Справочная книга по светотехнике - Айзенберг Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Возбуждение осуществляется путем оптической накачки. Светооптическое устройство концентрирует излучение специальной лампы нли ламп на активном элементе (рнс. 4.104). Эффективность системы накачкн зависит от степени соответствия спектра лампы спектру поглощения активного элемента, от КПД лампы и светооптической системы и доли излучения, поглощаемого активным элементом. Большинство твердотельных лазеров работает в импульсном режиме, так как для накачкн, прн которой возникает генерация, требуется созданать на активном элементе весьма большие облученности (десятки Вт/см2), их удается получать только в импульсном режиме при помощи специальных импульсных ламп для накачкн. Кроме того, при необходимых уровнях облученностей в непрерывном режиме в активных элементах выделяются такие количества теплоты, которые вызывают перегрев. Исключение составляют лазеры на ИАГ, которые благодаря низкому по-
110
Источники оптического излучения
(Разд. 4
рогу генерации и высокой теплопроводности ИАГ могут работать в импульсно-периодическом и непрерывном режимах.
Полупроводниковые лазеры (ГТПЛ) [36, 4.39] обладают следующими особенностями: очень малыми размерами излучающей области (около 0,1—2 ммХ ХЮмкм), весьма высокими КПД (50—60 %), малыми мощностями, меньшей когерентностью; направленностью (1—6°) и монохроматичностью луча (примерно 5 нм), чем у твердотельных и газовых лазеров. Работают ППЛ преимущественно в импульсном режиме и при очень низких температурах — это связано с необходи-
Рнс. 4.104. Наиболее распространенные схемы
светооптических уст-
ройств, концентрирующих излучение накачки иа активном элементе.
а — цилиндрические; б— г — эллипсоидные (в н г — применяются для лазеров с большой энергией): д н е — коаксиальные: /—активный эле-
мент; 2—лампы накачки; 3 — отражатель: 4 — диффузно отражающее покрытие.
мостью обеспечить теплоотвод и с тем, что при понижении температуры генерация возникает при меньших плотностях тока, например 104 А/см2 при 77 К и 600 А/см2 при 4,2 К- В качестве активных сред наиболее широко применяют р-п переходы на арсениде галлия, генерирующие излучение с /,?*0,84 мкм, и на сплаве арсенида и фосфида галлия. Возбуждение р-п перехода осуществляется путем инжекции электронов (см. п. 4.4.2). В настоящее время разработаны ППЛ на гетероструктурах, которые могут работать при комнатной температуре.
Жидкостные лазеры [4.36] в принципе сочетают в себе достоинства газовых и твердотельных лазеров. Они имеют большие объемные плотности активаторов; с их помощью легко создавать большие объемы активного вещества требуемой формы и достаточно однородные по составу и свойствам; циркуляция жидкости позволяет решать проблему охлаждения, производить обновление жидкости. Недостатком является быстрое разрушение активной жидкости под действием излучения. Наиболее распространены лазеры на растворах органических красителей. Их основные достоинства — возможность получать генерацию излучения практически на любых длинах волн — от 0,35 до 1 мкм. При помощи специальных устройств в ОР можно производить плавное изменение (перестройку) генерируемой длины волны в пределах полосы люминесценции красителя (например, у родамина 6Ж от 0,56 до 0,62 мкм), а путем использования кювет с различными красителями изменять область генерации. Ширина линии излучения около 20 нм. При использовании дифракционной решетки или интерферометра в ОР она может быть уменьшена до 0,01 — 1 нм. Применяют также растворы сложного химического состава с ионами редкоземельных металлов (преимущественно Nd3+ с к** 1,06 мкм).
Их достоинством является то, что ДА. остается в пределах 0,1 нм, даже при больших превышениях порога генерации (в неодимовом стекле при этом ДА. уширяется до 8—10 нм).
Оптическая накачка лазеров на красителях может осуществляться только источниками с малой длительностью вспышки, например специальными импульсными лампами с длительностями вспышки порядка нескольких микросекунд или лазерами, в частности аргоновым (около 0,3 мкс). Накачка происходит с высоким КПД (40-50 %).
Области применения лазеров чрезвычайно разнообразны и определяются свойствами лазерного луча. Среди них — области, связанные с передачей информации, с метрологическими задачами, с технологическими процессами, с медициной, с исследованиями взаимодействия излучения с веществом, и многие другие, продолжают расширяться. Для технологических целей в светотехнических облучательиых установках наибольшее применение находят лазеры иа С02 н твердотельные иа неодимовых стеклах и ИАГ (см. разд. 17).
СПИСОК ЛИТЕРАТУЫ
4.1. Иванов А. П. Электрические источники света. М.—Л.: Госэнергоиздат, 1955. — 288 с.
4.2. ГОСТ 23583-79. Лампы разрядные. Общие технические
условия.
4.3. См [3.23. 3.241.
4.4. ГОСТ 23198-78. Лампы газоразрядные. Методы измерения спектральных и цветовых характеристик.
4.5. См. (3.22],
4.6. Денисов В. П. Производство электрических источников саета. — М.: Энергия. 1975. — 48*4 с.
4.7. Ульмишек J1. Г. Производство электрических ламп накаливания. — М.: Энергия. 1966. —640 с.
