Устройство на лазера

Реферати, есета, доклади и всякакви документи свързани с физиката и астрономията.

Модератор: Модератори

Потребителски аватар
Mozo
Skynet Cyber Unit
Skynet Cyber Unit
Мнения: 174318
Регистриран: пет юни 01, 2007 14:18
Местоположение: Somewhere In Time

Устройство на лазера

Мнениеот Mozo » пон яну 18, 2010 18:05

1. Механизъм и материали на принудително излъчване

Лъчението на лазерите се различава съществено от лъчението на обикновените светлинни източници, макар природата да му е същата – светлина. Терминът „ЛАЗЕР” е образуван от първите букви на английската фраза „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, което в превод означава „усилване на светлината чрез принудително излъчване.
Лазерът е специфичен източник на светлинно излъчване, получавано чрез ефекта на принудено излъчване. Характерни свойства на лъчението на лазера, обусловени от специфичния начин на генерирането му , са високата насоченост и монохроматичност, свързани с физичното понятие “кохерентност” на лъчението,огромните мощности концентрирани върху минимална площ.
Днес, със създаването на рентгеновите лазери, възбуждани с малки ядрени взривове, долната граница на дължината на вълната се установи далече в рентгеновата област, а развитието на лазерите със свободни електрони доведе до разширение на областта на лазерното излъчване в обхвата на радио вълните. В последния случай някой автори говорят за лазери, а други – за мазери, т. е. за генератори, използуващи ефекта на принудителното излъчване на микровълновия обхват.
За да се насочи лазерният лъч в желана посока и му се придадат определени характеристики, като диаметър на лъча, степен на кохерентност D, мощност,коефицент на монохроматичност, честота и др. се използва процес на принудително излъчване. За протичане на този процес е необходимо по-голямата част от атомите в активната среда да бъдат във възбудено състояние т.е. електроните да бъдат в по високо енергетично състояние . Под въздействие на падащата вълна възбудените атоми преминават в основното си стабилно състояние , като излъчва от своя страна един квант енергия равна на разликата в енергетичните състояния на електрона в посока съвпадаща с посоката на падащата вълна с което количеството кванти се удвоява. За да се получи усилване на излъчването е необходимо на по-високо енергетично ниво да има повече електрони ,отколкото в нивото с с по-ниска енергия. Това състояние на веществото се нарича инверсна заселеност и е необходимо условие за лазерно излъчване .
В зависимост от типа на лазера , процесът на възбуждане на атомите от активната среда се осъществявят по различен начин.

2.Видове лазери

Според режима на излъчване на лазерите те се делят на два основни класа:
 импулсни и непрекъснато действащи . В зависимост от агрегатното състояние на активната си среда се делят на :
 твърдотелни
 рубинов лазер
 лазер с активен елемент стъкло с неодимови йони
 итриево-алуминиево-гранатов/ИАГ/
 газови лазери
 газоразредни лазери
 газодинамични лазери
 химични лазери

Лазерът се състои от следните елементи:
 непрозрачно огледало на резонатора
 полупрозрачно огледало на резонатора
 активна среда
 източник на възбуждане
 лазерен лъч

Най – общата блок – схема на лазера е представена на фиг.1. различаваме три основни технически блока:



Фиг. 1 Принципна блок схема на лазер

1) захранващ източник,
2) лазерен излъчвател
3) система за охлаждане
Функцията на захранващия източник е да внася енергия за възбуждането на активната среда. В някой случаи тази енергия директно постъпва за възбуждане , а в други тя предварително междинно се преобразува в лазерния излъчвател в друга форма, подходяща за възбуждането (например от електрична в светлинно лъчение).
Освен активна среда и източник на възбуждане третият основен елемент на всеки лазер е неговият резонатор. Лазерният резонатор се състои от две огледала , между които е поставена активната среда. Излъчената от нея лазерна светлина попада върху едното огледало, отразява се и се връща обратно. При повторното преминаване през активната среда лазерната светлина поражда нови индуцирани фотони.
При достигане на определена плътност на потока от фотони той напуска резонатора през огледалото , което има по-нисък коефицент на отражение .Резонаторът дава възможност да се усили и излъчи от активната среда само светлината която пада перпендикулярно върху повърхноста на огледалата. Поради това излъчването има много малък ъгъл на разходимост и практически представлява един тънък успореден сноп.


3. СО2 Лазер

СО2-лазерът е представител на молекулните лазери, той е най-мощният лазер с промишлено значение. Той може да работи в голям диапазон от мощности , енергии и в различни режими.
При СО2-лазера се използва смес от СО2 и N с добавка на He . Те се подразделят както следва:
 с надатмосферно налягане на газовата смес/ТЕАлазери/
 с ниско налягяне на газовата смес
 с дифузионно охлаждане
 с херметизирана лазерна тръба ,вълноводен канал , бавен поток на газовата смес
 с охлаждане чрез циркулация на газовата смес-с бърза надлъжна циркулация на газа,с напречна циркулация на газа.
Характерното за тях е големият КПД достигащ до 20%. На СО2 лазерите е присъща сравнително голяма разходимост.

 СО2-лазери с бавна надлъжна циркулация на газа
- при тях неприятните последици от разлагането на СО2 молекулата се избягва , чрез бавна смяня на газовата смес през тръбата. Изходната мощност е еднозначно свързана с дължината на разрядната тръба.
Увеличаването на мошноста се постига ,чрез поставянето на няколко тръби в резонатора. Предимството им е проста конструкция , евтино обслужване и добро качество на пространственото разпределение на излъчването . Недостатък-големи габарити чувствителни към настройката и вибрации.

 СО2-лазери с бърза циркулацияна газa
- тук газовата смес с термично заселено долно работно ниво е заместено с охладен газ. Изходната мощност зависи от количеството газ , което се прекарва през разрядния обем за еденица време. Този лазер има две разновидности и е един от най-мощните промишлени лазери.
 СО2 лазер с бърза надлъжна циркулацияна газовата смес
- през няколко секции на лазерната тръба с диаметър 10-30мм се продухва голямо количество газова смес със скорост близка до скороста на звука.
 СО2 лазер с напречна циркулацияна газа
- в тоз случай трите вектора направлението на оста, електричното поле, и посоката на газовия поток са взаимно перпендикулярни. И тук лазерната система включва помпа и топлообменник. С тези лазери се постигат мощности до 20 кW.


4.Схема на процеса

Целият материал:
Нямате нужните права за да преглеждате прикачените към това мнение файлове.


ИзображениеИзображение


Върни се в “Физика и астрономия”

Кой е на линия

Потребители, разглеждащи този форум: Няма регистрирани потребители и 1 гост