Рефераты по Физике

Применение лазера

Страница 9

Рис. 8. Схема проекционного лазерного телевизора: 1 — электронная пушка; 2 — фокусирующая и отклоняющая система; 3 — полупроводниковый кристалл — резонатор; 4 — объектив; 5 — экран.

Рис. 6. Схематическое изображение полупроводниковых лазеров с электронной накачкой: а — поперечной, б — продольной.

Рис. 7. Полупроводниковый лазер с электронной накачкой в отпаянной вакуумной трубке.

Рис. 2. Инжекционный лазер на р-n-переходе.

Рис. 3. Схема энергетических зон в р-n-переходе: а — при отсутствии тока; б — при сильном прямом токе; носители диффундируют в области, прилегающие к переходу, образуя с основными носителями избыточные электронно-дырочные пары.

Рис. 4. а — лазер на гетеропереходе (двусторонняя гетероструктура), б — его энергетическая схема.

Рис. 1. Энергетические схемы: а — накачки и излучательной рекомбинации в полупроводнике; б — оптического усиления при наличии инверсии населённостей состояний вблизи краев зон — дна Ес зоны проводимости и потолка Еn валентной зоны; DЕ — ширина запрещенной зоны, и — квазиуровни Ферми для электронов проводимости и дырок.

Рис. 5. Образцы инжекционных лазеров.

Рис. 3. Уровни энергии атомов меди и золота, участвующие в лазерной генерации. Лазеры на парах меди работают со средней выходной мощностью до 40 Вт в импульсно периодическом режиме с длительностью импульса порядка 20 нс и с частотой повторения импульсов до 20 кГц. На сегодняшний день они являются самыми эффективными (КПД ~ 1%) лазерными источниками в зелёной области спектра. Этот относительно большой КПД связан с высокой квантовой эффективностью медного лазера ~ 55%, так и с большим сечением перехода 2р—> 2s1/2 при электронном ударе. Нами использовался малогабаритный лазер на парах меди с воздушным охлаждением типа "Фемта". Ниже приводятся некоторые технические параметры данного лазера.

Частота повторения импульсов

от 8 кГц до 12 кГц

Средняя мощность излучения не менее

2 Вт

Длительность импульсов генерации

15 нс

Пиковая мощность излучения

50 кВт

Диаметр лазерного пучка

12 мм

Энергетическая расходимость пучка лазерного излучения

0,5 мрад

Ресурс лазерной трубки

1000 час

Габаритные размеры

 

блока питания

500х500х300 мм

излучателя

825х180х300 мм

Вес

 

блока питания

35 кг

излучателя

15 кг

Конструктивно лазер состоит из излучателя и блока питания соединенных кабелем. Излучатель состоит из корпуса, внутри которого на направляющих размещены оптический резонатор и активный элемент лазера на парах меди (трубка "Кулон", изготовитель НПО "ИСТОК"). Оптический резонатор излучателя - неустойчивый телескопического типа (заднее зеркало - сферическое, R = 1,4 м; выходное - сферическое R = 0,5 м), или устойчивый с плоскими зеркалами. Зеркала помещены в юстируемые оправы. Активный элемент представляет собой керамическую трубку со встроенными электродами, генераторами меди и окнами для выхода излучения на торцах, заполненную буферным газом. Нагрев разрядного канала с генераторами меди производится от источника питания импульсами амплитудой 10 кВ и длительностью 150 - 200 нс. По мере прогрева трубки давление паров меди в канале увеличивается. Оптимальное давление паров меди, соответствующее наибольшей мощности генерации лазера, достигается при температуре канала около 1600°С. Для принудительного воздушного охлаждения активного элемента и деталей резонатора в корпусе излучателя также размещен вентилятор.

Лазер на свободных электронах. В настоящее время интенсивно развивается релятивистская электроника Значительное место в ней занимают устройства, которые называются Лазерами на Свободных Электронах (ЛСЭ) (1, 2,). Их принцип основан на том, что движущаяся заряженная частица (ДЗЧ) приводится в колебательное движение поперек направления своего движения. При этом возникает излучение в малом телесном угле вперед по направлению движения ДЗЧ. Это излучение зависит от продольной скорости ДЗЧ, и шага ондулятора (см. ниже). Оно может быть когерентным, что и дало название ЛСЭ. Для того, чтобы частица имела поперечные колебания, применяется система называемая ондулятором. По принципу воздействия на ДЗЧ ондуляторы делятся на электростатические и магнитные. Здесь рассматривается магнитная система (Рис. 1).

Рис. 1 Недостатком существующих ондуляторов является то, что для создания необходимого магнитного поля (МП) используются постоянные электромагниты с сердечником. Это конструктивно ограничивает шаг ондулятора - Lонд ( период изменения МП в системе). Для создания интенсивного пучка ДЗЧ и увеличения выходной мощности ЛСЭ, может быть применена многоканальная схема со сложением отдельных пучков (Рис. 2)

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18