Большие
успехи в совершенствовании технологии пищевых производств связаны с
использованием оптических квантовых генераторов (лазеров). Как известно,
лазерное излучение существенно отличается от излучения прочих
нелазерных источников света (тепловых, газоразрядных и т. п.). Эти
отличия обусловили широкое применение лазеров в различных областях науки
и техники. Рассмотрим принципиальное устройство лазеров.

В наиболее общем виде блок-схема оптического квантового генератора (ОКХ) представлена …

Большие успехи в совершенствовании технологии пищевых производств связаны с использованием оптических квантовых генераторов (лазеров). Как известно, лазерное излучение существенно отличается от излучения прочих нелазерных источников света (тепловых, газоразрядных и т. п.). Эти отличия обусловили широкое применение лазеров в различных областях науки и техники.

Рассмотрим принципиальное устройство лазеров.

В наиболее общем виде блок-схема оптического квантового генератора (ОКХ) представлена на рис. 1 (в ряде случаев устройства 4—7 могут отсутствовать).

В активном веществе 1 под воздействием накачки осуществляется усиление проходящего через него излучения за счет индуцированного (вызванного внешним электромагнитным полем) излучения электронов, переходящих с верхних энергетических уровней на нижние. При этом свойства активного вещества определяют частоту излучения ОКГ.

В качестве активного вещества могут быть использованы кристаллические или аморфные среды, в которые вводятся в небольших количествах примеси активных элементов (в твердотельных лазерах); газы или пары металлов (в газовых лазерах); жидкие растворы органических красителей (в жидкостных лазерах).

Рис. 1. Блок-схема оптического квантового генератора

С помощью системы накачки ОКГ 3 в активном веществе создаются условия, обусловливающие возможность усиления излучения. Для этого необходимо создать инверсию (перераспределение) населенностей энергетических уровней атомов электронами, при которой населенность верхних уровней больше, чем нижних. В качестве систем накачки используются в твердотельных лазерах — газоразрядные лампы, в газовых — источники постоянного тока, импульсные, ВЧ- и СВЧ-генераторы и в жидкостных — ОКГ.

Активное вещество лазера помещается в оптический резонатор 2, который представляет собой систему зеркал, одно из которых выполняется полупрозрачным и служит для вывода из резонатора излучения ОКГ.

Функции оптического резонатора довольно разнообразны: создание в генераторе положительной обратной связи, формирование спектра излучения ОКГ и т. д.

Устройство селекции мод и стабилизации частоты 5 предназначены для улучшения качества спектра выходного излучения ОКГ, т. е. приближения его к спектру монохроматического колебания.

В жидкостных лазерах с помощью системы 6 достигается перестройка частоты генерации в широких пределах. При необходимости в ОКГ может быть достигнута амплитудная или фазовая модуляция излучения. Внешняя модуляция используется, как правило, с помощью устройства 7.

Типы лазеров

Современные лазеры могут классифицироваться по различным признакам:

• по типу используемого в них активного вещества,

• по режиму работы (непрерывной или импульсной генерации, режим работы с модулированной добротностью),

• по спектральным свойствам излучения (многомодовые, одномодовые, одночастотные лазеры) и т. д.

Наиболее распространенной является первая из названных классификаций.

Твердотельные лазеры

В этих лазерах в качестве активного вещества используются кристаллические и аморфные среды. Твердотельные лазеры обладают рядом преимуществ:

• высокими значениями погонного усиления среды, позволяющими получать генерацию при небольших осевых размерах ОКГ;

• возможностью получать чрезвычайно высокие значения выходной мощности в импульсном режиме.

Основные типы твердотельных лазеров:

1. рубиновые лазеры, в которых активным центром являются ионы хрома. Линии генерации лежат в красной области спектра (= 0,69 мкм). Выходная мощность излучения в непрерывном режиме — единицы ватт, энергия в импульсном режиме — не¬сколько сот джоулей при длительности импульса порядка 1 мс;

2. лазеры на ионах редкоземельных металлов (в основном на ионах неодима). Важным достоинством этих лазеров является возможность использования их в непрерывном режиме при комнатной температуре окружающей среды. Основная линия генерации этих лазеров лежит в ИК-области (= 1,06 мкм). Уровень выходной мощн

10.12.2016 Без рубрики Нет комментариев