Работа в Word
<<  Работа с графикой в документах Word 2007 Рекомендации по работе со списками классов и электронными формами  >>
23
23
Л.39 (30) Лазеры (мазеры)
Л.39 (30) Лазеры (мазеры)
3
3
Лазеры: теория появилась намного раньше эксперимента
Лазеры: теория появилась намного раньше эксперимента
7
7
9
9
Равновесие динамическое: есть переходы вниз – излучение, есть переходы
Равновесие динамическое: есть переходы вниз – излучение, есть переходы
Различие между фотонами спонтанного и индуцированного излучения
Различие между фотонами спонтанного и индуцированного излучения
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: поглощение
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: поглощение
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: спонтанное
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: спонтанное
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества:
Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества:
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение
Лазерные материалы: из чего «делают» активную среду
Лазерные материалы: из чего «делают» активную среду
Методы накачки
Методы накачки
Методы накачки
Методы накачки
33
33
35
35
36
36
37
37
39
39
41
41
43
43
45
45
47
47
49
49
51
51
53
53
55
55
57
57
59
59
62
62

Презентация: «Лазеры: типы, основные элементы, условия работы». Автор: Foote. Файл: «Лазеры: типы, основные элементы, условия работы.ppt». Размер zip-архива: 1055 КБ.

Лазеры: типы, основные элементы, условия работы

содержание презентации «Лазеры: типы, основные элементы, условия работы.ppt»
СлайдТекст
1 23

23

Лазеры: типы, основные элементы, условия работы

Лазер: квантовый генератор когерентного остро-направленного ЭМИ большой интенсивности; индуцированное излучение (лампочка, Солнце – спонтанное излучение)

Элементы: 1-накачка, 2-активная среда, 3-резонатор

Типы - ПП, газовые, электроионизационные, химические, инжекционные, твердотельные . . .

УР: инверсная заселённость, трёхуровневая схема, метастабильный уровень для инверсной заселённости

2 Л.39 (30) Лазеры (мазеры)

Л.39 (30) Лазеры (мазеры)

www.laserinfo.ru

1

1954 Мазер – Microwave Amplification of Stimulated Emission of Radiation

А.М.Прохоров 1916 - 2002

Ч.Таунс 1915- жив в 2009

Н.Г.Басов 1922-2001

3 3

3

1960 Лазер – Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation

Твердотельный лазер

Газовый лазер

Режим работы - непрерывный

Режим работы - импульсный

Теодор Гарольд Мейман (США) 1927 -

Али Джаван (1927, Иран

4 Лазеры: теория появилась намного раньше эксперимента

Лазеры: теория появилась намного раньше эксперимента

5

Теоретические основы: Эйнштейн, 1917 г.

Спонтанное и индуцированное излучение атомов

1879 - 1955

5 7

7

Задача, которую решал Эйнштейн в 1916 г. после создания ОТО: вывести формулу Планка по-своему

Формула Планка (Макс Планк, 1900). Спектральная плотность энергетической светимости

Мощность ЭМИ, испускаемого с единицы поверхности нагретого АЧТ в малом интервале частот. Излучение находится в равновесии с веществом

6 9

9

Двухуровневая модель: среда состоит из одинаковых невзаимодействующих атомов, каждый из которых имеет ДВА уровня энергии

В состоянии теплового равновесия

7 Равновесие динамическое: есть переходы вниз – излучение, есть переходы

Равновесие динамическое: есть переходы вниз – излучение, есть переходы

вверх - поглощение

11

Оно обеспечивается двумя очевидными процессами: 1) спонтанное излучение (возникает само собой), 2) поглощение (всегда под влиянием фотона, индуцированное, вынужденное). . . . .

но НЕОБХОДИМ ещё один неочевидный процесс: 3) Индуцированное (вынужденное, под влиянием фотона) излучение. . . . .

На самом деле спонтанное излучение – тоже не «само собой», а под влиянием вакуумных флуктуаций

8 Различие между фотонами спонтанного и индуцированного излучения

Различие между фотонами спонтанного и индуцированного излучения

13

Спонтанное излучение 1) Фотоны имеют различные фазы, они некогерентны 2) Фотоны движутся в различных направлениях

Индуцированное излучение 1) Испускаемый фотон имеет ТУ ЖЕ ФАЗУ, что и индуцирующий фотон: они когерентны 2) Испускаемый фотон движется в ТОМ ЖЕ направлении, что и индуцирующий фотон: излучение остронаправлено

9 Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: поглощение

Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: поглощение

света

15

Рис.3.3до. Поглощение света. Атом в основном состоянии и фотон, налетающий на атом.

Рис.3.3после. Поглощение света. Атом поглотил фотон и перешёл в возбуждённое состояние. Фотон больше не существует.

10 Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: спонтанное

Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества: спонтанное

излучение света

17

Рис.3.4до. Спонтанное излучение света. Атом в возбуждённом состоянии может испустить фотон.

Рис.3.4после. Спонтанное излучение света. Атом испустил фотон и перешёл в основное состояние.

11 Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества:

Элементарные процессы взаимодействия излучения и вещества:

индуцированное излучение света

19

Рис.3.5до. Индуцированное излучение. Атом в возбуждённом состоянии и фотон, налетающий на атом.

Рис.3.5после. Индуцированное излучение. Атом перешёл в основное состояние, испустив фотон.

12 Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

надо

21

1) Иметь какой-нибудь источник энергии, с помощью которого мы будем производить «накачку», т.е получать инверсную населённость

13 Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

надо

23

2) Создать инверсную населённость – активную среду – осуществить накачку. Для этого надо подбирать подходящее вещество – «лазерный материал»

14 Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

Итак, если мы хотим получить когерентное остронаправленное излучение

надо

25

3) Усилить первоначально слабое индуцированное излучение с помощью положительной обратной связи: поместить активную среду в резонатор

15 Лазерные материалы: из чего «делают» активную среду

Лазерные материалы: из чего «делают» активную среду

27

1) Монокристалл рубина (Т.Мейман) – твердотельные лазеры

2) Монокристалл GaAs (Ж.И. Алфёров) – полупроводниковые лазеры

3) Гелий-неоновая газовая смесь (А.Джаван) – газовые лазеры

4) Жидкостные лазеры

5) Лазеры на свободных электронах

16 Методы накачки

Методы накачки

29

Твердотельные лазеры: свет от мощных ламп-вспышек. Режим работы - импульсный

Полупроводниковые лазеры: пропускание электрического тока, накачка электронным пучком

Газовые лазеры:

Пропускание электрического тока (газоразрядные лазеры)

Накачка электронным пучком

Накачка адиабатическим охлаждением (газодинамические лазеры)

Накачка за счёт химических реакций (химические лазеры)

17 Методы накачки

Методы накачки

31

Лазеры на свободных электронах:

Быстрые электроны «загоняют» в периодическое магнитное поле – частоту можно менять за счёт скорости электронов – эффект Доплера. Накачка - ускоритель

18 33

33

Эффект Доплера: зависимость частоты излучения от скорости источника

19 35

35

Трёхуровневая энергетическая диаграмма активной среды гелий-неонового лазера

Гелий – накачка электронным ударом, метастабильные уровни

Неон – обычные возбуждённые уровни, излучательный переход

20 36

36

Трёхуровневая диаграмма активной среды гелий-неонового лазера

Неон – обычные возбуждённые уровни, излучательный переход, 3р и 2р уровни быстро опустошаются за счёт спонтанных переходов

Гелий – накачка электронным ударом. Метастабиль- ные (?) уровни, от них энергия передаётся в резонансных столкновениях атомам неона

21 37

37

Рубиновый лазер – один из первых твердотельных лазеров

Рубин – кристалл Al2O3 (корунд) с небольшой добавкой ионов Cr3+

22 39

39

Инжекционные ПП лазеры: обе области легированы сильно, полоса дырочных и электронных состояний

Эмиттер

База

В nПП дырки – неосновные носители, в равновесии p<<n

23 41

41

Инжекционные ПП лазеры: обе области легированы сильно, полоса дырочных и электронных состояний

24 43

43

Инжекционные ПП лазеры

Эмиттер

База

Инжекция (инъекция) - впрыскивание

Концентрация дырок больше равновесной (в базе дырки –неосновные носители)

25 45

45

Рисунок из Нобелевской лекции Н.Г.Басова (1964 г.) Его группой были созданы первые инжекционные ПП гомолазеры

26 47

47

Недостатки инжекционных гомолазеров

1) Большой ток накачки => нагрев => охлаждение или импульсный режим

2) Невысокий КПД, понижается с ростом температуры

3) Малые размеры резонатора => сильная расходимость излучения

27 49

49

ПП гетеролазеры: сверхинжекция

28 51

51

ПП гетеролазеры: сверхинжекция

29 53

53

ПП гетеролазеры: сверхинжекция

30 55

55

ПП гетеролазеры: сверхинжекция

Излучение распространя-ется перпен-дикулярно плоскости рисунка, оно «зажато» в области инверсной заселённости, получился практически световод

Показатель преломления меньше

Показатель преломления меньше

Показатель преломления больше

31 57

57

ПП гетеролазеры: преимущества

Вся оптоэлектроника основана на гетеролазерах

1) Миниатюрность: длина резонатора 200 мкм

2) Малая инерционность – время релаксации порядка 1 нсек

3) Высокий КПД – до 50%

4) Возможно плавное изменение длины волны излучения

5) Совместимость с ПП приборами других типов и возможность интеграции

6) Можно изменять длину волны с помощью электрического сигнала

7) Низкое требуемое напряжение (1-3 В)

8) Длительный ресурс работы (100 кчас)

32 59

59

Последний слайд: природные СО2-лазеры на Марсе и Венере, подтверждено несколькими группами (1981-1993 годы)

ИК излучение: 9,6 мкм и 10,6 мкм, Накачка – солнечное излучение

Интенсивность как функция смещения частоты. Синяя – равновесное излучение, красная – реальное (явно неравновесное) излучение с Марса

33 62

62

1) Лазерная спектроскопия

2) Лазерная химия

3) Лазерный управляемый термоядерный синтез

4) Лазерная обработка материалов (металлов, керамик, биологических объектов)

5) Лазерное охлаждение газов для высокоточных часов

6) Лазерный гироскоп

«Лазеры: типы, основные элементы, условия работы»
http://900igr.net/prezentacija/informatika/lazery-tipy-osnovnye-elementy-uslovija-raboty-118698.html
cсылка на страницу

Работа в Word

38 презентаций о работе в Word
Урок

Информатика

130 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по информатике > Работа в Word > Лазеры: типы, основные элементы, условия работы