Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Оптические резонаторы. Лазерное излучение. Типы лазеров

Название: Оптические резонаторы. Лазерное излучение. Типы лазеров
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: реферат Добавлен 23:36:13 14 января 2009 Похожие работы
Просмотров: 2221 Комментариев: 2 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Оптические резонаторы. Лазерное излучение. Типы лазеров »

МИНСК, 2008

Оптические резонаторы

Как в случае с другими резонаторами, оптический резонатор должен иметь определенные резонансные частоты с максимальной амплитудой колебаний.

Другая важная функция лазерного резонатора заключается в обеспечении обратной связи фотонов с лазерной средой. Чем больше положительность жизни фотона в лазерной среде, тем больше вероятность вынужденного испускания.

На практике лазерный резонатор состоит в большинстве случаев из двух зеркал, расположенных параллельно. Эти зеркала могут быть с плоскими или изогнутыми поверхностями. Соответственно радиусу кривизны и расстоянию различают разные типы резонаторов (рис. 1). Наиболее частый применяемый тип резонатора – конфокальный резонатор. Конфокальный резонатор отличается от всех других конфигураций резонаторов минимальными дифракционными потерями. В этом резонаторе применяется два вогнутых зеркала с одинаковыми радиусами кривизны b. Длина резонатора L соответствует радиусу кривизны (L=b). Так как у вогнутых зеркал фокусное расстояние f соответствует половинному значению радиуса кривизны (f=b/2), то фокусы обоих зеркал резонатора совпадают (конфокальный резонатор).

Для описания лазерного излучения в резонаторе требуются данные, относящиеся к следующим параметрам: 1) распределение интенсивности в зависимости от длины волны; 2) геометрическом распределении интенсивности излучения в резонаторе.

Обе эти характеристики относятся к понятию ’’мод’’. Лазерные моды – это собственные частоты лазерного резонатора.

В первом случае говорят о продольных модах, во втором – о поперечных модах.

Продольные моды.

В оптическом резонаторе, как и во всяком другом резонаторе, могут быть возбуждены только собственные колебания, у которых целое число полуволн точно совпадает с геометрической длиной резонатора (рис. 2).

Рис. 2. В оптическом резонаторе могут быть усилены только такие электромагнитные волны, амплитуды которых на зеркалах имеют узел (стоячие волны). Это условие является выполненным, если расстояние между зеркалами равно целому числу полуволн.

Таким образом, для лазерного резонатора должно выполняться соотношение:

n*l/2=L,

Где n=1,2,3…l – длина волны,L – длина резонатора. В лазерных резонаторах n очень велико, а разность по частоте между двумя соседними продольными модами составляет:

= c/2L

так, при длине резонатора 0,5 м расстояние между соседними модами составляет =300 МГц. Из большого количества возможных собственных частот оптиче6ского резонатора возбуждаются только те, которые лежат в пределах контура усиления и полосы пропускания резонатора (рис. 3). Только для этих частот усиление превышает потери, и достигается генерация лазерного излучения там, где усиление внутри доплеровской полосы больше, чем потери, осевая мода дает лазерное излучение.

Количество генерируемых осевых собственных частот в основном определяется отношением доплеровской полосы к межмодовому интервалу с/2L _.

Чтобы быть уверенным в том, что самовозбуждается лишь одна единственная частота, следует выбрать L < c/2 D .

Для активной среды газового лазера с типичней доплеровской полосой уширения D = 1,6*109 Гц нужно, следовательно, выбрать длину резонатора L менее 15 см.

Поперечные электромагнитные моды.

Кроме продольных, мод существуют еще поперечные электромагнитные моды (TEMln )эти моды описывают пространственное распределение интенсивности излучения в резонаторе. Низшая мода – основная мода TEM00 . Для более высоких мод, значение l и/или n отличается от нуля. При генерации произвольной поперечной моды лазерный пучок расщепляется на l+1или n+1 луча (рис. 4.).

Обсуждение лучевой диаграммы в конфокальных резонаторах целесообразнее всего провести в отношении основной поперечной моды TEМ00, так как ее полевое распределение описывается простой гауссовой функцией. Типичная диаграмма луча основной моды и соответствующие характерные параметры изображения на рис. 5.

В области z'=0 имеется характерное сужение, так называемая “перетяжка пучка". Ее радиус в случае основной моды имеет простое наглядное значение: он представляет собой расстояние от оси пучка, на котором интенсивность излучения уменьшается в е раз и может рассматриваться как “радиус моды”.

С увеличением расстояния от перетяжки диаметр пучка увеличивается согласно соотношению:

W(z) = W0 (1+ z'2 )1/2 ; z' = 2z/b

В плоскости зеркал диаметр моды увеличивается в раз. Угол расходимости θ может быть интерпретирован, как угол дифракции на аппаратуре с диаметром d0 , соответствующим перетяжке пучка. Угол θ рассчитывается по следующей формуле:

θ =2λ/π d0

При неконфокальных резонаторах данные соотношения сохраняются, но математическое описание усложняется.

Лазерное излучение

Лазерное излучение характеризуется тремя важными признаками.

1. Излучение является когерентным, т.е. все цуги волн являются синфазными, как во времени, так и в пространстве.

2. Излучение является сильно коллимированным, т.е. все лучи в пучке почти параллельны друг другу. На большом расстоянии лазерный пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре.

3. Лазерное излучение является монохроматическим, т.е. все цуги волн имеют одинаковую длину волны, частоту и энергию.

Кроме того, с помощью лазера можно обеспечить очень высокую мощность излучения. Все эти признаки по отдельности можно обеспечить также и другими источниками света, но лазер является единственным источником света, которому присущи все три упомянутых признака одновременно.

При списании лазерного пучка наряду с особенностями когерентности и монохроматичности важно отметить распределение интенсивности в пучке. Далее важно знать влияние оптических элементов, например, линз или зеркал на форму пучка.

Так как лазерный пучок является отображением лазерного излучения в лазерном резонаторе, то распределение интенсивности поперечных электромагнитных мод (ТЕМ) резонатора обнаруживается вновь в лазерном пучке. Резонатор, работающий в основной моде (ТЕМ00 ) излучает также лазерный пучок с основной модой ТЕМ00 и т.д. Лазерный пучок имеет в этом случае в каждом месте профиль интенсивности по типу гауссовой колоколообразной кривой. Чтобы при таком распределении интенсивности можно было говорить о диаметре пучка, в качестве диаметра определяют значение, при котором интенсивность лазерного излучения снизилась в е2 =7,39 раз.

Рис. 5. В качестве диаметра лазерного луча в основной моде принимается удвоенное расстояние от оси луча, на котором интенсивность падает в е2 = 7,39 раз.

При высоких модах ТЕМln сформулировать четко определение диаметра уже нельзя, но можно исходить из того, что более высокая мода ТЕМ имеет размеры больше приблизительно в или раз если она генерирована таким же резонатором (рис. 6.).

Если в лазерный пучок поместить линзу, то законы геометрической оптики дают только приблизительно правильные, а, зачастую, ложные результаты при описании хода пучка за линзой. И здесь нужно вернуться к теории изображения гауссовых пучков или к более сложным теориям многомодовых лазерных пучков.

Важнейшее отличие при формировании изображений гауссовых пучков от геометрической оптики состоит в том, что перетяжка пучка на расстоянии d0 перед линзой отображается в виде новой перетяжки пучка на расстоянии f за линзой с диаметром d = 4λ f /π d0 .

В противоположность этому при использовании геометрической оптики получается симметричное изображение 2f на 2f, и размер изображения не меняется

Диаметр перетяжки пучка d за линзой проще определить через угол θ расходимости луча (рис.8.). В этом случае выполняется соотношение: d=2θf.

Для гауссова пучка значение θ может быть рассчитано θ=2λ f /π d0.

Мощность излучения непрерывных медицинских лазеров составляет от 0,01 до 100 Вт. Если мощность лазера сконцентрировать в фокусе линзы, то в этом месте можно получить значительную плотность мощности.

Рис. 8. Упрощенно диаметр перетяжки пучка при фокусировке через линзу с фокусным расстоянии f может быть определен на основе фокусного расстояния и угла расходимости 2θ перед линзой.

Плотность мощности и время воздействия являются основными параметрами лазерного пучка, определяющими его влияние на биоткань. Плотность мощности определяется как отношение мощности лазерного излучения к поперечному сечению пучка.

Типы лазеров

Лазер на алюмо-иттриевом гранате ( Nd : YAG )

Генерация осуществляется на переходах ионов неодима (Nd3+ ), которые вводятся в различные кристаллы основного материала. Среди различных исследованных кристаллов выделяется Y3 АL5 О12 - алюмо-иттриевый гранат (YAG). Он имеетотносительно высокую теплопроводность. Выше, чем другие кристаллы основногоматериала с Nd+3 , большую механическую стабильность, хорошие оптические свойства и может быть выращен с адекватными размерами. Изготавливаемые в настоящее время кристаллы имеют длину до 150 мм. В лазерах стержни кристалла имеют типичный диаметр 3-7 мм и длину 9-150 мм. Ионы Nd+ вводятся в YAG-кристаллы в концентрации до 1,5объемных процентов. Более высокое содержание легирующей примеси трудно обеспечить из-за различных объемов ионов Nd3+ и Y3 +.

Хотя были найдены другие кристаллы основного материала которые по некоторым свойствам превосходят материал YAG. мо лишь немногие из них имеют такую совокупность преимуществ, как YAG.

Nd: YAG - лазер является лазером с четырьмя уровнями .

На рис. 9 показано расположение, энергетических уровней и лазерный переход.

Рис. 9. Расположение энергетических уровней и лазерный переход.

Сначала ионы Nd3+ находятся на основном уровне. Вследствие поглощения света ламп накачки они возбуждаются в состояние полос возбуждения 2. Вследствие быстрых безизлучтельных переходов населяется верхний метастабильный (долгоживущий) лазерный уровень 3. Таким образом, возникает инверсия населенности на переходе 3-4, дающая возможность лазерной генерации на длине волны 10064 мкм в ближней ИК области спектра.

Накачка для активного лазерного перехода может быть выполнена лампами дугового разряда с инертным газом (например, криптон или ксенон), поскольку их полосы испускания 0,5-0,9 мкм довольно хорошо совпадают с уровнями накачки. Устройство накачки может состоять из двойного эллиптического отражателя с золотым напылением, что обеспечивает высокий коэффициент отражения. Цилиндрический стержень из материала YAG располагается в общем фокусе, а лампы дугового разряда - в двух других фокусах.

Рис. 10. Устройство накачки с эллиптическим отражателем.

Лазер на ионах аргона и криптона

Аргоновый лазер является примером ионного лазера, в котором активной средой служит инертный газ. Газ содержится под давлением около 0,5 мбар в плазменной трубке с внутренним диаметром около 3 мм. Принципиальная схема газового ионного лазера показана на рис.11.

Рис. 11. Принципиальная схема газового ионного лазера.

Лазерные трубки должны иметь хорошую теплопроводность и прочность по отношению к ударному воздействию ионов. Наряду с кварцем применяются такие материалы как графит или окись бериллия. Магнитные катушки, расположенные вокруг разрядной трубки концентрируют плазму в центре трубки.

Благодаря этому уменьшается ударная нагрузка трубки и одновременно повышается эффективность лазерного процесса. Так как разряд происходит в узкой разрядной трубке по типу ионного насоса, то ионы аргона концентрируются перед анодом и отсутствуют в катодном пространстве, что препятствует повторному возбуждению.

Рис. 12. Устройство газового ионного лазера в деталях:

1) зеркало резонатора; 2) газоразрядная трубка; 3) окно Брюстера; 4) канал разряда; 5) канал обратного потока; 6) катод; 7) анод; 8) источник тока для разряда; 9) катушка магнита; 10) источник тока для магнитного поля; 11) шайбы из графита или окиси беррилия; 12) вода для охлаждения.

Для обеспечения непрерывной работы лазера кроме разрядного канала необходим канал обратного потока, по которому газ может возвращаться к катоду. Для селекции длины волны в резонатор можно поместить эталон или дисперсионную призму.


ЛИТЕРАТУРА

1. Белова А.Н. Нейрореабилитация .-М. Антидор, 2000 г. – 568с.

2. Прикладная лазерная медицина. Под ред. Х.П. Берлиена, Г.И. Мюллера.- М.: Интерэкспорт, 2007г.

3. Александровский А.А. Компьютеризованная кардиология. Саранск; "Красный Октябрь" 2005: 197.

4. Разработка и постановка медицинских изделий на производство. Государственный стандарт Республики БеларусьСТБ 1019-2000.

5. Штарк М.Б., Скок А.Б. Применение электроэнцефалографического биоуправления в клинической практике. М. - 2004 г

6. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. М.,СПб.: СЛП, 2008.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений07:35:00 19 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
22:44:43 28 ноября 2015

Работы, похожие на Реферат: Оптические резонаторы. Лазерное излучение. Типы лазеров
Лазерная технология
ПЛАН 1. История открытия 2. Принцип работы лазера 2.1 Сущность явления усиления света 2.2 Активные вещества 2.3 Резонаторы 2.4 Устройства накачки 3 ...
С увеличением фокусного расстояния линзы удельная мощность излучения снижается (при прочих неизменных характеристиках энергии, длительности импульса, положения фокальной плоскости ...
Возможны варианты лазерно-плазменной обработки и без камеры высокого давления, когда на поверхность изделия подается струя газа, который вблизи поверхности "пробивается" оптическим ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Просмотров: 6664 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа
Содержание. Введение 1. Принципы волоконно-оптической гироскопии 1.1. Основные характеристики ВОГ Принцип взаимности и регистрация фазы в ВОГ Модель ...
В КЛГ чувствительным контуром является кольцевой самовозбуждающийся резонатор с активной газовой средой и отражающими зеркалами, в то время как в ВОГ пассивный многовитковый ...
Излучение лазера, генерирующего в режиме большого числа аксиальных мод, с увеличением числа мод переходит в тепловую радиацию (что, впрочем, легко объяснить физически - с ...
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат Просмотров: 2053 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать
Разработка систем передачи информации нового поколения
Содержание Введение 1. Основы технологии DWDM 1.1 Устройства волнового уплотнения DWDM 1.2 Модель взаимодействия DWDM с транспортными технологиями 1.3 ...
Лазерные диоды с резонатором Фабри-Перо (FP-лазеры).
Этот эффект отсутствует у перечисленных трех других более совершенных типов лазерных диодов, отличающихся способом организации оптического резонатора, и являющихся в некоторой ...
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: дипломная работа Просмотров: 3692 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Лазеры в медицине
Введение Свет использовался для лечения разнообразных болезней испокон веков. Древние греки и римляне часто "принимали солнце" в качестве лекарства. И ...
Такое расположение имеет целый ряд преимуществ - упрощается юстировка зеркал резонатора, увеличивается срок службы газоразрядной трубки и зеркал, облегчается их смена, появляется ...
Насадка оптическая универсальная (НОУ) к лазерам типа ЛГН-111, ЛГ-75-1 (рисунок 15) предназначена для фокусировки лазерного излучения в световод и измененения диаметра пятна при ...
Раздел: Рефераты по медицине
Тип: реферат Просмотров: 11174 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать
Эксимерные лазеры
МГТУ им. Н.Э. Баумана Учебно-методическое пособие Эксимерные лазеры Н.В. Лисицына Москва 2006 Содержание Введение 1. Теоретические основы 1.1 Активная ...
Коротковолновое излучение эксимерных лазеров требует использования специальных материалов и покрытий в конструкциях резонаторов, а также в оптических системах для преобразования их ...
К числу этих методов относятся: возбуждение пучков высокоэнергетических электронов (электронное возбуждение), возбуждение электрическим разрядом, поддерживаемым электронным пучком ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: учебное пособие Просмотров: 3985 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Характеристики компонентов волоконно-оптических систем передачи
1. Оптические кабели и разъемы, их конструкции и параметры. 1.1 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ВОЛС Элементную базу ВОЛС составляют волоконно-оптические ...
Излучение лазера поступает на выходное оптическое устройство, включающее элементы согласования (селективные фильтры или смесители мод; элементы, преобразующие диаграмму ...
Одним из наиболее распространенных является использование резонатора Фабри-Перо, состоящего из двух плоскопараллельных зеркал, и обеспечивающего многократное прохождение ...
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: учебное пособие Просмотров: 1790 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Волоконная оптика и ее применение
Министерство образования и науки Украины Днепропетровский национальный университет имени Олеся Гончара Центр заочного и дистанционного образования ...
Первое, лазерный диод имеет встроенный оптический резонатор.
Лазерные диоды с резонатором Фабри-Перо (FP лазеры, Fabry-Perot).
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Просмотров: 7811 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 4 человек Средний балл: 3.8 Оценка: неизвестно     Скачать
Поверхностная лазерная обработка
... 31 Гармилин Р.В. Гомельский государственный университет имени Франциска Скорыны Гомель 2007 Введение Создание лазеров - совершило революцию в науке и ...
Принципиальным отличием лазеров от всех других источников света (тепловых, газоразрядных и др.), представляющих собой по сути дела источники оптического шума, является высокая ...
Удивительные особенности лазерного излучения - огромная интенсивность света, исключительно высокая монохроматичность и направленность излучения - открыли поистине безграничные ...
Раздел: Промышленность, производство
Тип: курсовая работа Просмотров: 8515 Комментариев: 5 Похожие работы
Оценило: 14 человек Средний балл: 4.6 Оценка: 5     Скачать
Оптические методы исследования процессов горения
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ...
Используя линзу и плоское зеркало или вогнутое и плоское зеркало, можно получить такой автокомпенсационный интерферометр, в котором исследуемый объект будет находиться в ...
Моды обозначают символом ТЕМqmn ; ТЕМ - чтобы показать, что электрические и магнитные поля в большинстве случаев перпендикулярны (Т°"transversal") продольной оси резонатора ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: научная работа Просмотров: 1619 Комментариев: 3 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать

Все работы, похожие на Реферат: Оптические резонаторы. Лазерное излучение. Типы лазеров (4476)

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150244)
Комментарии (1830)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru