Mavzu: kimyoviy lazerlarning ishlash prinsipi reja kirish lazerlarning foydalanish prinsipi va turlari

Energiya manbai	Energiya zichligi J/sm3
Quvvat zichligi Vt/sm3
Elektr kondansatörü	10-2	—
elektr zaryadsizlanishi	10-4	108-109
Kimyoviy portlovchi	104	109
Yuqori oqim elektron nurlari	106	1013-1014
yadroviy portlovchi	1010-1011	1016-1018
Fokuslangan kuchli lazer nurlari	1010-1012	1020-1022
Moddaning annigilyatsiyasi (zichligi 10 g/sm3)	1015	—

Lazer nurlari - bu juda ko'p yo'naltirilgan, kichik qattiq burchakda to'plangan, favqulodda tartiblangan kogerent nurlanish oqimi. Aynan shu fazilatlarning barchasi uchun biz bunday yuqori narxni to'laymiz - lazerlarning samaradorligi foizning bir qismini va eng yaxshisi bir necha foizni tashkil etadi, ya'ni har bir joul uchun o'nlab yoki hatto yuzlab joul nasos energiyasi sarflanishi kerak. lazer nurlanishi. Ammo ko'pincha bunday yuqori to'lov ham to'liq oqlanadi - miqdorni yo'qotib, biz sifatga ega bo'lamiz. Xususan, lazer nurining kogerentligi va yo'nalishi, keyinchalik juda kichik hajmda, masalan, diametri 0,1 mm bo'lgan sharga fokuslash va jarayonni o'z vaqtida siqish, ya'ni juda qisqa impulslar bilan nurlanish bilan birgalikda. , ulkan energiya zichliklarini olish imkonini beradi. Bu 1-jadvalni eslatadi. Jadvaldan shuni ko'rish mumkinki fokuslangan kuchli lazer nurida energiya kontsentratsiyasi normal zichlikdagi materiyani butunlay yo'q qilish, massani energiyaga to'liq aylantirish uchun o'ziga xos rekord qiymatdan atigi ming marta kam ekanligini. Lazerlarning kuchini oshirish ba'zi umumiy muammolar bilan, birinchi navbatda, ishlaydigan suyuqlikning xususiyatlari, ya'ni radiatsiya tug'ilgan moddaning o'zi bilan bog'liq. Ammo impulsli, takroriy impulsli va cw lazerlarga xos muammolar ham mavjud. Shunday qilib, masalan, impulsli lazerlar uchun muhim muammolardan biri - juda qisqa impulslarning kuchli yorug'lik maydonida optik elementlarning barqarorligi. Cw va takroriy impulsli lazerlar uchun issiqlikni yo'qotish muammosi juda muhim, chunki bu lazerlar yuqori o'rtacha quvvatni rivojlantiradi. Uzoq portlash rejimida ishlaydigan lazer uchun impulsli quvvat shuni ko'rsatadi bir impulsning energiyasi vaqt ichida qanday to'plangan va o'rtacha bir soniya davom etadigan bir qator impulslar bajaradigan ish haqida. Masalan, agar lazer sekundiga 20 ta impulsni 1 ms va har biri 1 J energiya bilan ishlab chiqarsa, u holda impuls quvvati 1 kVt, o'rtacha esa 20 Vt bo'ladi.
Lazerlarning barcha turlari juda oddiy energiya ko'rsatkichlari bilan boshlangan va ko'pincha turli yo'llar bilan yaxshilangan. Xususan, birinchi impulsli lazer erkin ishlash rejimida ishladi: unda lazer nurlanishining ko'chkisi o'z-o'zidan paydo bo'ldi va qo'zg'alish tugagandan so'ng yana o'z-o'zidan to'xtadi. Bugungi me'yorlar bo'yicha zarba uzoq vaqt davom etdi va bu nisbatan past impuls kuchini aniqladi.
Bir necha yil o'tgach, ular rezonatorga Kerr xujayrasi yoki boshqa shunga o'xshash elementni kiritib, elektr kuchlanish ta'sirida uning optik xususiyatlarini o'zgartirib, Q-switching usuli bilan avlodni boshqarishni o'rgandilar. Oddiy holatda hujayra yopiq, shaffof emas va rezonatorda lazerli ko'chki bo'lmaydi. Faqat qisqa elektr impuls ta'sirida hujayra ochiladi va ishchi muhitda qisqa lazer zarbasi paydo bo'ladi. Uning davomiyligi lazer oynalari orasidagi yorug'lik vaqtidan bir necha baravar ko'p bo'lishi mumkin, ya'ni 10-20 ns bo'lishi mumkin.
Bu usul impuls davomiyligining kamayishi hisobiga impuls kuchining sezilarli o'sishini ta'minladi. Pikosekundgacha bo'lgan juda qisqa impulslar sinxronizatsiya rejimida yoki boshqacha qilib aytganda, rejimni qulflash rejimida qabul qilinadi. Bu erda rezonatorga maxsus chiziqli bo'lmagan element kiritiladi, u o'zini tengsiz tutadi, nurlanishning turli intensivlikdagi portlashlari uchun tengsiz oqartiriladi va xuddi nanosekundlik yorug'lik impulsidan juda qisqa pikosekundlik intensivlik portlashlarini kesib tashlaydi.

7.