поддерживающее разряд в газе.

Торцы трубки закрываются плоскими стеклянными или кварцевыми пластинками 1. Коэффициент отражения от плоской пластинки зависит как от угла падения, так и от поляризации излучения. Если плоскость поляризации совпадает с плоскостью падения излучения на пластинку, то при некотором определенном угле (так называемом угле Брюстера) излучение пройдет через пластинку целиком, не отражаясь.

Большие габариты, наличие газонаполненного объема, высоковольт­ное питание, низкий КПД, сложность устройства возбуждения обуслов­ливают практическую непригодность газовых лазеров для микрооптоэлектроники. В то же время там, где необходимы высокая когерент­ность и направленность излучения, а требования к массам и габаритам невысоки, использование газовых лазеров является не только полезным, но и часто неизбежным.

Газовый лазер

Газовый лазер — это лазер, содержащий вещество газообразного состояния в стеклянной трубке, имеет  низкое давление, создающее активную среду. Трубка находится между двумя зеркалами, через которое выводится лазерное излучение. При этом  зеркала должны быть настроены так, чтобы световые лучи были параллельны оси. Возбуждение смеси газов происходит разными видами электрического разряда в газах.

Особенности газового лазера определяются значением свойств активной среды, так как ее  плотность может быть разной в широких пределах, но намного меньше, чем конденсированной среде.

Энергетический спектр газа соответствует уровню энергии отдельных частиц, так как в отличие твердой материи, частицы газа взаимодействуют друг с другом исключительно при соударениях в процессе теплового движения. Поэтому газовая активная среда преимущественно прозрачная и имеет узкую линию поглощения и излучения. Такой лазер дает возможность получить максимально узкие, но достаточно стабильные линии генерации.

Газовый лазер может работать в непрерывном режиме, а также в импульсном. Эти режимы сами по себе отличаются по своим характеристикам. Характер возбуждения активной среды газового лазера классифицируется на:  газоразрядные, с оптическим возбуждением, возбуждением заряженных частиц, химические лазеры и газодинамические. Типы переходов, на которых возбуждается генерация газового лазера, бывает: ионные лазеры, молекулярные лазеры, эксимерные лазеры. Что особенно характеризует свойства лазерного излучения, так это его высокая направленность и монохроматичность, способность работать в непрерывном режиме.

Сегодня самый практичный газовый лазер  — это щелевой СО2 с высокочастотным разрядом. Он сильно отличается от углекислотного своим импульсным режимом излучения. Такое излучение имеет импульсный световой поток с частотой 10 — 20кГц.  Газовым лазером производят маркировку широким спектром изделий и материалов с отличным качеством, как на твердых материалах, так и более мягких. Твердые материалы — алюминий, металлы, сплавы металлов, керамика, стекло, твердый пластмасс. Мягкий материал может быть органическим — из бумаги, дерева, акрила, резины, кожи, ткани, картона. Марку СО2 широко используют для резки почти любых металлов и неметаллов. Для резки металлов уровень мощности необходим от  500 Вт, а для резки цветных от 1000 Вт, иногда может быть и больше. Используя эту марку лазера деликатно, можно разрезать металл, так как ширина шва уменьшается, а качество увеличивается. Помимо этого, импульсные лазеры режут сталь, титан и даже более мягкие алюминиевые сплавы.

В зависимости от химического состава, можно резать сплавы на медной основе. Еще такие лазеры используют для гравировки. Существуют лазерные станки, режущие дерево и фанеру. И хотя это сравнительно мягкие материалы, работа с ними сложна и квалификация рабочего должна быть очень высокой. В наше время резка фанеры и дерева считается одним из самых эффективных и высокоточных способов обработки.

Принцип работы лазера. Основные виды лазеров.

Одним из самых значимых изобретений прошлого века можно считать изобретение лазера, который сейчас используется практически во всех сферах жизни. Слово LASER образовалось от сокращения английского словосочетания  «light amplification by stimulated emission of radiation» — «усиление света посредством вынужденного излучения»

Еще в 1916 году Альбертом Эйнштейном была спрогнозирована возможность перехода атомов с высшего энергетического состояния в низшее при внешнем воздействии. При данном переходе освобождается некоторое количество энергии, и такое излучение называется вынужденным. Вынужденное излучение и лежит в основе работы лазеров.

Принцип действия лазера основывается на вынужденном излучении фотонов света при воздействии внешнего электромагнитного поля.

Как известно еще со школьного курса физики, строение атома имеет планетарную модель (за Резерфордом), согласно которой вокруг положительно заряженного ядра по определенным энергетическим орбитам вращаются негативно заряженные электроны – подобно планетам вокруг солнца. Каждой орбите соответствует определенное значение энергии электрона. При невозбужденном состоянии электроны размещаются на низких энергетических уровнях, что обусловлено минимальной затратой энергии,  и могут  только поглощать излучение, которое на них попадает. При воздействии излучения на атом, он получает дополнительную порцию энергии, что провоцирует переход электронов (одного или нескольких) на более высокие энергетические уровни атома, то есть электрон переходит в возбужденное состояние. Энергия поглощается строго определенными порциями – квантами. Возбужденный атом стремится снова вернутся к состоянию спокойствия, и отдает лишнюю энергию,  излучая ее  тоже строго определенными порциями. При этом электроны возвращаются на первоначальные энергетические уровни. Образующиеся кванты или фотоны света имеют энергию равную разности энергий двух задействованных уровней. Таким образом происходит вынужденное излучение.

Атом в возбужденном состоянии может сам излучать энергию, а может излучать и при воздействии внешнего излучения. Характерно, что квант, который излучается и квант, который вызвал излучение схожи между собой. Эта характеристика определяет то, что длина волны индуцированного (вызванного) излучения равна волне, которая вызвала это излучение. Итого, индуцированное излучение будет увеличиваться с возрастанием количества электронов, которые перескочили на верхние энергетические уровни.

Также, бывают инверсные системы атомов, в которых электроны сосредотачиваются  на более высоких энергетических уровнях. В таких системах атомов процесс излучения квантов доминирует над процессом  поглощением.   Инверсные системы атомов  и применяют для конструирования оптических квантовых генераторов (лазеров). Активное вещество (среда) размещается в оптическом резонаторе состоящего из двух параллельно размещенных высококачественных зеркал, которые размещены по обе стороны активного вещества. Излученные кванты, попадая внутрь и неоднократно отражаясь от зеркал, множество раз перерезают активное вещество, вызывая тем самым возникновение аналогичных квантов посредством излучения атомов, где электроны находятся на дальних орбитах. Активная среда может быть из разных материалов, любого агрегатного состояния и выбор ее определяется от того, какие характеристики требуются от лазера.   Именно от активной среды зависят основные  характеристики лазеров —  мощность и диапазон.

Эффект лазера (лазерная генерация)  может возникнуть только в том случае, когда число атомов в возбужденном состоянии превышает число атомов в состоянии спокойствия. Среду с такими характеристиками, можно подготовить, накачав ее дополнительной энергией из определенного внешнего источника.  Эта операция так и называется – накачка. Именно от способа накачки и различаются лазеры по типам. Накачка может осуществляться при воздействии электромагнитного излучения, электрического тока, электрического разряда, пучка релятивистских электронов, а также химической реакции. Вид используемой энергии зависит от того, какая именно применяется активная (рабочая) среда.

Исходя из всего выше написанного, можно определить три основные части конструкции, которые имеет в своем составе любой лазер:

  1. Активная рабочая среда;
  2. Источник энергии или система накачки;
  3. Устройство для усиления излучаемого света — система зеркал (оптический резонатор).

Основные виды лазеров

Газовые лазеры (СО2)

Использование газа в лазере в качестве активной среды, имеет очень важное качество – это высокая оптическая однородность,  то есть луч света в газе рассеивается и искажается в наименьшей степени. Лазер на основе газа характеризуется высокой направленностью и монохроматичностью излучения, а также может работать в непрерывном режиме. Намного повысить мощность газового лазера можно при использовании разных методов возбуждения и увеличения давление газа. Поэтому данные лазеры наиболее часто используются там, где необходима очень высокая направленность и монохроматичность луча. Самый первый газовый лазер был создан в 1960 году на основе смеси гелия и неона, который по сей день остается наиболее распространённым. После этого было создано, и еще в процессе создания, множество самых разных газовых лазеров, где используются квантовые переходы нейтральных ионов, атомов и молекул в различных диапазонах спектра светового луча (от ультрафиолетового до инфракрасного, и даже рентгеновского излучения)

Полупроводниковые лазеры

Полупроводниковые лазеры работают в видимом и инфракрасном диапазонах. Имеют ряд уникальных характеристик, которые делают их особо ценными в практике. Полупроводниковые инжекционные лазеры характеризуются высоким, почти 100% КПД перехода электрической энергии в когерентное (вынужденное) излучение; малой степенью инерционности; могут работать в непрерывном режиме; имеют достаточно простую конструкцию; обладают возможностью перестройки длины волны излучения, а также большое количество полупроводников, которые могут беспрерывно перекрывать волны в диапазоне 0.32 – 32 мкм.

Но полупроводниковые лазеры имеют и свои недостатки – слабая направленность излучения, которая связана с их небольшим размером; сложности при получении высокой монохроматичности излучения, что обусловлено большой шириной спектра спонтанного излучения на рабочих рекомбинационных переходах.

Полупроводниковые лазеры используются тогда, когда не особо важна когерентность и направленность волновых процессов, но нужны малые размеры и высокий КПД лазера.

Жидкостные лазеры.

В жидкостных лазерах активной средой является жидкость. Важной характеристикой данного лазера есть возможность получения большой энергии  и мощности излучения при импульсном и непрерывном режимах работы, применяя циркуляцию используемой жидкости для ее охлаждения. Первые жидкостные лазеры работали на растворах редкоземельных хелатов — в практике сейчас не используются из-за малой излучаемой энергии и недостаточной химической стойкости.

На данный момент особо распространены жидкостные лазеры, работающие на неорганических активных жидкостях или на растворах органических красителей.

Жидкостные лазеры на неорганических активных жидкостях характеризуются большой импульсной энергией при значительной средней мощности и излучением с узким спектром частот.

 Жидкостные лазеры, работающие на растворах органических красителей, могут работать в широком диапазоне излучения. Широкие спектральные линии люминесценции органических красителей позволяют осуществить жидкостному лазеру с непрерывной перестройкой длин волн излучения в диапазоне порядка несколько сотен. Перекрыть весь видимый спектр излучения, и даже часть инфракрасного участка можно, всего лишь, заменив краситель. Для накачки активной среды в данном жидкостном лазере используются, чаще всего, твердотельные лазеры. Некоторые красители могут накачиваться при воздействии на них особых импульсных газосветных ламп, с более короткими интенсивными вспышками белого цвета, чем в обычных импульсных лампах.

Твердотельные лазеры.

На сегодняшний день создано много разных твердотельных лазеров, которые могут работать и в импульсном и в непрерывном режиме излучения.

Чаще всего встречаются лазеры на рубине и неодимовом стекле, которые являются одними из самых мощных импульсных лазеров.

Неодимовый лазер может иметь довольно большой (диной до 100 см и диаметром 4-5 см) и оптически однородный стержень, который может дать импульс генерации энергии 1000 Дж за время ~ 10-3 сек. Работают неодимовые лазеры на длине волны ℓ = 1,06 мкм. Лазер на рубине может выдать полную энергию импульса генерации  в сотни Дж при длительности импульса 10-3 сек. Обладает возможностью реализовать режим генерации импульсов с большой частотой повторения -до нескольких КГц.

Твердотельным лазером непрерывного действия являются лазеры на флюорите кальция с примесью диспрозия и лазеры на иттриево-алюминиевом гранате с примесями различных редкоземельных атомов. Одним из наиболее широко используемых в настоящее время твердотельных лазеров является лазер, в котором матрицей служит иттрий-алюминиевый гранат,  а активатором — ионы неодима. Лазер имеет сравнительно низкий порог возбуждения и высокую теплопроводность, что позволяет реализовать генерацию при большой частоте следования импульсов, а также генерацию в непрерывном режиме, КПД лазера сравнительно высок.  Большая часть твердотельных лазеров непрерывного действия работают  в диапазоне волн длиной ℓ от 1 до 3 мкм. Мощность непрерывной генерации современных лазеров на АИГ : Nd  (лазер на иттриево-алюминиевом  гранате с неодимом) достигает 0,5 — 2,0 кВт и выше. Электрооптический КПД твердотельных лазеров с использованием ламповой накачки активных элементов 1 -3 %.

Газовый лазер — презентация онлайн

1. Газовый лазер

Лазер — это устройство,
создающее узкий пучок
интенсивного света.
Газовый лазер — лазер, в
котором в качестве активной
среды используется вещество,
находящееся в газообразном
состоянии (в отличие от
твёрдых тел в твердотельных
лазерах и жидкостей в лазерах
на красителях).
К достоинствам газовых
лазеров можно отнести
дешевизну и легкость
эксплуатации мощных
лазеров, что предопределило
их широкое распространение
в промышленной резке
материалов.

3. История

Создателем газового лазера был
американский физик Али Джаван совместно с
У. Беннетом и Д. Эрриотом в 1960г. Газовый
лазер был первым непрерывным лазером,
применявшимся в телекоммуникационной
индустрии совместно с волоконной оптикой.

4. Особенности действия газовой среды

Газ имеет преимущества в виде
однородности и небольшой плотности. Эти
качества позволяют лазерному потоку не
искажаться, не терять энергию и не
рассеиваться. Также газовый лазер
отличается увеличенной направленностью
излучения, предел которой определяет только
дифракция света (огибание волнами
препятствий).

5. Устройство газовых лазеров

6. Принцип работы

Для наполнения энергией активного тела в газе
применяются электрические разряды, которые
вырабатываются электродами в полости трубки прибора.
В процессе соударения электронов с газовыми
частицами происходит их возбуждение. Таким образом
создается основа для излучения фотонов. Вынужденное
испускание световых волн в трубке повышается в
процессе их прохождении по газовой плазме.
Выставленные зеркала на торцах
цилиндра создают основу для
преимущественного направления
светового потока. Полупрозрачное
зеркало, которым снабжается
газовый лазер, отбирает из
направленного луча долю фотонов, а
остальная их часть отражается внутрь
трубки, поддерживая функцию
излучения.

7. Разновидности газовых лазеров:

1.
2.
3.
4.
Углекислотные лазеры
Ионные лазеры
Гелий-неоновые лазеры
Химические лазеры

8. Применение газовых лазеров

Рабочее тело
Применение
Гелий-неоновый
лазер
Голография, спектроскопия, считывание штрих-кодов,
демонстрация оптических эффектов.
Аргоновый лазер
Лечение сетчатки глаза, литография, накачка других лазеров
Криптоновый лазер
Научные исследования, в смеси с аргоном лазеры белого света,
лазерные шоу.
Азотный лазер
Накачка лазеров на красителях, исследование загрязнения
атмосферы, научные исследования, учебные лазеры.
Лазер на фтористом
водороде
Способен работать в постоянном режиме в области мегаваттных
мощностей. Научные исследования, лазерные вооружения.
Обработка материалов. Лазерный термоядерный синтез (ЛТС). В
перспективе: источник накачки неодимовых лазеров и
рентгеновских лазерных систем.
Углекислотный
лазер (CO2)
Обработка материалов (резка, сварка), хирургия.
Лазер на монооксиде
углерода (CO)
Обработка материалов (гравировка, сварка и т. д.),
фотоакустическая спектроскопия.
Эксимерный лазер
Ультрафиолетовая литография в полупроводниковой
промышленности, лазерная хирургия, коррекция зрения.

Принцип образования и работы лазерного луча в стоматологии: Стоматология Столица

09.03.2022 08:08

Принцип образования лазера. Основным физическим процессом, который определяет действие лазера является вынужденное испускание излучения. Это испускание образуется при тесном взаимодействии фотона с возбужденным атомом в момент точного совпадения энергии фотона с энергией возбужденного атома (молекулы). В конечном итоге этого тесного взаимодействия атом (молекула) переходит из возбужденного состояния в невозбужденное, а излишек энергии излучается в виде нового фотона с абсолютно такой же энергией, поляризацией и направлением распространения, как и у первичного фотона. Простейший принцип работы заключается в колебании луча света между оптическими зеркалами и линзами, набирающим силу с каждым циклом. Когда достигается достаточная мощность, луч испускается. Этот выброс энергии вызывает тщательно контролируемую реакцию.

Основным физическим процессом, который определяет действие лазерных аппаратов, является вынужденное испускание излучения. Это испускание образуется при тесном взаимодействии фотона с возбужденным атомом в момент точного совпадения энергии фотона с энергией возбужденного атома (молекулы). В конечном итоге этого тесного взаимодействия, атом (молекула) переходит из возбужденного состояния в невозбужденное, а излишек энергии излучается в виде нового фотона с абсолютно такой же энергией, поляризацией и направлением распространения, как и у первичного фотона.

Простейший принцип работы стоматологического лазера заключается в колебании луча света между оптическими зеркалами и линзами, набирающим силу с каждым циклом. Когда достигается достаточная мощность, луч испускается. Этот выброс энергии вызывает тщательно контролируемую реакцию.

*Flash tube = энергия накачки

Mirrored Surface = непрозрачное зеркало

Partially Mirrored Surface = частично прозрачное зеркало

Atoms = атомы

Атомы испускают фотоны, некоторые из этих фотонов двигаются в направлении, параллельном оси трубки, и они «отскакивают» назад от непрозрачного зеркала, а часть выводится в виде лазерного пучка.

Лазеры в стоматологии

Активному посреднику (газ, жидкость или твердое вещество) передается возбуждение от источника энергии, результат — монохромная (одного цвета), коллимированная (передающаяся в одном направлении), когерентная (все световые волны синхронны) лазерная энергия.

ЛАЗЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

МОНОХРОМНАЯ – ПРАКТИЧЕСКИ ОДНОГО ЦВЕТА

КОЛЛИМИРОВАННАЯ — ПЕРЕДАЕТСЯ В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ

КОГЕРЕНТНАЯ — ВСЕ СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ СИНХРОННЫ

Активный посредник определяет такие характеристики лазера, как цвет и длина волны. Существует четыре типа лазеров:
Твердотельные лазеры используют лазерное вещество, распределенное в твердой матрице. Одним из примеров является Неодим — YAG лазер. Термин YAG является сокращением для кристалла: алюмоиттриевый гранат, который служит как носитель для ионов неодима. Этот лазер излучает инфракрасный луч с длиной волны 1,064 микрометра. Вспомогательные устройства, которые могут быть как внутренними, так и внешними по отношению к резонатору, могут использоваться для преобразования выходного луча в видимый или ультрафиолетовый диапазон.

В газовых лазерах используется газ или смесь газов в трубке. В большинстве газовых лазеров используется смесь гелия и неона (HeNe), с первичным выходным сигналом в 632,8 нм (нм = 10-9 метра) видимого красного цвета. Впервые такой лазер был разработан в 1961 году и стал предвестником целого семейства газовых лазеров. Все газовые лазеры довольно похожи по конструкции и свойствам. Например, CO2 газовый лазер излучает длину волны 10,6 микрометров в дальней инфракрасной области спектра. Аргоновый и криптоновый газовые лазеры работают с кратной частотой, излучая преимущественно в видимой части спектра. Основные длины волн излучения аргонового лазера — это 488 и 514 нм.

В лазерах на красителе используется лазерная среда, которая обычно является сложным органическим красителем в жидком растворе или суспензии. Наиболее значительная особенность этих лазеров — это их «приспособляемость». Правильный выбор красителя и его концентрации позволяет генерировать лазерный свет в широком диапазоне длин волн в видимом спектре или около него. В лазерах на красителе обычно применяется система оптического возбуждения, хотя в некоторых типах таких лазеров используется возбуждение при помощи химических реакций. Наиболее часто используемый лазер на красителе — это Родами 6G, который обеспечивает настраиваемость в диапазоне частот шириной 200 нм в красной части спектра (620 нм).
Полупроводниковые лазеры (иногда называемые диодными лазерами) нельзя путать с твердотельными лазерами. Полупроводниковые лазеры состоят из двух слоев полупроводникового материала, сложенных вместе. Эти лазеры обычно очень маленького размера и очень умеренной мощности. Однако они могут объединяться в большие системы. Наиболее распространенным диодным лазером является диодный лазер на арсениде галлия с основным излучением на 840 нм.

Взаимодействие лазера с тканью

Воздействие лазерного излучения на биологические структуры зависит от длины волны излучаемой лазером энергии, плотности энергии луча и временных характеристик энергии луча. Процессы, которые могут при этом происходить — поглощение, передача, отражение и рассеивание.

Поглощение — атомы и молекулы, которые составляют ткань, преобразовывают лазерную световую энергию в высокую температуру, химическую, акустическую или нелазерную световую энергию. На поглощение влияют длина волны, содержание воды, пигментация и тип ткани.

Передача — лазерная энергия проходит через ткань неизмененной.

Отражение — отраженный лазерный свет не влияет на ткань.

Рассеивание — индивидуальные молекулы и атомы принимают лазерный луч и отклоняют силу луча в направлении, отличном от исходного. В конечном счете, лазерный свет поглощается в большом объеме с менее интенсивным тепловым эффектом. На рассеивание влияет длина волны.

— Познакомьтесь как применяется лазер в нашей стоматологии

— Познакомьтесь как происходит лечение пародонтита при помощи лазера

— Познакомьтесь как происходит отбеливание зубов при помощи лазера

Основные типы взаимодействия лазера с тканью

ФОТОТЕРМИЧЕСКОЕ

Под микроскопом фототермические процессы могут быть представлены как поглощение фотона органической молекулой, которая при этом переходит в состояние вибрационного вращения, с последовательным раздражением, полученным от анелестического удара о соседнюю молекулу, к которой, таким образом, перейдет ее кинетическая энергия. Этот процесс безизлучательных потерь происходит в пределах самого короткого промежутка (1 — 100 в сек.), а последующее быстрое нагревание повысит окружающую температуру. Макроскопические, биологические эффекты фототермического типа могут быть классифицированы согласно некоторым отличиям термодинамических процессов, главным гистологическим изменениям, отображенным в таблице ниже:

ФОТОХИМИЧЕСКОЕ

— Запуск химических реакций — фотополимеризация (например, активация системы лазерного отбеливания)

— Разрушение химических связей в молекулах, вызванное лазерным излучением

Фотодинамическая терапия: создание биохимических реактивных форм кислорода

БИОСТИМУЛЯЦИЯ

Обеспечивает избавление от боли

— Стимулирует заживление ран

— Видоизменяет биологический процесс

— Поглощение лазерной энергии биологическими тканями

Пример: поглощение лазерной энергии различных типов лазеров в коже

После возбуждения, источник лазера излучает электромагнитное излучение с очень высокой направленностью и большой спектральной чистотой, с возможностью концентрации очень высокой энергии на ограниченных поверхностях. Чтобы добиться желательного клинического эффекта, излучение лазера должно поглощаться целевой тканью. Взаимодействие ткани с лазером зависит от характеристик используемого лазера, длины его волны, его эффективной мощности, форм облучения, таких как интенсивность излучения и продолжительность обработки, и от характеристик целевой ткани, количества содержания в ткани воды, гемоглобина и пигментов. Использование лазера в медицине, в частности в стоматологии, базируется на точном поглощении лазерной радиации водой, содержавшейся в тканях, гемоглобином, содержавшимся в крови и пигментами, которые находятся в некоторых тканях. Вода поглощает инфракрасное излучение, с максимальным поглощением около 3000 нм; гемоглобин представляет спектр поглощения от ультрафиолетового до видимого (немного меньше чем 640 нм), пигменты и хромофоры представляют спектр поглощения, расширенный от ультрафиолетового до близкого к инфракрасному.

*Absorption — поглощение

Wavelength — длина волны (нм)

Когда лазерный луч направлен на ткани, то вода, что составляет высокий процент ткани, поглощает энергию, преобразовывая ее в высокую температуру. С интенсивностью в несколько Вт на квадратный миллиметр, вода, находящаяся в ткани, мгновенно закипает и испаряется. Если перемещать наконечник по ткани, то луч ведет себя как скальпель, формируя разрез, глубина которого зависит от интенсивности луча и скорости движения.

Система подачи лазерного луча

Лазерная энергия от источника может подаваться к ткани с помощью различных систем доставки. В медицинских стоматологических лазерах применяются оптоволоконная и шарнирная системы подачи лазерного луча. В стоматологических лазерах DOCTOR SMILE™ для передачи используется оптоволоконная система подачи, имеющая ряд преимуществ перед шарнирной:

— гибкость, возможность применения в труднодоступных участках, эргономичность

— полное сохранение качества лазерного излучения

— не требуется сложного технического обслуживания (например, выравнивания зеркал при ударе у лазеров с шарнирной системой подачи излучения)

Классификация лазеров и безопасность

Существуют четыре класса лазеров. Вся продукция компании Lambda Scientifica относится к четвертому классу лазеров.

Лазеры класса 1. Не представляют опасности при непрерывном наблюдении или разработаны так, чтобы предотвратить попадание биоткани под лазерное излучение (например, лазерные принтеры)

Видимые лазеры класса 2. (от 400 до 700 нм). Лазеры, излучающие видимый свет, который из-за естественной человеческой отрицательной реакции обычно не представляют опасности, но могут представлять, если смотреть прямо на лазерное излучение в течение продолжительного времени

Лазеры класс 3a. Лазеры, которые обычно не причиняют вред при кратковременном попадании в глаза, но могут представлять опасность при наблюдении с использованием собирающей оптики (волоконно-оптическая лупа или телескоп)

Лазеры класс 3b. Лазеры, которые представляют опасность для глаз и кожи при прямом попадании лазерного излучения. Лазеры класса 3b не генерируют опасное диффузное отражение, за исключением попадания с близкого расстояния

Лазеры класса 4. Лазеры, которые представляют опасность для глаз в результате прямого, зеркального и диффузионного отражений. Кроме того, такие лазеры могут быть пожароопасными и вызывать ожоги на коже

Необходимые меры безопасности:

— Персонал, уполномоченный работать должен носить предоставленные защитные очки

— Запрещается направлять лазер в глаза

— Запрещается смотреть непосредственно в отверстие, где находится оптический световод

— Отверстие световода оптического диодного соединителя должно всегда оставаться закрытым, световод должен быть или вставлен или на нем должен быть защитный колпачок

— Удалите с места работы все отражающие и металлические объекты, включая личные вещи, например часы и кольца, поскольку они могут отразить лазерное излучение

— Запрещается направлять лазер на одежду

— Рекомендуется использовать только абсолютно сухую одежду соответственного цвета

— Удалить все потенциально огнеопасные материалы

— Никогда не используйте огнеопасный газ во время лазерного излучения

Лазер — Применение газовый — Энциклопедия по машиностроению XXL

Находят применение газовые лазеры с непрерывным излучением при различных интерференционных измерениях с использованием лазерного интерферометра.  [c.150]

Поверхностное упрочнение режущих кромок с помощью лазера. К числу новых перспективных способов поверхностного упрочнения материалов следует отнести термическую обработку с помощью оптических квантовых генераторов (лазеров). Для термической обработки рекомендуется применение газовых лазеров мощностью 1—5 кВт. При лазерной обработке в большом диапазоне скоростей перемещения луча на поверхности образцов достигается температура, достаточная для перекристаллизации,  [c.469]


Типы оптических квантовых генераторов. В настоящее время разработаны лазеры трех типов газовые, кристаллические, или твердые, и жидкостные. Жидкостные лазеры находятся в начальной стадии исследования и практического применения пока не имеют. Газовые лазеры исследованы более подробно, но низкие энергетические возможности их недостаточны для использования в технологических процессах. Однако это не исключает их технического использования в будущем. Третий тип лазера (на твердом теле) является основным типом, при помощи которого проводятся исследования и осуществляются технологические процессы в области обработки материалов.  [c.437]
Рис. 116. Схема контроля изделия инфракрасным методом с применением газового лазера на СО2 для нагрева поверхности
Применение газового лазера в качестве источника света для изучения тонкой структуры в жидкости позволило значительно повысить точность метода и экспериментально определить затухание упругих тепловых волн [246, 264, 598].  [c.310]

С появлением мощных газовых лазеров, обеспечивающих в режиме непрерывной генерации мощность порядка нескольких киловатт, существенно расширилась область применения лазерного излучения для изменения свойств поверхностных слоев материалов. Этот вид обработки целесообразно использовать только в тех случаях, когда применение обычных методов поверхностного упрочнения (например, индукционной закалки) связано с определенными трудностями или вообще невозможно. Такая рекомендация приведена потому, что для обеспечения производительности лазерного упрочнения, срав-  [c.112]

Дальнейшее усовершенствование лазеров на основе СО2 заключалось в применении интенсивного продува рабочей смеси поперек резонатора при поперечном направлении электрического разряда (рис. 31). При скорости продува 30 м/с температура газа не превышала 600 К- Существенным является и то, что давление газа было увеличено до 20 мм рт. ст., при этом число рабочих атомов значительно возросло. Охлаждение газовой смеси в таких  [c.47]

В данном параграфе приведены установки с использованием газовых лазеров, выпущенные небольшими опытными партиями. Большинство установок экспонировалось на выставках Достижений народного хозяйства СССР, Электроника , Машиностроение и т. д. В большей мере в них нашли применение мощные СОз-лазеры, способные решать ряд технологических задач, а также и другие типы лазеров, позволивших существенно улучшить параметры измерительных приборов.  [c.313]


Оптическая линия связи на газовом Oj-лазере. Линия предназначена для передачи информации с помощью излучения газового СОз-лазера непрерывного действия. Применение такого лазера позволило существенно увеличить дальность действия систем передачи информации за счет большой мощности лазера и слабого  [c.317]

Маломощные газовые лазеры, например лазеры на Не—Ne, нашли применение в установках, предназначенных для целей метрологии, голографии, связи и дальнометрии, медицины и т. д.  [c.317]

В настоящее время мы являемся свидетелями непрерывно увеличивающейся мощности излучения как твердотельных, так и газовых лазеров, работающих в постоянном режиме, что расширяет возможности их применения при различных технологических операциях сварке деталей значительно больших габаритов, резке более толстых листов с большими скоростями, сверлении с увеличенными скоростями отверстий значительных диаметров и т. д.  [c.321]

Безусловно интересным является применение для исследования газовых потоков и изучения жидкой фракции в потоке оптического квантового генератора (лазера), излучающего очень узкий, идеально монохроматический, яркий пучок света, плоскополяризованного в модах.  [c.406]

Все рассмотренные типы самостоятельных разрядов постоянного тока характеризуются вполне определенными значениями необходимых для их поддержания электрических полей и взаимосвязью величины этих полей с током. Это обстоятельство несколько ограничивает эффективность использования отдельных форм разряда для возбуждения конкретных лазеров. Определенные ограничения на использование самостоятельных разрядов в лазерах накладывает и их худшая по сравнению с несамостоятельными разрядами устойчивость. Тем не менее, благодаря своей технической простоте, возможности осуществления в большом числе газовых смесей и отсутствию специальных устройств ионизации, самостоятельные разряды находят очень широкое применение в газовых лазерах.  [c.106]

Разнообразие свойств активных веществ в газовых лазерах, отличающихся зарядом, составом, структурой уровней и т. д., естественно, приводит к большому числу возможных механизмов получения инверсной заселенности и требует различных способов возбуждения активной среды. Все это делает невозможным введение достаточно простой, но в то же время всеобъемлющей системы классификации газовых лазеров. В таб. 4.1 дан упрощенный вариант классификации тех газовых лазеров, которые уже нашли применение в технологии или по достигнутому уровню своих параметров могут представлять для нее интерес. Место лазера в этой таблице определяется особенностью рабочих уровней и способом возбуждения активной среды. В настоящее время наибольшее распространение нашли газоразрядный, газодинамический и химический методы накачки.  [c.116]

Применение лазеров для линейных измерений. Использование лазеров, особенно газовых лазеров видимого диапазона, чрезвычайно расширило область применения оптических методов измерения расстояний и углов. Пространственная погрешность лазерного света позволяет коллимировать пучки с расходимостью, вызванной только дифракцией. Благодаря этому приборы с применением лазера обеспечивают угловую точность около 1 мкрад при работе на расстояниях порядка сотен метров.  [c.416]

Непрерывная лазерная сварка металлов значительных толщин производится газовыми лазерами. При сварке непрерывным лазерным лучом большой мощности приходится устранять экранирующее влияние ионизированного облака, которое возникает при взаимодействии лазерного луча с атмосферой и испаряющимся металлом. Облако рассеивает луч и препятствует нагреву металла сварочной ванны. Устраняют облако, сдувая струей газа, чаще всего аргона, направляя ее перпендикулярно оси луча. Одновременно инертный газ защищает металл от окисления. Применение для защиты вместо аргона гелия или смеси гелия с водородом увеличивает проплавление лазерным л ом, но более легкий, чем аргон, гелий плохо вытесняет облако плазмы.  [c.472]


Сущность и техника сварки лучом лазера. В настоящее время сварка лучом лазера по экономическим соображениям имеет еще незначительное применение в промышленности. Излучение лазера с помощью оптических систем может быть сфокусировано в пятно диаметром в несколько микрометров или линию (см. рис. 4.26. .. 4.28). При этом по концентрации энергии оно на несколько порядков превышает остальные сварочные источники энергии. Лазерная сварка ведется либо на воздухе, либо в аргоне, гелии в СО2 и др. в различных пространственных положениях. Излучение с помощью оптических систем легко передается в труднодоступные места. Для сварки используются твердотельные и газовые лазеры. Твердотельные лазеры могут быть непрерывного и импульсного действия. Ввиду большой концентрации энергии в пятне нагрева форма провара при сварке схожа с таковой при сварке электронным лучом. Использование лазеров с короткими импульсами обычно приводит к бурному испарению металла из сварочной ванны.  [c.151]

В последнее время в сварочной практике находят применение оптические квантовые генераторы (ОКГ), так называемые лозе/)ы. При лазерной сварке нагрев и плавление металла осуществляются мощным световым лучом, получаемым от специальных твердых или газовых излучателей. Для управления сформированным излучателем лучом служат специальные оптические системы. Вакуум при сварке лазером не нужен, и сварка может осуществляться на воздухе даже на значительном расстоянии от генератора.  [c.429]

Явлением провала Лэмба можно воспользоваться для очень эффективной стабилизации частоты лазера [19]. Поскольку ширина провала Лэмба примерно равна однородной ширине линии, а в газовых лазерах она обычно много меньше неоднородной ширины линии (ср. значения и Avg, приведенные для неона в разд. 2.3.3.1 и 2.3.3.2), положение дна лэмбовского провала фиксируется с очень высокой степенью точности. Предположим, что одно из зеркал резонатора укреплено на пьезоэлектрическом преобразователе таким образом, что длина резонатора может очень плавно меняться при приложении электрического напряжения к преобразователю. Тогда с помощью соответствующего электронного устройства обратной связи частоту лазера можно стабилизировать относительно минимума лэмбовского провала. В Не—Ые-лазере применение такого метода позволило получить стабильность и воспроизводимость частоты генерации порядка 10 . Это значение стабильности ограничивается тем, что центральная частота перехода сама по себе не является  [c.277]

Принципы работы большинства газовых лазеров изучены достаточно глубоко. Основной проблемой сегодня является переход от изучения принципа работы лазера к созданию лазера как прибора, способного решать необходимые прикладные задачи. И эта проблема является не менее сложной, чем изучение и исследование принципов работы лазера. Для ее успешного решения необходимо использовать и классический опыт работы оптического и оптико-электронного приборостроения и самые прогрессивные методы разработки и конструирования современных приборов, основанные на применении и использовании ЭВМ в этих процессах.  [c.60]

Эксимерпые лазеры. Рабочая среда — газовая смесь благородных газов с F2, I2, фторидами. Возбуждение сильноточным электронным пучком или поперечным разрядом. Импульсный режим работы. УФ-диа-назон длин волн. Применение спектроскопия, химия рассматриваются проекты мощных систем для лазерного термоядерного синтеза.  [c.551]

Применения. Газовые разряды применяют в газосветных приборах, в электронных диодах с газовым наполнением, тиратронах, ртутных выпрямителях (игнитронах), в качестве стабилизаторов напряжения в счётчиках Гейгера ядер-ных частиц, в антенных переключателях, озонаторах, маг-нитогидродинамшеских генераторах. Широко используются электродуговая сварка, электродуговые печи для плавки металлов, дуговые коммутаторы. Получили большое распространение генераторы плотной равновесной низкотемпературной плазмы с К, /)—1 атм—плазмотроны (дуговые, индукционные, СВЧ). В них продуванием холодного газа через соответствующий разряд получают плазменную струю. Тлеющий и ВЧЕ-разряды используют для создания активной среды в лазерах самой разл. мощности—от мВт до многих кВт, в плазмохимии. Эти и др. приложения, использование результатов исследований Э. р. в г. в технике высоких напряжений поставило физику газового разряда в ряд наук, к-рые служат фундаментом совр, техники.  [c.514]

Газовые лазеры имеют самый широкий спектральный диапазон излучения и наибольшую мон ность в непрерывном режиме при достаточно высоком к. п. д. около 15—20%). Отличаются стабильностью частоты, шопохроматичносгью и когерентностцо. Эги свойства предопределяют возможность применения газовых  [c.384]

Одной из наиболее важных областей практического применения газовых лазеров является использо1вание их в устройствах для центрирования объектов ио лазерному лучу. Эти устройства широко применяют при выполнении монтажных и контрольных работ в машиностроении, строительстве, геодезии, для прокладки тоннелей и пр.  [c.37]

Низкотемпературная плазма (температура IOOOK) находит применение в газоразрядных источниках спета и в газовых лазерах, в термоэлектронных преобразователях тепловой энергии в электрическую и Б магиитогидродннамических (МГД) генераторах.  [c.290]

В современных эллипсометрах применяют газовые лазеры на гелиевонеоновой смеси (А. = 0,63 мкм) и СО2 (А = 10,6 мкм). Применение инфракрасного лазера позволяет расширить диапазон измерения в сторону больших толщин. ИК-эллипсометр УИТ — ТЭС (X = 10,6 мкм) измеряет толщины эпитаксиальных слоев в диапазоне 0,01—1,6 мкм с погрешностью  [c.67]


Квантовая радиоэлектроника развилась очень быстро. От формулировки физической возможности осуществления вынужденного излучения до создания оптических квантовых генераторов прошло около 10 лет. История знает немного случаев такого стремительного развития целой области науки и техники. Практическое использование ОКГ началось, по сути дела, одновременно с их созданием. В кратчайшие сроки было налан ено промышленное производство и развернуты работы по исследованию их применений для самых различных целей. Наша отечественная промышленность выпускает лазеры разных типов и разного назначения. В качестве примеров первых промышленных типов ОКГ укажем на газовые лазеры непрерывного действия (ОКГ-11 и ОКГ-12), предназначенные для применения в физике, химии, медицине, биологии и т. д. Мощность излучения лазера ОКГ-12 достигает 35 мет. Установка на рубине для сварки и пробивания отверстий с помощью лазерного луча К-ЗМ позволяет регулировать энергию в пределах 0,001—1 дж и обеспечивает пробивание материалов до 1 мм толщиной с диаметром проплавляемой зоны 0,001—0,5 мм.  [c.414]

В течение последних трех—пяти лет появились мощные газовые лазеры, обеспечивающие в режиме непрерывной генерации мощность порядка нескольких киловатт. Благодаря этому стало возможным осуществлять новую технологическую операцию — термическую обработку металлических поверхностей. Это особенно важно для обработки таких поверхностей, где мощный лазерный луч имеет преимущества или где геометрия обрабатываемых изделий создает трудности для применения традиционного теплового метода. Лазерная термообработка применяется для закалки стальных поверхностей, высокоскоростного отжига фольги, удаления пленок и других поверхностных осаждений, а также впекания порошкового материала в металлическую поверхность.  [c.164]

Лазеры широко используются в химической спектроскопии, где их роль сводится не только к стимулированию химических реакций, но и к определению характера их протекания. Импульсные лазеры применяются для фотолиза веществ, в котором участвуют микросекупдные и наносекундпые импульсы. Однако использование пикосекундных импульсов позволяет повысить разрешение системы на трн-четыре порядка и открывает новые возможности для исследования фотофизических процессов. Большая мощность излучения лазера может быть вложена в малый объем твердого тела, жидкой или газовой среды, вызывая эффект пиролиза. Это может быть использовано в области микроскопических исследований, а также для ускорения специфических реакций и других целей. При определенных условиях лазеры могут служить для возбуждения определенной степени свободы в потенциально реактивных молекулах, приводя их таким образом к селективно возбужденной химической реакции. Этот метод может быть использован для исследований реакций при воздействии на них тепловым источником. Новым применением лазеров в химии является фотохимическое разделение изотопов, при котором используются такие положительные моменты, как высокая интенсивность, узкая полоса излучения и возможность настройки лазера на определенную длину волны. Облучая систему атомов или молекул, среди которых имеются изотопные элементы с несколько смещенной линией поглощения, можно возбудить их селективно и известным способом отделить от общей системы. Таким образом удалось разделить изотопы водорода (дейтерия), бора, азота, кальция, титана, брома, бария, урана и т. д. [238].  [c.222]

Газовые лазеры и установки на их основе предоставляют тех-нологу-исследователю большие возможности в выборе частот и режимов работы, что имеет особое значение при обработке и нанесении различных пленочных покрытий. При этом найдут применение теплохимические и фотохимические методы воздействия лазерного излучения на материалы, которые широко используются в различных областях микроэлектроники.  [c.321]

Классификация лазеров и их применения. Л. можно классифицировать по особенностям активной срсдм (твердотельные лазеры, газовые лазеры, лазеры на красителях) и по способу накачки (лазеры с оптпч. накачкой, газоразрядные лазерм, хим. лазеры) и т. д.  [c.551]

Высокая степень когерентности лазерного излучения позволяет использовать помехоустойчивые методы модуляции — частотную, фазовую и поляризац. модуляцию. Известны системы О. с. с применением поляризац. мо-цуляции излучения непрерывных газовых лазеров (лазер Не — N6 с X = 0,63 мкм и СО -лазер с А, = 10,6 мкм) для передачи как аналоговой, так и цифровой информации. Для передачи последней наиб, удобна импульсная модуляция интенсивности полупроводниковых лазеров током. накачки.  [c.441]

Низкотемпературная П. (Т 10 К) находит применение в газоразрядных источниках света и в газовых лазерах, в термозмиссионных преобразователях тепловой энергии в электрич. и в магнитогидродинамических генераторах, где струя П. тормозится в канале с поперечным магн. полем В, что приводит к появлению между верх, и ниж. электродами (рис. И) электрич. поля напряжённостью Е Вг/с (о — скорость потока  [c.600]

Применение. С. у. служат гл. обр. для нагрева плазмы, создания с помощью полей пучка магнитных ловушек и для сжатия микромишеней в системах УТС с инерциальным удержанием плазмы. Кроме того, пучки, создаваемые С. у., используются для генерации сверхмощных импульсов СВЧ-колебаний в диапазоне от субмиллиметровых до дециметровых волн, для накачки химических лазеров и газовых лазеров высокого давления, в коллективных методах ускорения ионов и т. д.  [c.505]

На рассматриваемом симпозиуме по кавитации и гидромашинам был заслушан ряд докладов, которые представляют несомненный интерес. Доклады в значительной степени отражают те работы и поиски, которые проводятся учеными ряда стран мира по вопросам кавитации как в части изучения природы этого явления и теоретических построений, так и применительно к различным гидромашинам — гидравлическим турбинам, насосам, гребным винтам. В области исследования явления кавитации можно особо отметить большие и интересные работы, проводимые в Калифорнийском технологическом институте в США с применением новой усовершенствованной аппаратуры (рубиновой импульсной лампы — лазера высокой мощности идр. — доклад А-4), а также очень важные работы ряда ученых (Рапкина и др. — см. доклад А-3) по изучению влияния на кавитацию газовых пузырьков, показавшие, что на возникновение кавитации оказывает влияние не полный объем содержащегося в воде газа, а количество находящегося» в области возникновения кавитации свободного газа, причем здесь играют роль и размеры газовых пузырей. В практическом отношении интересны работы японских ученых (доклад А-9) в области изучения кавитационных характеристик крыловых профилей.  [c.191]

Лазерная сварка впервые стала применяться в радиоэлектронике при изготовлении электронных приборов. Для сварки использовались лазеры с твердым рабочим телом, работающие в импульсном режиме. Имея сравнительно небольшую мощность, низкий КПД, подобные лазерные установки не могли найти применения для изготовления конструкций. Однако создание мощных газовых лазеров непрерывного действия, имеющих более высокий КПД, чем твердотельные, внесло существенные коррективы в развитие лазерной сварки, в том числе в расишрение использования ее в промьппленности.  [c.471]

Сопла Лаваля нашли широкое распространение в технике. Одно из первых их применений — использование в направляющих аппаратах паровых турбин. В настоящее время подвод сверхзвукового потока газа к рабочим лопаткам газовых и паровых турбин осуществляется через сверхзвуковые сопла. Для создания дополнительной реактивной тяги они применяются в жидких и твердотопливных ракетных и всевариантных самолетных двигателях и ускорителях. Сопло Лаваля является также одной из составных частей газодинамического и химического лазера.  [c.76]


Чтобы закончить эти вводные замечания, следует упомянуть о специальном виде оптической накачки, когда лазерный луч используется для накачки другого лазера лазерная накачка). Свойства направленности лазерного пучка делают его очень удобным для накачки другого лазера, причем здесь не требуется специальных осветителей, как в случае (некогерентной) оптической накачки. Такая накачка является довольно простой, и в дальнейшем мы ее не будем рассматривать. Хотелось бы лишь здесь отметить, что благодаря монохроматичности излучения лазера накачки ее применение не ограничивается лишь твердотельными и жидкостными лазерами (как в случае некогерентной оптической накачки), но ее можно также использовать для накачки газовых лазеров. В данном случае линия, излучаемая накачивающим лазером, должна, разумеется, совпадать с линией поглощения накачиваемого лазера. Это применяется, например, для накачки большинства газовых лазеров дальнего ИК-Диапазона (скажем, таких лазеров, в которых используются метиловый спирт СНзОН в виде паров) с помощью излучения соответствующей длины волны СОглазера.  [c.109]

В [1-3] был рассмотрен круг вопросов, связанных с исследованием одномерных процессов безударного неограниченного сжатия плоских цилиндрических и сферических газовых слоев, в том числе с минимальными затратами внешней энергии для получения заданной степени сжатия. Изучение таких процессов связано с исследованием возмож-ностей реализации инерциального термоядерного синтеза (ТС) при обжатии с помощью зазличных физических полей (лазерный ТС, применение пучков тяжелых ионов) сферических мишеней, содержащих смесь ДТ (дейтерий, тритий). В частности, применение в Ливерморе многолучевого лазера Нова с регулируемой интенсивностью пучков позволило сжать сферическую мишень в несколько десятков тысяч раз.  [c.482]

У маломощных лазеров на газовых смесях низкого давления стационарные аберрации практически отсутствуют. В этих условиях использование плоского резонатора привело бы, из-за наличия динамических аберраций, к недопустимой для большинства практических применений нестабильности процесса генерации. Поэтому здесь обычно применяются устойчивые резонаторы, стрелка прогиба слегка вогнутых зеркал которых существенно превышает динамические волновые аберрации. Это резко снижает чувствительность к динамическим аберрациям (резонатор как бы навязьшает полю определенную структуру несмотря на их наличие) и обеспечивает стабильность режима.  [c.205]

К широкоапертурным (Ж > 1) генераторам непрерьюного действия относятся главным образом мощные лазеры на потоке движущейся в поперечном (по отношению к оси резонатора) направлении газовой среды. Обычно с увеличением сечения активной зоны аберрации хотя и растут, но не так быстро, как N. Это благоприятствует применению неустойчивых резонаторов связанные с кривизной зеркал значения AL оказываются достаточными для навязывания полю нужной структуры уже при небольших кривизнах и, следовательно, умеренных потерях.  [c.206]

Из всего многообразия существующих в настоящее время лазеров авторы данной книги остановились на применении ЭВМ при разработках только двух типов лазеров — газовых и твердотельных, причем особое внимание уделяется лазерам большой мощности, имеющим наибольшее применение в промышленности. В книге прямые и обратные задачи расчета и проектирования лазеров, их проблемы и перспективы разработки САПР рассматриваются на примерах газовых электроразрядных лазеров, газовых лазеров с оптической накачкой и лазеров на конденсированных средах. Все критические замечания, советы и пожелания мы просим направлять по адресу Ленинград, ул. Саблинская, 14, ЛИТМО, Кафедра квантовой электроники.  [c.5]


Типы и принципы работы лазеров

Общие положения

На рынке доступно множество различных лазерных технологий .

Лазеры в основном отличаются друг от друга усиливающей средой и архитектурой , которые влияют на их оптические свойства.

Лазерный эффект может иметь место в различных усиливающих средах, таких как газ , кристаллы или стекло , жидкости , полупроводники или оптическое волокно .У каждой усиливающей среды есть полосы излучения и поглощения с определенной длиной волны, которые будут выбирать длину волны генерируемого лазерного луча.

Кроме того, промышленные лазеры могут работать в непрерывном режиме (CW) или в импульсном режиме. Такой режим выбирается с учетом области применения (маркировка, резка, сварка) и типа материала (металлы, пластмассы, органика).

Волоконные лазеры

Волоконные лазеры — это лазеры, в которых усиливающей средой является оптическое волокно , легированное редкоземельными ионами , такими как эрбий (Er) или иттербий (Yb).Они накачиваются полупроводниковыми лазерными диодами . Резонатор волоконного лазера построен монолитно путем сращивания плавлением различных типов волокон и волоконных брэгговских решеток (которые действуют как зеркала) для обеспечения оптической обратной связи непосредственно внутри волокон. Оптопары используются для создания всех интегрированных волоконных лазеров или систем усилителей , которые позволяют повысить производительность лазера.

Имеющиеся в продаже лазеры, работающие в непрерывном или модулированном режимах, имеют среднюю выходную мощность от 10 милливатт до 50 киловатт с эффективностью сетевой розетки более 30%!

Волоконные лазеры существенно меньше по размеру и легче по весу, чем традиционные лазеры, эти особенности упрощают интеграцию волоконных лазеров в производственные линии.Они также имеют хорошее качество выходного оптического луча , что отлично подходит для лазерной обработки материалов.

Наиболее распространенные волоконные лазеры изготавливаются из волокон кварцевого стекла и излучают с длиной волны 1064 нм (, легированная Yb, обработка материалов ) и 1550 нм (, легированная Er, телекоммуникации ). Мощные импульсные и непрерывные волоконные лазеры с длиной волны 1064 нм используются во всем мире для обработки металлов, в том числе для резки толстых металлических листов. Другое основное применение волоконных лазеров — телекоммуникации.

Несмотря на то, что волоконные лазеры очень эффективны для металлов, они малоэффективны для большинства пластиков и органических материалов из-за отсутствия у них поглощения света на текущих длинах волн.

Эксимерные/УФ-лазеры

Эксимерные лазеры — это импульсные газовые лазеры  , которые используют смесь газов для генерации лазерного излучения. Возбуждение лазерной газовой смеси обычно обеспечивается быстрым электрическим разрядом длительностью несколько десятков наносекунд. Образование короткоживущей возбужденной молекулы позволяет осуществлять лазерное воздействие в результате девозбуждения частиц.

Излучаемая длина волны зависит от выбора смеси инертных газов и галогенных газов , наиболее часто используемой смесью является фторид аргона (ArF) с длиной волны излучения 193 нм, фторид криптона (KrF) при 248 нм, монохлорид ксенона (XeCl ) при 308 нм и фторид ксенона (XeF) при 351 нм.

Преимущества этих лазеров заключаются в том, что УФ-излучение хорошо поглощает материал и обеспечивает высокое разрешение. Тем не менее, расходы на покупку и обслуживание эксимерных лазеров высоки.

Лазеры Nd:YAG

Лазер Nd:YAG представляет собой твердотельный лазер. Его генерация развивается в кристалле иттрий-алюминиевого граната (YAG), в котором содержится ион неодия (Nd 3+ ). Он основан на четырехуровневой системе  энергетических изменений электрона  90 006 внутри иона. Лазеры Nd: YAG оптически накачиваются лампами или диодными лазерами, в основном излучающими на длине волны 810 нм. Этот лазер может производить высокую мощность в ближнем инфракрасном диапазоне на длине волны 1064 нм.

Они используются для резки, сварки и маркировки металлов и других материалов .Эти лазеры также удваивают, утраивают или учетверяют частоту для получения лучей 532 нм (зеленый, видимый), 355 нм и 266 нм (УФ) соответственно. Кроме того, на рынке доступны другие твердотельные лазеры с легирующими добавками, такими как иттербий, гольмий, эрбий, или другим соединением материалов, например, титан-сапфир.

CO

2 Лазеры

С момента открытия лазеров CO 2 лазеры чаще всего использовались в промышленности по обработке материалов . Излучение лазеров на углекислом газе происходит в результате электрического разряда , поддерживаемого в газовой смеси углекислого газа, азота и гелия.Классическая длина волны излучения находится в инфракрасном диапазоне, около 10,6 мкм, но в настоящее время для обработки определенных полимеров используются более низкие длины волн.

CO 2 Лазеры обладают высокой средней выходной мощностью; от нескольких ватт до 50 киловатт. Лазеры CO 2 в настоящее время используются в автомобильной промышленности при производстве других стальных деталей. Лазер CO 2 также является идеальным инструментом для промышленной лазерной маркировки , отжига и гравировки .Его также можно использовать для сварки металлов, пластмасс или для маркировки дерева. Обеспечивая превосходное качество луча , они предлагают гораздо более слабую эффективность преобразования электричества в оптическую (<10%), что приводит к более высоким эксплуатационным расходам, чем волоконные лазеры.

Газовые лазеры

– обзор

1. ВВЕДЕНИЕ

Эксимерные лазеры представляют собой импульсные газовые лазеры, которые по своей сути обеспечивают эффективное и мощное широкополосное излучение в нескольких спектральных областях в ультрафиолетовом диапазоне.Ширина спектра обычно составляет 2 нм. Исключением из этой категории является XeF-лазер с широко регулируемым переходом C → A (приблизительно 50 нм) в видимом диапазоне. Широкая перестраиваемость является результатом резко отталкивающего состояния A.

Эксимерные лазеры имеют два основных канала формирования возбужденного состояния: (1) рекомбинация положительных ионов инертных газов с ионами галогенидов и (2) реакции возбужденных атомов инертных газов с соединениями галогенов [1].

Основными методами лазерного возбуждения являются высокоэнергетические электронные пучки, устойчивый разряд электронного пучка, предионизированный лавинный разряд, накачка нейтронов из реакторов и микроволновое возбуждение.Наиболее полезными из них были методы импульсного электронного пучка и предионизированного лавинного разряда.

Основным механизмом потерь для пучка электронов высокой энергии (от 0,1 до 5 МэВ) через газ высокого давления является создание пар ион/электрон. Можно использовать некоторые простые соотношения, чтобы связать скорость создания ионов с каналом ионной реакции для формирования верхнего лазерного состояния.

Детали электронно-лучевых устройств были рассмотрены несколькими авторами (см.[1] например), поэтому здесь дается только краткое описание. Электроны возникают в результате полевой эмиссии с катода (часто из углеродного войлока), который подвергается отрицательной импульсации по отношению к аноду, обычно поддерживаемому на земле. Вакуумный диод (обычно работающий при температуре от 10 -5 до 10 -7 Торр) отделен от лазерных газов высокого давления тонкой фольгой. Испущенные электроны проходят через фольгу, но теряют часть энергии, и попадают в излучающую среду, создавая ионы.Несмотря на большие размеры и дороговизну, эти устройства легко масштабируются до метровых размеров и позволяют накачивать длинными импульсами (1 мкс или более). Поэтому они обычно используются в качестве усилителей, а не генераторов.

Предионизированные лавинные разряды использовались для получения однородной плазмы. Низкоэнергетические электроны в плазме приобретают достаточную энергию для возбуждения атомов инертных газов в метастабильное состояние, что позволяет кинетике реакции протекать по нейтральному каналу реакции. Относительная простота и дешевизна этого подхода привели к быстрому развитию лазеров с высокой средней мощностью.Разрядные эксимерные лазеры обсуждаются в разделе 4.

В таблице 1 перечислены некоторые из наиболее известных эксимерных лазеров с соответствующими электронными переходами и приблизительной шириной полосы излучения и/или диапазонами настройки.

Таблица 1. Эксимер Лазерные переходы A

8 Переход λ (NM) ~ пропускная способность ссылка ARF 193 17000 ГГц B [3] KRF B → Х 248 10500 GHZ [3] [3] 2583 ггз [4] Xecl 30172 308 308 374 GHZ [5] [5] [5] 204 ГГц [6] 308.2 397 GHZ [5] 223 GHZ [6] [6] XEF B → x 351 187 ГГц С [7 353 330 GHZ C 1 [7] C → A 1 466-514 C C [ 8]

Помимо перестраиваемости важной характеристикой импульсных газовых лазеров, в том числе эксимерных, является узкополосное излучение.О некоторых ранних работах по перестраиваемым эксимерным лазерам с узкой шириной линии сообщил Loree et al. [3], который использовал равнобедренные призмы для обеспечения внутрирезонаторной дисперсии и перестройки длины волны в эксимерных лазерах. Эти авторы сообщают о ширине линии от 0,1 до 0,2 нм и 0,05 нм для KrF- и ArF-лазеров соответственно [3]. Дополнительные и альтернативные методы получения излучения с узкой шириной линии включают использование внутрирезонаторных эталонов [9] и конфигураций скользящего падения (GI) [4]. В этот период, (около ) 1984 г., в импульсных газовых лазерах также были введены многопризменные решетки [10, 11].В связи с этим следует отметить, что конфигурации решетки Литтроу с несколькими призмами (MPL) впоследствии были включены в коммерчески доступные газовые лазеры. В таблице 2 представлена ​​полезная сводка различных типов резонаторов, доступных для генераторов газовых лазеров с узкой шириной линии, включая эксимерные лазеры, с соответствующими характеристиками излучения.

Таблица 2. Узкий газ Газовый лазер осцилляторы A

Δν 0 E 0 ARF MPL MPL 193 10 GHZ 150 μj [13] KRF GI 248 ≤9 ГГц 15 мкм [4] XECL GI GI B 308 308 ~ 31 GHZ 50 MJ [14] [14] XECL GI C 308 ~1.5 ГГц ~1 MJ [15] Xecl Gi 308 ~ 1 GHZ 4mj [16] [16] Xecl 3 Etalons 308 308 308 308 308 308 308 308 308 ≤150 МГц 2-5 μJ [17] XEF MGI D 351 ~40 MHZ ~ 0,1 μj [18] CO 2

GI GI B 10, 591 117 МГц 140 MJ [19] [19] CO 2 GI B 10, 591 400-700 MHZ 230 MJ [20] CO 2 MPL 10, 591 ≤140 MHZ 200 MJ [π] CO 2 HMPGI 9 0087 e 10, 591

Таблица 3. Осциллятор / Усилитель и главный осциллятор / принудительный осциллятор Excimer Lasers

Лазерная среда Средняя ступенька Средняя стадия Средняя проживание Выходная энергия (MJ) КгР Г.И. усилитель 1 ГГц 50 [21] XeCl Двойной эталон усилитель 599 МГц 310 [22] XeCl GI Усилитель a 4.5 ГГц [23] Xecl MPL Усилитель 15 ГГц 3 3 [24] [24] XEF Краска Лазер Усилитель 6 ГГц 450 -750 [8] (C → A) 3 3 Etalons Принудительный генератор 3 ГГц 400 [25] ARF Призма расширитель решетки 9 ГГц 9 ГГц [26] [26] [26] 6 6 [26] Xecl 9 ГГц 120 [26]

Применение перестраиваемых эксимерных лазеров с узкой шириной линии включает спектроскопию, процессы селективной фотоионизации, лазерный радар и лидар.

В этой главе сначала мы рассмотрим основные спектроскопические характеристики излучения эксимерного лазера, а затем продолжим обзор методов настройки разрядных и эксимерных лазеров с накачкой электронным пучком. Для исторической перспективы эксимерных лазеров читателю следует обратиться к [1].

Гелий-неоновый лазер — строительство и работа

Гелий-неоновый лазер

Гелий-неон лазерное определение

гелий-неон лазер — тип газового лазера, в котором используется смесь гелия и газ неон используется в качестве усиливающей среды.Гелий-неоновый лазер также известный как гелий-неоновый лазер.

Что это газовый лазер?

А газовый лазер — тип лазера, в котором используется смесь газов. в качестве активной среды или лазерной среды. Газовые лазеры наиболее широко применяемые лазеры.

Газ диапазон лазеров варьируется от маломощных гелий-неоновых лазеров до очень лазеры на углекислом газе высокой мощности.Гелий-неоновые лазеры это чаще всего используется в лабораториях колледжей, тогда как углерод двуокисные лазеры используются в промышленности.

Основное преимущество газовых лазеров (например, гелий-неоновых лазеров) перед твердотельными государственных лазеров заключается в том, что они менее подвержены повреждению перегрева, поэтому они могут работать непрерывно.

Что гелий-неоновый лазер?

В комнатной температуре, рубиновый лазер излучает только короткие импульсы лазерный свет, каждый лазерный импульс происходит после вспышки насосный свет.Лучше бы лазер излучал. светить постоянно. Такой лазер называется непрерывным. (непрерывный) лазер.

гелий-неон лазер был первым в истории лазером непрерывного действия (CW). построен. Он был построен в 1961 году Али Джаваном, Беннетом и Херриотт в Bell Telephone Laboratories.

Гелий-неон лазеры Наиболее распространены газовые лазеры.Эти лазеры имеют много промышленных и научных целях и часто используются в лабораторные демонстрации оптики.

В He-Ne лазеры, оптические метод накачки не используется вместо электрической накачки используется метод. Возбуждение электронов в гелий-неоновой газоактивной среде достигается пропусканием электрический ток через газ.

гелий-неон лазер работает на длине волны 632,8 нанометров (нм), в красная часть видимого спектра.

Гелий-неон лазерная конструкция

гелий-неон лазер состоит из трех основных компонентов:

  • Источник насоса (высоковольтный источник питания)
  • Среда усиления (лазерная стеклянная трубка или газоразрядная стеклянная трубка)
  • Резонирующий полость
Высокий источник питания напряжения или источник накачки

В Для производства лазерного луча необходимо достичь населения инверсия.Инверсия заселенности – это процесс достижение большего количества электронов в более высоком энергетическом состоянии, поскольку по сравнению с более низким энергетическим состоянием.

В Как правило, более низкое энергетическое состояние имеет больше электронов, чем более высокое энергетическое состояние. Однако после достижения населения инверсия, больше электронов останется в более высокой энергии состояние, чем более низкое энергетическое состояние.

В чтобы добиться инверсии населенностей, нам нужно поставить энергии в усиливающую среду или активную среду. Различные типы источники энергии используются для подачи энергии в усиливающую среду.

В рубине лазеры и Nd:YAG лазеры, источники световой энергии, такие как лампы-вспышки или в качестве источника накачки используются лазерные диоды. Однако в гелий-неоновые лазеры, световая энергия не используется в качестве накачки источник.В гелий-неоновых лазерах источник питания постоянного тока высокого напряжения используется как источник накачки. Высокое напряжение Постоянный ток подает электрический ток через газовую смесь гелий и неон.

усиление среда (стеклянная пробирка или стеклянная колба)

активная среда гелий-неонового лазера состоит из смеси газа гелия и неона, содержащихся в стеклянной трубке при низкой давление.Парциальное давление гелия составляет 1 мбар, тогда как у неона 0,1 мбар.

Газовая смесь состоит в основном из газообразного гелия. Следовательно, в чтобы добиться инверсии населенностей, нам нужно возбудить в первую очередь электроны гелия с более низким энергетическим состоянием атомы.

В He-Ne лазер, атомы неона являются активными центрами и имеют энергию уровни, подходящие для лазерных переходов, в то время как атомы гелия помогают в возбуждающих атомах неона.

Электроды (анод и катод) предусмотрены в стеклянной трубке для отправки электрический ток через газовую смесь. Эти электроды подключен к источнику питания постоянного тока.

Резонирует полость

стеклянная трубка (содержащая смесь гелия и неона) помещается между двумя параллельными зеркалами. Эти два зеркала посеребренные или с оптическим покрытием.

каждый зеркало серебрится по-разному. Левое боковое зеркало есть частично посеребренный и известен как выходной соединитель, тогда как правое боковое зеркало полностью посеребренное и известно как высокое рефлектор или полностью отражающее зеркало.

полностью посеребренное зеркало будет полностью отражать свет тогда как частично посеребренное зеркало будет отражать большую часть света, но позволяет некоторой части света производить лазерный луч.

Рабочий гелий-неонового лазера

В чтобы добиться инверсии населенностей, нам нужно подать энергию на усиление Средняя. В гелий-неоновых лазерах мы используем постоянный ток высокого напряжения в качестве источник насоса. Высокое напряжение постоянного тока производит энергичные электроны которые проходят через газовую смесь.

газовая смесь в гелий-неоновом лазере в основном состоит из гелия атомы.Следовательно, атомы гелия наблюдают большую часть энергии питается от постоянного тока высокого напряжения.

Когда питание включено, высокое напряжение около 10 кВ применяется поперек газовой смеси. Этой силы достаточно, чтобы возбудить электронов в газовой смеси. Электроны, образующиеся в процесс разрядки ускоряется между электроды (катод и анод) через газовую смесь.

В процесс протекания газа, энергия электроны передают часть своей энергии атомам гелия в газ. В результате электроны с более низким энергетическим состоянием атомы гелия набирают достаточную энергию и перескакивают в возбужденное состояния или метастабильные состояния. Предположим, что эти метастабильные состояния: F 3 и F 5 .

метастабильные электроны атомов гелия не могут вернуться в основное состояние путем спонтанного излучения. Однако они могут возвращаются в основное состояние, передавая свою энергию электроны атомов неона с более низким энергетическим состоянием.

энергетические уровни некоторых возбужденных состояний атомов неона идентичны энергетическим уровням метастабильных состояний атомы гелия.Предположим, что эти одинаковые энергетические состояния являются F 3 = E 3 и F 5 = E 5 . E 3 и E 5 являются возбужденными состояниями или метастабильные состояния атомов неона.

В отличие от твердое тело, газ может двигаться или течь между электродами. Следовательно, при столкновении возбужденных электронов атомов гелия с электронами более низкого энергетического состояния атомов неона, они передают свою энергию атомам неона.В результате электроны с более низким энергетическим состоянием атомов неона получают достаточно энергии атомов гелия и переходит в более высокую энергию состояния или метастабильные состояния (E 3 и E 5 ) тогда как возбужденные электроны атомов гелия будут падать в основное состояние. Таким образом, атомы гелия помогают атомам неона в достижение инверсии населенностей.

Аналогично, миллионы электронов основного состояния атомов неона возбуждаются до метастабильные состояния.Метастабильные состояния имеют более длительную продолжительность жизни. Следовательно, останется большое количество электронов. в метастабильных состояниях и, следовательно, инверсия населенностей достигнуто.

После некоторый период метастабильные состояния электронов (E 3 и E 5 ) атомов неона самопроизвольно попадают в следующие более низкие энергетические состояния (E 2 и E 4 ) испуская фотоны или красный свет.Это называется спонтанным эмиссия.

возбужденные электроны неона переходят в основное состояние через излучательные и безызлучательные переходы. Это важно для работа в непрерывном режиме (CW).

свет или фотоны, испускаемые атомами неона, будут двигаться назад и вперед между двумя зеркалами, пока это не стимулирует другие возбужденные электронов атомов неона и заставляет их излучать свет.Таким образом достигается оптическое усиление. Этот процесс фотона излучение называется вынужденным излучением.

свет или фотоны, испускаемые в результате стимулированного излучения, будут побег через частично отражающее зеркало или выход ответвитель для получения лазерного излучения.

Преимущества гелий-неонового лазера

  • Гелий-неон лазер излучает лазерный свет в видимой части спектр.
  • Высокий стабильность
  • Низкая стоимость
  • Работает без повреждений при более высоких температурах

Недостатки из гелий-неоновый лазер

  • Низкий эффективность
  • Низкий коэффициент усиления
  • Гелий-неон лазеры ограничены маломощными задачами

приложений гелий-неоновых лазеров

  • Гелий-неон лазеры используются в промышленности.
  • Гелий-неон лазеры используются в научных приборах.
  • Гелий-неон лазеры используются в лабораториях колледжа.

 

Как работают CO2-лазеры?

Состав

СО2-лазер — это тип газового лазера. В этом устройстве электричество проходит через заполненную газом трубку, производя свет.Концы трубки — зеркала; один из которых полностью отражающий, а другой пропускает немного света. Газовая смесь обычно состоит из двуокиси углерода, азота, водорода и гелия. Свет, производимый CO2-лазером, невидим и попадает в дальний инфракрасный диапазон светового спектра.

Производство лазерного луча

При стимуляции электрическим током молекулы азота в газовой смеси возбуждаются, то есть получают энергию. Азот используется потому, что он может удерживать это возбужденное состояние в течение длительных периодов времени, не высвобождая энергию в виде фотонов или света.Высокоэнергетические колебания азота, в свою очередь, возбуждают молекулы углекислого газа. В этот момент лазер достигает состояния, называемого инверсией населенностей, когда в системе больше возбужденных частиц, чем невозбужденных. Чтобы лазер излучал луч света, атомы азота должны выйти из возбужденного состояния, высвобождая энергию в виде фотонов. Это происходит, когда возбужденные атомы азота контактируют с очень холодными атомами гелия, что заставляет азот испускать свет.

Разряд лазерного света

Излучаемый свет очень мощный по сравнению с обычным светом, потому что газовая трубка окружена зеркалами, которые отражают большую часть света, проходящего через трубку.Это отражение света приводит к увеличению интенсивности световых волн, создаваемых азотом. Свет увеличивается по мере того, как он проходит вперед и назад по трубе, выходя наружу только после того, как становится достаточно ярким, чтобы пройти через частично отражающее зеркало.

Мощность луча и длина волны

Свет CO2-лазера достаточно мощный, чтобы резать многие материалы, включая ткань, дерево и бумагу; самые мощные CO2-лазеры используются для обработки стали и других металлов. Хотя самые мощные CO2-лазеры работают более 1000 Вт, те, которые используются для механической обработки, обычно имеют мощность от 25 до 100 Вт; для сравнения, лазерные указки составляют несколько тысячных долей ватта.Поскольку он находится в инфракрасном диапазоне, у него очень большая длина волны, около 10,6 микрометра; он намного длиннее видимого света, длина волны которого составляет от 450 до 700 нанометров. Что касается непрерывных лазеров, то тип CO2 является наиболее мощным в производстве.

Поставщики и ресурсы RF Wireless

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом поставщиков и ресурсов RF и Wireless. На сайте представлены статьи, учебные пособия, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тесты и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и дисциплинам MBA.

Статьи о системах на основе IoT

Система обнаружения падения для пожилых людей на основе IoT : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падения для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падения IoT. Подробнее➤
Также см. другие статьи о системах на основе IoT:
. • Система очистки туалетов AirCraft • Система измерения удара при столкновении • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной розничной торговли • Система мониторинга качества воды • Система интеллектуальной сети • Умная система освещения на основе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Умная система парковки на базе LoRaWAN.


Радиочастотные беспроводные изделия

Этот раздел статей охватывает статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE/3GPP и т. д. .стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, посвященные испытаниям на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF/PHY. СМ. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH была рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Подробнее➤


Основные сведения о повторителях и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов повторителей, используемых в беспроводных технологиях.Подробнее➤


Основы и типы замираний : В этой статье рассматриваются маломасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные замирания, быстрые замирания и т. д., используемые в беспроводной связи. Подробнее➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Подробнее➤


Основы интерференции и типы интерференции: В этой статье рассматриваются интерференция по соседнему каналу, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. д.Подробнее➤


Раздел 5G NR

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (новое радио), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. д. 5G NR Краткий справочник Указатель >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • БАЗОВЫЙ НАБОР 5G NR • Форматы 5G NR DCI • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Опорные сигналы 5G NR • 5G NR m-Sequence • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • MAC-уровень 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень PDCP 5G NR


Руководства по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводным сетям.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, беспроводная сеть, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. д. См. ИНДЕКС УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ >>


Учебное пособие по 5G . В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы, посвященные технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Диапазоны частот учебник по миллиметровым волнам Рамка волны 5G мм Зондирование канала миллиметровых волн 5G 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Архитектура сети 5G Сетевые интерфейсы 5G NR звучание канала Типы каналов 5G FDD против TDD Нарезка сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G ТФ


В этом руководстве GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM или настройка вызова или процедура включения питания, Вызов MO, вызов MT, модуляция VAMOS, AMR, MSK, GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Читать дальше.

LTE Tutorial , описывающий архитектуру системы LTE, включая основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он предоставляет ссылку на обзор системы LTE, радиоинтерфейс LTE, терминологию LTE, категории LTE UE, структуру кадра LTE, физический уровень LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, Voice Over LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE advanced.➤Читать дальше.


Радиочастотные технологии

На этой странице мира беспроводных радиочастот описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты на примере повышающего преобразователя частоты 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, амортизирующие прокладки. ➤Читать дальше.
➤ Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Дизайн радиочастотного фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковых ➤Основы волновода


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются ресурсы по контролю и измерению, контрольно-измерительное оборудование для тестирования тестируемых устройств на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для контрольно-измерительных приборов. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤ Измерения физического уровня ➤ Тестирование устройства WiMAX на соответствие ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤ Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптические технологии

Волоконно-оптический компонент основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. ИНДЕКС оптических компонентов >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤Основы SONET ➤ Структура кадра SDH ➤ SONET против SDH


Поставщики беспроводных радиочастот, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики ВЧ-компонентов, включая ВЧ-изолятор, ВЧ-циркулятор, ВЧ-смеситель, ВЧ-усилитель, ВЧ-адаптер, ВЧ-разъем, ВЧ-модулятор, ВЧ-трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, осциллятор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексер, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, ЭМС, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д.Поставщики радиочастотных компонентов >>
➤ Базовая станция LTE ➤ РЧ-циркулятор ➤РЧ-изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, Embedded Исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. СМ. УКАЗАТЕЛЬ ИСТОЧНИКОВ >>
➤ Код VHDL декодера от 3 до 8 ➤Скремблер-дескремблер Код MATLAB ➤32-битный код ALU Verilog ➤ T, D, JK, SR триггер коды labview


*Общая медицинская информация*

Сделайте эти пять простых вещей, чтобы помочь остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙ ПЯТЬ
1. РУКИ: чаще мойте их
2. ЛОКОТЬ: Кашляй в него
3. ЛИЦО: Не трогай
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 1 метра друг от друга
5. ЧУВСТВУЙТЕ: заболели? Оставайтесь дома

Используйте технологию отслеживания контактов >> , следуйте рекомендациям по социальному дистанцированию >> и установить систему наблюдения за данными >> спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таких стран, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


Радиочастотные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Они охватывают беспроводные технологии, такие как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. д. СМ. КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤ 5G NR ARFCN и преобразование частоты ➤ Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤ LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенны Yagi ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

В разделе, посвященном IoT, рассматриваются беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT+, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики IoT, компоненты IoT и компании IoT.
См. главную страницу IoT>> и следующие ссылки.
➤РЕЗЬБА ➤EnOcean ➤ Учебник LoRa ➤ Учебник по SIGFOX ➤ WHDI ➤6LoWPAN ➤Зигби RF4CE ➤NFC ➤Лонворкс ➤CEBus ➤УПБ



СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ


Учебники по беспроводным радиочастотам



Различные типы датчиков


Поделиться этой страницей

Перевести эту страницу

газовых лазеров — 1-е издание — Масамори Эндо — Роберт Ф.Уолтер

Содержание

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ГАЗОВЫХ ЛАЗЕРОВ; К.М. Abramski and E.F. Plinski
Введение
Газовые среды
Спектроскопия газов
Спектральные линии
Условия усиления
Действие лазера — простая модель
Лазерные резонаторы
Методы откачки
Системы охлаждения
Ссылки
ДИНАМИКА ЖИДКОСТИ; Виктор В.В. Малков, А.В. Савин, А.С. Boreisho
Непрерывные сверхзвуковые газовые лазеры
Структура течения в резонаторе лазера после блока смесительных сопел
Оптическое качество течения в лазерном резонаторе после блока смесительных сопел
Проблема смешения в соплах сверхзвуковых химических лазеров
Резонаторы сверхзвукового газового лазера высокой мощности
Системы восстановления давления для химического сверхзвукового газового лазера
Каталожные номера
ОПТИЧЕСКИЕ РЕЗОНАТОРЫ; А.П. Напартович
Введение
Основные уравнения и методики
Типы резонаторов
Насыщение усиления и эффекты взаимодействия мод и среды
Ссылки
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ; В. Хухарев
Общий аспект ионизированного газового разряда
Самостоятельные и несамостоятельные разряды
Импульсные схемы
Методы предыонизации
Цепи радиочастотного возбуждения против тлеющего разряда постоянного тока
Литература
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДНЫЕ КОЛАЗЕРЫ; А.А. Ионин
Введение
Исторические справки
Механизм формирования инверсионной заселенности в электроразрядном СО-лазере
Усиление слабого сигнала и спектр СО-лазера
Импульсный режим работы СО-лазера
Теоретическая модель электроразрядного СО-лазера
Экспериментальные исследования и разработка фундаментальной полосы CO2-лазеры
Исследование и разработка обертонных CO-лазеров
Ссылки
СО2-ЛАЗЕРЫ С НЕПРЕРЫВНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И С ВЧ-ВОЛНОВОДОМ; Э.Ф. Плински и К.М. Abramski
Молекула углекислого газа
Регулярные, последовательные и горячие переходы
Изотопное спектральное смещение
Основные спектральные параметры и параметры усиления среды CO2-лазера
Условия отпаивания CO2-лазера
Структура CO2-лазера — механическая, электрическая и оптическая
Настройка
Волноводный СО2-лазер с ВЧ-возбуждением
Массивы волноводных СО2-лазеров с ВЧ-возбуждением
Волноводные пластинчатые СО2-лазеры с ВЧ-возбуждением
Отпаянные цельнометаллические СО2-лазеры с диффузионным охлаждением и диффузионным возбуждением
Распределения температуры
Динамика CO2 Laser
DC или RF возбуждение?
Микроволновое возбуждение CO2-лазеров
Некоторые практические формулы — оптические свойства смеси CO2:N2:He
Литература
МОЩНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ CO2-ЛАЗЕРЫ; А.E. Hill
Введение и историческая справка
Техническое обсуждение: ранние разработки
Базовая теория извлечения энергии
Максимизация мощности или эффективности
Оптимальное использование эффектов динамики сжимаемого газа
Оптимальная конструкция резонатора
Примеры конструкции резонатора, относящиеся к осевым лазерам с непрерывным трансзвуковым потоком
Некоторые Соображения по масштабированию давления
Производство и управление очень однородной плазмой большого объема под высоким давлением с большой удельной потребляемой мощностью
Компактный лазер первого класса мощностью 20 кВт
Альтернативные средства стабилизации плазмы большого объема под высоким давлением
»TEA» Laser Development
Электронно-лучевые ионизированные CO2-лазеры
Управляемые лавинные ионизационные лазеры
Гигантские компактные одноимпульсные CO2-лазеры
Компактные высокочастотные CO2-лазеры
Компактные, непрерывные, управляемые лавинные ионизированные CO2-лазеры
Особые проблемы, связанные с очень высокой непрерывной мощностью
Нестабильность режима-носителя
Предлагается M методики устранения нестабильности взаимодействия мода-среда
Перспективные направления развития на будущее
Ссылки
ХИМИЧЕСКИЕ ЛАЗЕРЫ НА ФТОРИДОВОДОРОДНЫХ И ДЕЙТЕРИЕВЫХ ЛАЗЕРАХ; ЧАС.В. Беренс и П.Д. Lohn
Обзор
Физика и химия химических лазеров непрерывного действия, возбуждаемых горением
Гидромеханика химических лазеров
Моделирование химических лазеров
Ссылки
ЭКСИМЕРНЫЕ И ЭКСИПЛЕКСНЫЕ ЛАЗЕРЫ; Яковленко С.И.
Введение
Димерные лазеры на инертных газах
Эксиплексные лазеры
Эксиплексные лазеры с импульсно-периодическим разрядом
Заключение
АТОМНО-ЙОДНЫЕ ЛАЗЕРЫ; С.Дж. Дэвис, В.Е. Макдермотт и М.К. Heaven
Введение
Фундаментальная физика лазеров на атомарном йоде
Фотолитические йодные лазеры
Химические кислородно-йодные лазеры
COIL-диагностика
Выход синглетного кислорода
Все газофазный йодный лазер
Электрические кислородно-йодные лазеры
LASORAPOR METAS 9 Сводка 9 Никола В.Саботинов
Введение
Лазеры на парах металлов, общие положения
Типы лазеров на парах металлов
Медные лазеры
He-Cd лазер
УФ лазеры на ионах меди
Ссылки
ДРУГИЕ ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ; К.М. Abramski and E.F. Plinski
Введение
He-Ne лазеры
Ионные лазеры
Лазер дальнего инфракрасного диапазона
Субмиллиметровый HCN-лазер
Xe-лазер
N2-лазер
Ссылки
ИНДЕКС

Что такое газовый лазер? (с картинками)

Газовый лазер создается с помощью процесса, в котором электрический ток различной мощности подается на газовую массу, находящуюся в герметичной полости, для создания когерентного источника света.Газовый лазер был первым лазером, работающим на основе непрерывного света, а также первым лазером, работавшим за счет преобразования электрической энергии в световой поток. Газовые лазеры имеют ряд преимуществ перед другими формами лазеров; усиливающая среда, используемая для стимуляции мощности луча, может быть изготовлена ​​с использованием относительно дешевой и доступной комбинации гелия и неона, как это использовалось в первом газовом лазере. Кроме того, газ является энергонезависимым, поэтому повреждение усиливающей среды не представляет серьезной проблемы.

Первый газовый лазер был создан с использованием комбинации газов гелия и неона для пропускания тока и впоследствии получил название гелий-неоновый лазер.Он был изобретен в 1960 году и доработан Bell Telephone Laboratories в 1962 году. Усиливающая среда, используемая в лазере, создавала когерентный луч света в инфракрасной области спектра, создавая архетипический красный лазерный луч. Этот газовый лазер вплоть до изобретения доступных диодных лазеров использовался в сканерах штрих-кода. С тех пор лазер используется в образовательных и оптических исследовательских лабораториях из-за его относительно небольшой выходной мощности и низкой стоимости.

Лазер на углекислом газе, способный излучать сотни киловатт мощности, является самым мощным лазером непрерывного действия, доступным по состоянию на 2010 год.Лазеры на углекислом газе также весьма эффективны, их отношение выходной мощности к мощности накачки может достигать 20 процентов. При более высокой мощности этот газовый лазер используется в промышленности и производстве в качестве инструмента для резки и сварки. Луч также может быть изменен, чтобы обеспечить менее интенсивный луч, который в сочетании с благоприятной атмосферой используется для обеспечения дальномерных прицелов для оружия дальнего действия.

Ионно-газовый лазер — это лазер, работающий на ионизированном газе, таком как аргон или криптон.Этим лазерам требуется большой ток для возбуждения ионных переходов, необходимых для создания сфокусированного луча, поэтому они являются одними из наименее эффективных и наименее мощных лазеров. Ионные лазеры из-за того, что им требуется ток, должны охлаждаться водой, чтобы рассеять интенсивное тепло, выделяемое при производстве луча. Использование этого конкретного газового лазера в основном в медицине и науке, но они также используются для создания лучей белого света для лазерных световых шоу.

0 comments on “Принцип действия газового лазера: принцип работы и внутреннее устройство прибора

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.