Технологии
<<  Компьютерные технологии в образовании… год спустя Лазерные технологии  >>
Лазерная технология
Лазерная технология
Лазерные технологические установки на основе твердотельных лазеров
Лазерные технологические установки на основе твердотельных лазеров
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Рубиновый лазер
Твердотельные Nd3+:YAG-лазеры
Твердотельные Nd3+:YAG-лазеры
Типы осветителей твердотельных лазеров с ламповой накачкой
Типы осветителей твердотельных лазеров с ламповой накачкой
Твердотельные лазеры с ламповой накачкой
Твердотельные лазеры с ламповой накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с ламповой накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с ламповой накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры
Волоконные лазеры

Презентация: «Лазерная технология». Автор: Савельев. Файл: «Лазерная технология.ppt». Размер zip-архива: 3792 КБ.

Лазерная технология

содержание презентации «Лазерная технология.ppt»
СлайдТекст
1 Лазерная технология

Лазерная технология

Лекция-10

НИЯУ МИФИ ФАКУЛЬТЕТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ Кафедра № 70

2 Лазерные технологические установки на основе твердотельных лазеров

Лазерные технологические установки на основе твердотельных лазеров

Сравнительные характеристики активных сред твердотельных лазеров. Среди множества кристаллов с различными примесями наиболее широкое применение нашли Al2O3:Cr3+ (рубин) и Y3Al5O12:Nd3+(иттрий-алюминиевый гранат - YAG). Прочие лазерные кристаллы по разным причинам применяют гораздо реже, в лабораторной лазерной технике. Промышленность выпускает также лазеры на основе различных стекол с Nd3+ (для технологических лазеров) и стекловолокон с Er3+, Yb3+ (для волоконных лазеров).

3 Рубиновый лазер

Рубиновый лазер

Рубин представляет собой ионный кристалл окиси алюминия (глинозем, корунд, лейкосапфир или просто сапфир) Al2O3 с замещением части ионов Al3+ на Cr3+. Нелегированный корунд - кристалл, по твердости уступающий только алмазу, с заметным двулучепреломлением (показатель преломления для обыкновенной волны 1.76). Теплопроводность его при комнатной температуре на порядок хуже, чем у металлов, а при снижении температуры теплопроводность растет, достигая максимума вблизи температуры жидкого азота, где она становится лучше, чем у меди. Оптимальной принято считать концентрацию ионов хрома около 0,05% (по массе). Повышение концентрации хрома, во?первых, снижает однородность накачки за счет более сильного светопоглощения. Во?вторых, при высокой концентрации легирующих ионов их уровни энергии испытывают уширения и сдвиги за счет взаимодействий между близко расположенными ионами. Чисто кулоновское взаимодействие дает сдвиг и некоторое неоднородное уширение. Обменное взаимодействие из?за перекрытия волновых функций локализованных состояний ионов превращает уровень энергии в квазинепрерывную полосу (примесную зону), внутри которой облегчены пространственная миграция энергии возбуждения и релаксационные процессы. Результатом обменного взаимодействия будет дополнительное однородное уширение. Изредка используют рубины с содержанием хрома до 1%. В этих случаях нужна очень мощная накачка, но и энергия излучения может быть гораздо большей.

4 Рубиновый лазер

Рубиновый лазер

Систему уровней энергии ионов Cr3+, показанную на рисунке, приближенно описывает простая трехуровневая схема. Излучение накачки поглощается на переходах 4A2 ? 4F1,2 (сине-зеленая и фиолетовая полосы поглощения – 0.55 и 0.4 мкм). Время жизни 4F?состояний мало (10-7 ..10-8 с); его определяют безызлучательные переходы в метастабильное состояние 2E, расщепленное на два близких (29 см?1) подуровня, 2A и Е. Их заселенности при комнатной температуре практически одинаковы (kT ? 200 см-1). Переходы из этих долгоживущих состояний ( 3 мс ) в основное и способны дать лазерную генерацию на линиях R1 (693,4 нм) и R2 (692,9 нм). Указанные длины волн лазерных переходов относятся к комнатной температуре; при понижении температуры кристалла они уменьшаются под влиянием решетки.

5 Рубиновый лазер

Рубиновый лазер

Импульс рубинового лазера.

6 Рубиновый лазер

Рубиновый лазер

Для рубинового (и вообще трехуровневого) лазера разумно определить два пороговых уровня мощности накачки: порог инверсии - мощность, необходимая для уменьшения в два раза заселенности основного состояния; при этом заселенности нижнего и верхнего рабочих уровней лазера будут равными; порог генерации - мощность, необходимая для полной компенсации потерь излучения в лазере усилением активной среды. Еще одно важное свойство трехуровневой активной среды - поглощение на частоте самого лазерного излучения в пассивных (не освещенных интенсивным излучением накачки) участках рабочего вещества. Наличие таких пассивных областей из-за неудачной конструкции ухудшает рабочие характеристики рубинового лазера, в первую очередь снижая энергию и мощность излучения, а также влияет на динамику его излучения (зависимость мощности от времени, характер самопроизвольных пульсаций излучения и т.п.). Типовой режим работы лазера на рубине - импульсный. Так как время жизни верхнего лазерного уровня порядка миллисекунды, то имеет смысл использовать световые импульсы накачки длительностью от сотен микросекунд до единиц миллисекунд. Для накачки используют линейные импульсные газоразрядные лампы с ксеноном или криптоном (100 Торр), дающие практически белый свет с существенной долей его в сине-зеленой и фиолетовой области спектра, где ионы хрома имеют сильные полосы поглощения.

7 Рубиновый лазер

Рубиновый лазер

А) б)

В) г)

Осциллограммы импульсов рубинового лазера. а)- в режиме свободной генерации, б), в) – в режимах сглаживания г) – в квазистационарном режиме.

8 Твердотельные Nd3+:YAG-лазеры

Твердотельные Nd3+:YAG-лазеры

Упрощенная схема энергетических уровней кристалла Nd:YAG ( обозначения уровней получены из теоретико-группового анализа состояний ионов в кристалле), область накачки – 0.5-0.8 мкм

9 Типы осветителей твердотельных лазеров с ламповой накачкой

Типы осветителей твердотельных лазеров с ламповой накачкой

Схема осветителя с эллиптическим отражателем и одной лампой накачки.

Схема осветителя с эллиптическим отражателем и двумя лампами накачки.

10 Твердотельные лазеры с ламповой накачкой

Твердотельные лазеры с ламповой накачкой

Структурная схема твердотельного лазера с ламповой накачкой с цилиндрическим осветителем а)-излучатель показан в продольном разрезе. б) - поперечный разрез излучателя лазера

11 Твердотельные Nd:YAG-лазеры с ламповой накачкой

Твердотельные Nd:YAG-лазеры с ламповой накачкой

1 — заднее зеркало, 2 — лампа накачки, 3 — кристалл nd:yag, 4 — отражатель, 5 — заслонка, 6 — выходное зеркало, 7 — модулятор света, 8 — фокусирующая оптическая система

Распределение по поперечному сечению активного элемента люминесценции усиливаемого излучения.

12 Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

1- заднее зеркало, 2 - лазерные диоды оптической накачки, 3 - кристалл nd:yag, 4 - корпус, 5 - заслонка, 6 - выходное зеркало, 7 - модулятор света, 8 - фокусирующая оптическая система

13 Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

Основные характеристики: • кол-во линеек – 18 • режим накачки – CW и QCW • мощность накачки – 1,08 кВт • выходная мощность – 300 Вт

Конструкция квантрона (вид сбоку)

Линейка лазерных диодов

14 Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

Твердотельные Nd:YAG-лазеры с диодной накачкой

Использование в конструкции диффузного отражателя обеспечивает высокооднородное возбуждение активной среды, что в свою очередь позволяет получить выходное излучение высокого качества.

Распределение по поперечному сечению активного элемента люминесценции усиливаемого излучения.

15 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

Оптическая система с волоконным лазером: 1 — сердцевина, легированная металлом, диаметр 6–8 мкм; 2 — кварцевое волокно, диаметр 400–600 мкм; 3 — полимерная оболочка; 4 — внешнее защитное покрытие; 5 — лазерные диоды оптической накачки; 6 — оптическая система накачки; 7 — волокно (до 40 м); 8 — коллиматор; 9 — модулятор света; 10 — фокусирующая оптическая система

16 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

17 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

18 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

19 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

20 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

Форма пучка разных лазерных источников: а — волоконные лазеры, одномодовый режим; б — Nd:YAG-лазеры, многомодовый режим; в — излучение лазерных диодов

21 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

22 Волоконные лазеры

Волоконные лазеры

Установка для резки крупногабаритных металлических листов на основе волоконного лазера

«Лазерная технология»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/lazernaja-tekhnologija-198342.html
cсылка на страницу
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды