Главная > Введение в физику лазеров
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
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
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

§ 2. УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ

Схема типичного химического лазера малой мощности изображена на рис. 16.2. Кварцевая трубка длиной примерно от 50 см до нескольких метров замыкается брюстеровскими пластинками. Химическую реакцию инициирует вспышка лампы с энергией от 500 До нескольких тысяч джоулей. Длительность вспышки должна быть возможно короче, порядка нескольких микросекунд, но не более . С помощью светоделительной пластинки небольшая часть энергии ответвляется из резонатора и служит для исследования развития излучения лазера во времени с помощью осциллографа. Если используется двухлучевой осциллограф, один из лучей

Рис. 16.2. Схема химического лазера малой мощности [11]. 1 — первый детектор, 2 — двухлучевой осциллограф, 3 — монохроматор, 4 — второй детектор, 5 — устройство поджига, 6 — к вакуумному насосу и системе заполнения.

служит для записи временного хода всего излучения, а другой — для записи излучения определенной линии; в последнем случае линия выделяется с помощью монохроматора.

а. Хлористоводородный лазер (взрывного типа)

Химическую реакцию в таком лазере можно записать в виде [11]

Здесь обозначает мощное импульсное излучение лампы-вспышки. Остальные обозначения пояснены на рис. 16.1. В возбужденной молекуле (звездочкой обозначено возбужденное состояние) наблюдаются переходы типа Лазер генерирует линии серии Р: от до Нижний индекс обозначает верхнее колебательное состояние, а цифра в скобках — вращательное квантовое число конечного состояния (см. рис. 10.1). Длительность лазерного импульса короче длительности реакции.

б. Лазер на UF6 - Н2

Компа и Пиментел [6] обнаружили, что молекула является прекрасным фотолитическим источником атомов фтора. Это вещество обладает исключительно большим эффективным поперечным сечением

Рис. 16.3. Лазерные переходы в системе

Давления компонентов рабочей смеси составляли: . С помощью монохроматора определялись моменты появления отдельных линий. Время измерялось от момента поджига лампы.

поглощения для света импульсной лампы; кроме того, оно не повреждает брюстеровские окна разрядной трубки. Реакция в лазере имеет следующий вид:

Усиление света в этом лазере очень велико, значительно выше, чем в системе Возбужденная молекула HF излучает линии от до Соответствующие переходы обозначены на рис. 16.3. С помощью детектирующей схемы, показанной на рис. 16.2, изучена последовательность появления отдельных линий, начиная с момента зажигания лампы-вспышки. Излучение лазера на HF начиналось с запаздыванием на и продолжалось лишь Обнаружено, что линии с большими вращательными квантовыми числами появляются лишь при полном развитии химической реакции, когда температура смеси достаточно высока. Одновременная генерация нескольких линий свидетельствует о процессе медленного обмена энергией между различными вращательными состояниями.

в. Лазер на H2 + F («чисто химический» лазер)

Прямое использование химической энергии для получения инверсии населенностей колебательных состояний молекулы HF было продемонстрировано Спенсером с сотрудниками [12] в 1969 г. Схема их лазера изображена на рис. 16.4. Сверхзвуковой поток смеси

Рис. 16.4. Схема чисто химического лазера (видоизмененный рисунок из работы [12]). 1 — электрическая дуга, 2 — оптически активная область, 3 — сверхзвуковой поток, 4 - выходной пучок, 3 мкм.

протекает через трубку, в стенках которой имеются отверстия. Диффузия водорода в поток сквозь эти отверстия приводит к реакции

В первой камере происходит сильный разогрев азота с помощью электрической дуги мощностью около 28 кВт. Затем азот смешивается с поступающим во вторую камеру. Температура смеси достигает 2500 К. При такой температуре значительная часть молекул диссоциирует. Смесь расширяется сквозь сопло прямоугольного поперечного сечения размером см. Оптический резонатор лазера образован двумя зеркалами выполненными из бериллия и меди и покрытыми слоем золота. В центре выходного зеркала имеется отверстие, диаметр которого подобран так, чтобы обеспечивать максимальную мощность пучка. В случае когда площадь отверстия составляла 30% от площади зеркала, максимальная мощность пучка на длине волны 3 мкм достигала 475 Вт. КПД установки был относительно велик — до 12% (по отношению к энергии химической реакции). Скорости потоков газов составляли

Лазер работал в непрерывном режиме.

г. Фотохимический йодный лазер гигаваттной мощности

В 1973 г. Хола и Компа [13] запустили фотохимический йодный лазер, который состоял из генератора и усилителя и генерировал в ближней инфракрасной области спектра мкм) пучок мощностью 1,2 ГВт. Рабочим веществом в лазере служили атомы иода, возбуждение которых происходило в процессе фотодиссоциации:

Давление составляло 100 мм рт. ст. Эта молекула обладает высокой обратимостью в процессе диссоциации. Поэтому трубка, однажды заполненная смесью, может быть отключена от резервуаров и вакуумной системы. Однако срок службы такой трубки невелик и составляет около 100 вспышек.

В табл. 16.1 приведены важнейшие параметры этого лазера. Детали конструкции лазера (ниже мы будем называть его генератором) и двухступенчатого усилителя бегущей сретовой волны показаны на рис. 16.5. Генератор работает с оптической накачкой, причем большая часть энергии выделяется в виде одного короткого импульса. Для обрезания импульса служит комбинация ячейки Поккельса и призмы Глана. Часть излучения, отраженная призмой


Таблица 16.1 Важнейшие параметры йодного лазера

Рис. 16.5. Схема генерации и усиления света с помощью фотохимического возбуждения атомов иода [13]. 1 — генератор, 2 — ячейка Поккельса, 3 — призма Глана, 4 — первый усилитель, 5 — второй усилитель, 6 — высокое напряжение. В нижней части рисунка показана последовательность включения импульсных ламп, 7 — второй усилитель, 8 — первый усилитель, 9 - генератор, 10 — лазерная генерация,

в поперечном направлении, вызывает пробой между остриями электродов и переключает тем самым ячейку Поккельса. Световой импульс генератора имеет мощность 10 МВт при длительности 10 не. Поскольку ячейка Поккельса открывается периодически с помощью искрового разрядника, излучение может состоять из нескольких импульсов длительностью по несколько наносекунд. Расширенный с помощью телескопической системы световой пучок поступает в первый усилительный каскад с усилением, равным 400. Оптическая накачка второго усилительного каскада осуществляется в течение более продолжительного времени (см. графики в нижней части рис. 16.5). В эксперименте не применялся режим максимального усиления обоих каскадов, чтобы избежать развития паразитных колебаний. Эффективное усиление было равно 200 для первого каскада и лишь 6 для второго. Энергия первого импульса достигала 12 Дж, что при длительности 10 не дает мощность 1,2 ГВт.

1
Оглавление
email@scask.ru