МОДУЛЯТОР ДОБРОТНОСТІ НА ОСНОВІ ПОглинача, що НАСИЧУЄТЬСЯ
Поглинач, що насичується, складається з матеріалу, який поглинає випромінювання на довжині хвилі лазера і який володіє низьким значенням інтенсивності насичення. У багатьох випадках він використовується у вигляді кювети, заповненої розчином барвника, що насичується, у відповідному розчиннику. Наприклад, у разі NdrYAG це розчинений в 1,2-дихлоретані барвник, званий BDN - 4-диметиламінодітіобензілнікель). Іноді також використовують твердотільні (наприклад, BDN в ацетатцелю - лозній плівці, F2:LiF або Cr4+:YAG, знову ж таки для NdrYAG лазерів) або газоподібні (наприклад, SF6 для С02 лазерів) поглиначі, що насичуються. У першому наближенні поглинач, що насичується, можна розглядати як дворівневу систему з дуже великим перерізом поглинання в максимумі лінії (у разі насичуваного барвника ця величина становить 10
16см2). При цьому з виразу (2.8.11) слід, що відповідна інтенсивність насичення Is порівняно мала і при відносно невеликій інтенсивності падаючого світла (1 10 МВт/см2) поглинач стає
Майже прозорим (завдяки насиченню).
Щоб зрозуміти механізм роботи модулятора на поглиначі, що насичується, припустимо, що кювету з барвником помістили в резонатор лазера, причому довжина хвилі, при якій поглинання розчину барвника максимально, збігається з довжиною хвилі генерації лазера. Для визначеності вважатимемо також, що початкове (тобто ненасичене) поглинання в кюветі з барвником дорівнює 50%. У аналізованому лазері генерація може розпочатися лише за умови, що посилення активного середовища компенсує втрати в кюветі, а також втрати резонатора за відсутності насичення. Внаслідок великого поглинання у кюветі з барвником критична інверсія населення виявляється дуже високою. З моменту початкугенерації інтенсивність лазерного випромінювання I(t) наростатиме від рівня спонтанних шумів 1п.
*[мкс]
Типова тимчасова залежність інтенсивності I лазерного пучка та числа фотонів ф
У резонаторі Кс1: АО лазера з пасивною модуляцією добротності, що здійснюється за допомогою поглинача, що насичується (довжина резонатора 50 см):
А) логарифмічна залежність величини ///„ від часу, де /„ – шуми інтенсивності, зумовлені спонтанним випромінюванням. Ця залежність дає найбільш точне уявлення про динамічну поведінку лазера до моменту насичення поглинача, що насичується; б) залежність ф/ф, = I//„ від часу (у лінійному масштабі), де ф, = 1 — початкове число фотонів, зумовлене спонтанним випромінюванням. Ця залежність дає найбільш відповідний опис динаміки роботи лазера в області максимуму імпульсу.
На рис. 8.8а відображена типова залежність /(£), представлена в логарифмічному масштабі як /(£)//„ (див. приклад 8.5). Коли інтенсивність стає порівнянною з 18 (що має місце при £ = £8), завдяки насиченню поглинання барвник починає просвітлюватись. Внаслідок цього збільшується швидкість наростання інтенсивності лазерного випромінювання, що, у свою чергу, призводить до збільшення швидкості просвітлення барвника і т. д. Процес просвітлення поглинача, що насичується, відбувається дуже швидко. Оскільки величина 18 відносно мала, в активному середовищі інверсія населеностей після просвітлення по суті залишається тією самою (тобто дуже великою), що й до просвітлення барвника. Тому після просвітління барвника посилення лазера значно перевищує втрати і, як наслідок цього, на виході лазера з'явиться гігантський імпульс. Динамічна поведінка цього процесу (в стадії, що завершується) більш детальновідображено на рис. 8.86 де величина ф(£)/ф* = /(£)//„ (ф(£) — число фотонів у резонаторі, причому фг = 1 — початкове число фотонів, обумовлене спонтанним випромінюванням) представлена в залежності від часу в лінійному масштабі та у вузькому часовому інтервалі. Залежність повної інверсії ЛГУд від часу, де Уа - обсяг моди в активному середовищі, також показано на цьому малюнку (див. Приклад 8.5). Неважко бачити, що, як і в будь-яких інших випадках модуляції добротності, число фотонів дуже швидко зростає, поки насичення інверсії населеностей, а отже посилення, залишаються на якомусь рівні. Таким чином, імпульс світла досягає свого максимального значення, коли інверсія стає рівною критичній інверсії Ыс лазера без поглинача, що насичується, після чого імпульс починає згасати.
З рис. 8.8 слід відзначити одну важливу особливість: час наростання імпульсу з моменту, коли він починає збільшуватись від рівня спонтанних шумів до його максимального значення, виявляється дуже великим (Ьр = 3,94 мкс). Це з тим, що досі просвітлення поглинача (т. е. при t
ПРИНЦИПИ ЛАЗЕРІВ
Лазерне різання та гравірування у Києві
Гравіювання по металу проводиться на професійному устаткуванні. Гравіювання з високою деталізацією використовується для оформлення подарунків, пам'ятних речей.
ПРОСТОРА І ТИМЧАСОВА КОГЕРЕНТНІСТЬ ТЕПЛОВИХ ДЖЕРЕЛ СВІТУ
У цьому розділі наводиться короткий опис когерентних властивостей світла, що випромінюється звичайною лампою (лампою розжарювання або газонаповненою лампою). Оскільки світло в цьому випадку зумовлене спонтанним випромінюванням багатьох атомів, по суті.
РІВНЯННЯ ІОНІЗАЦІЙНОГО БАЛАНСУ
В результаті зіткнень частинок з електронами в обсязі електричногорозряду відбувається постійне утворення електронів та іонів. Ударна іонізація здійснюється присутніми в розряді гарячими електронами, тобто тими, енергія яких більша за …