Главная -> Прохождение невидимых тепловых лучей 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [ 37 ] 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 Основные параметры гелий-неоновых лазеров Тип прибора Мощность излучения. мВт S а X E ж О <u £ S ° о e Ч 3 m >. - >.S 2 ! Габаритные размеры, MM окг-и ОКГ-12 ОКГ-12-] ОКГ-13 ОКГ-16 ЛГ-36 ЛГ-36А ЛГ-38 ЛГ-55 Л Г-56 ЛГ-65 ЛГ-75 ЛГ-75А ЛГ-126 ЛГИ-17 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 0,6328 1,15 0,6328 3,39 0,6328 1,15 3,39 1,118 1,15 1,206 Непрерывный То же Импульсный 10 10 0,4 2 20 25 20 10 мВт 50 Вт 40 Вт 10 Вт 0,2 0,1 20 40 50 1 3X10 4 1.3 1 4 5 2,2 6 5 6 10X40 10 7 7 5 5 5 10 15 10 10 10 500 500 500 500 750 500 750 500 500 300 500 500 750 550x 400x 300 1160X120 1160x120 262X46 180X46 1530 X 290 X 300 1880x290x500 2000 X 320 X 290 360 X 70 X 60 350 X 58 X 58 1110X150X120 1080X109X112 1080X109X112 1150X126X146 150X170X1070 * Длительность импульсов 0,8 мкс, частота повторения 0,2...5 кГц. Параметры некоторых типов гелий-неоновых лазеров отечественного производства приведены в табл. 3.16. Ионные лазеры генерируют на многих линиях видимой области спектра. Их излучение простирается в области малых длин волн до 0,2 мкм Наиболее распространенным генератором этого типа является аргоновый лазер непрерывного действия {К = 0,45...0,53 мкм). Для работы аргонового лазера необходимо пропускать через газ большой ток (плотность тока - несколько тысяч ампер на квадратный сантиметр), поэтому газоразрядную трубку изготовляют из металлокерамики и снабжают эффективной системой теплоотвода. Рабочее давление газа - десятки Паскалей. Блок питания нониого лазера представляет мощный (~10 кВт) выпрямитель с выходным напряжением 200...400 В. В настоящее время ионные аргоновые лазеры являются самыми мощными источниками непрерывного когерентного п.злучения в ультрафиолетовом и видимом диапазонах спектра. Мощность излучения может доходить до нескольких сотен ватт. Их широкому распространению препятствуют высокая стоимость, сложность конструкции, малый к. п. д. (<0,1%) и большая потребляемая мощность (единицы киловатт). Области применения - фотохимия, технология и медицина. Особенно перспективно применение в меди-дине ионных лазеров, работающих в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне. Как показывают исследования, излучение с длиной волны 0,26 мкм на 90% поглощается нуклеиновыми кислотами и только на 10% - белками. Отечественной промышленностью выпускается два типа аргоновых лазеров: ЛГ-109, работающий в непрерывном режиме с длиной волны излучения 0,4880 мкм и мощностью излучения 1 Вт, и ЛГ-37, работающий в импульсном режиме с частотой повторения импульсов 100...700 Гц, длительностью импульса З'-Ю- с, энергией излучения 6-10 * Дж и длинами волн 0,52G0, Р,5353, 0,5397 и 0,5955 мкм. В молекулярных лазерах можно получить генерацию на длинах волн от 10 до 1000 мкм. Практическое значение имеют лазеры с длинами волн излучения 10...14 мкм, соответствующими окну пропускания атмосферы. Приемники излучения для этого диапазона обеспечивают необходимые чувствительность и быстродействие. Наиболее распространенным газовым молекулярным генератором является лазер на СОа с добавкой молекулярного азота и гелия; последний' вводится в рабочую смесь для уменьшения ее температуры. Особенностью конструкции лазера на смеси углекислого газа с азотом, является система непрерывной откачки рабочей смеси, что улучшает тепло-отвод и способствует увеличению мощности излучения. Мощность молекулярных лазеров практически не зависит от диаметра газоразрядной трубки и увеличивается линейно по мере увеличения ее длины. На один метр длины разряда приходится мощность на выходе 60 ... 80 Вт. К. п. д. лазера на COg достигает 0,25 при мощности излучения, превышающей 1000 Вт. Предполагают, что к. п. д. может достичь 0,4, а мощность в непрерывном режиме составит несколько киловатт. Длина газоразрядной трубки может быть 1 ... 6 м, а диаметр - 22 ... 75 мм. При питании разряда постоянным током в диапазоне от десятков до сотен миллиампер необходим источник питания с напряжением до 15 кВ. Радиус кривизны зеркал оптического резонатора выбирают в пределах 1 ... 3 м, что соответствует размерам пятна от 0,5 в видимой области до 10 мм при X я; 10 мкм. Лазеры на COg применяют в нелинейной оптике, военном деле и в технологических установках. Основные параметры некоторых типов молекулярных лазеров отечественного производства приведены в табл. 3.17. В газодинамических лазерах инверсия населенностей создается путем быстрого расширения предварительно нагретой газовой смеси. Конструктивно газодинамический лазер выполняют в виде камеры сгорания, в которую подают горючее (CgNg или СО) и окислитель (воздух), решетки сверхзвуковых сопел и оптического резонатора. В результате горения образуется газовая смесь, состоящая из углекислого газа и паров воды. Для обеспечения необходимой пропорции этих составляющих (примерно 10% СОг и 1% паров HgO) и заданной температуры (1400 К) в камеру добавляют азот. Нагретая смесь быстро расширяется через решетку сверхзвуковых со- Таблица 3.17 Основные параметры молекулярных лазеров
пел; вследствие высокой плотности потока и большой скорости истечения достигается инверсия, обеспечивающая работу лазера с большой выходной мощностью. Газодинамические лазеры, в которых рабочую смесь образуют продукты сгорания, обеспечивают мощность излучения в непрерывном режиме, превышающую 100 кВт. Однако такие лазеры требуют большого расхода газа и имеют к. п. д. не более 5%. Существуют импульсные газодинамические лазеры, в которых накачка осуществляется взрывом смеси газов (СО, Og, Hj и N2). При взрыве в камере сгорания образуется смесь углекислого газа, паров воды и азота с требуемыми давлением и температурой. К концу взрыва открывается вентиль высокого давления и рабочая смесь поступает в оптический резонатор. Ведутся разработки импульсных газодинамических лазеров с накачкой взрывом твердого горючего. TEA лазеры представляют собой газовые импульсные лазеры, работающие при высоком давлении и возбуждаемые поперечным электрическим разрядом (TEA -- Transversely Excited, Atmosphere Pressure). Механизм возбуждения TEA лазера подобен процессам возбуждения в газоразрядных лазерах. Примером TEA лазера может служить генератор на углекислом газе в смеси с азотом и гелием; возбуждение газа осуществляется короткими импульсами высокого напряжения, подаваемыми на электроды специальной формы, формирующие поперечный разряд. В некоторых типах TEA лазеров для получения однородного разряда в большом объеме газа применяют предварительную ионизацию активной смеси. Для этого используют два последовательных разряда, первый из которых предназначен для ионизации тонкого прикатодного слоя газа, что облегчает возбуждение основного разряда. Предварительная ионизация может быть получена также с помощью пучка быстрых электронов. TEA лазеры, в которых возбуждение активной среды осуществляется разрядом, управляемым электронным пучком, называют электроионизационными. В химических лазерах инверсия населенностей возникает непосредственно в процессе элементарной химической реакции. Для инициирования реакции необходимо создать большое количество свободных атомов, что осуществляется нагревом газа с помощью внешнего источника энергии. В одной из описанных в литературе конструкций химического лазера активным веществом служит молекулярный азот Nj, который с помощью дугового подогревателя нагревается до температуры 2000 К. Затем в камеру вводится газообразный гексофторид серы SFe, который перемешиваясь с горячим азотом, диссоциирует с образованием атомов фтора F. Необходимость добавления N2 обусловлена тем, чго непосредственное нагревание SFe дуговым подогревателем привело бы к быстрому разрушению электродов. Смесь, содержащая атомарный фтор, продувается со сверхзвуковой скоростью через систему сопел. В результате диффузии в струю водорода На возникают возбужденные молекулы HF, которые в оптическом резонаторе генерируют излучение. Мощность непрерывного излучения такого лазера превышает 1 кВт, максимальная выходная мощность химических лазеров, о которой сообщалось в печати, составляет 4,5 кВт. По когерентности, уровню шумов, к. п. д. мощности излучения в непрерывном режиме и стабильности частоты газовые лазеры превосходят все другие типа. Они имеют высокую однородность изотропной усиливающей среды и позволяют получить идеальный волновой фронт излучения. На рабочие параметры газового лазера и, в первую очередь, на выходную мощность излучения влияет доплеровская ширина перехода. Наиболее точно известна ширина линии 0,6328 мкм, которая равна 1700 МГц до уровню 0,5. При длинах волн 1,15 и 3,93 мкм доплеровская ширина соот- |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |