Презентация на тему: Принцип работы лазера и основные свойства лазерного излучения

Принцип работы лазера и основные свойства лазерного излучения

Основные резонансные фотопроцессы в дискретном энергетическом спектре

Наиболее характерная черта вынужденного излучения заключается в том, что возникший поток фотонов распространяется в том же направлении, что и первоначальный возбуждающий фотонный поток. Частоты и поляризация вынужденного и первоначального излучений также равны. Вынужденный поток фотонов когерентен возбуждающему, т.е. имеет те же фазовые характеристики

L i g h t L i g h t A m p l i f i c a t i o n by S t i m u l a t e d E m i s s i o n of R a d i a t i o n Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»).

Рабочий переход в лазерной активной среде

 - трёхуровневая и б - четырёхуровневая схемы накачки активной среды лазера

Условие лазерного усиления

Развитие процесса генерации в лазере

Оптический резонатор

Пичковый режим работы лазера

Временные зависимости нормированной инверсии населенностей (сплошная кривая) и нормированной концентрации фотонов (пунктир), являющиеся решением системы балансных уравнений, Временные зависимости нормированной инверсии населенностей (сплошная кривая) и нормированной концентрации фотонов (пунктир), являющиеся решением системы балансных уравнений, T1 = 103 τc , Ne = 10 Nth

Высокая спектральная яркость Высокая спектральная яркость Монохроматичность Временная когерентность Узкая угловая направленность Возможность генерации ультракоротких импульсов

Параметры мощных лазерных установок со сверхкороткой длительностью импульса

Петаваттный лазер в Техасском университете. Слева - усилитель (синие блоки

Газовые Газовые Твердотельные Полупроводниковые Жидкостные (на красителях) Эксимерные (Eximer – excited dimer) Лазеры на парах металлов Лазеры на свободных электронах

Спектры излучения рубина: Спектры излучения рубина: (а) спонтанное излучение при слабой накачке, (б) стимулированное излучение при сильной накачке (из оригинальной статьи Т. Меймана, Nature, v.187, p.494, 1960)

Схема рубинового лазера

Устройство и принцип работы гелий-неонового лазера

Различные виды твердотельных лазеров и их области применения

Лазеры на красителях

Простейшая реализация п/п лазера на прямозонном полупроводнике типа GaAs с фотонной накачкой

Многократное увеличение области излучения (в 10 раз) Многократное увеличение области излучения (в 10 раз) Снижение порога катастрофического разрушения (в 10 раз) Уменьшение угловой расходимости излучения (в 3-5 раз) Увеличение выходной мощности (в 5-10 раз) Обеспечение надежности работы при больших мощностях

Лазерные дальномеры различаются по принципу действия на импульсные и фазовые. Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом. 

Лазерные дальномеры различаются по принципу действия на импульсные и фазовые. Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом. 

Исследования атмосферы: Измерение скорости и направления воздушных потоков; Измерение температуры атмосферы. Исследования Земли: Космическая геодезия; Авиационная геодезия. Строительство и горное дело. Морские технологии: Измерение глубины моря; Поиск рыбы. Транспортные применения: Определение скорости транспортных средств; Системы активной безопасности.

Технические характеристики: диапазон измерения дальности 60 … 15000 м; среднее квадратическое отклонение определения дальности не более 3,5 м; увеличение визирного канала 7,5 крат; длина волны лазерного излучения 1079 нм; масса прибора 1,3 кг.

Технические характеристики: диапазон измерения дальности до 20 км; средняя квадратическая погреш ность измерения дальности ± 5 м; частота измерений 5 Гц; увеличение визирного канала 2,5 и 12 крат; длина волны лазерного излучения 1064 нм; масса прибора 5 кг.

Технические характеристики: диапазон измерения дальности 100 … 10000 м; средняя квадратическая погрешность измерения: дальности не более 0,2 м; горизонтальных углов 2”; вертикальных углов 3”; увеличение визирного канала 25 крат; длина волны лазерного излучения 1079 нм; масса прибора 8 кг.