WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Лазер. Класифікація, історія, будова, робота, види та застосування лазерів - Реферат

Лазер. Класифікація, історія, будова, робота, види та застосування лазерів - Реферат

5. Робота лазера

Збуджений атом може мимовільно (спонтанно) перейти на один з нижчих рівнів енергії, випромінивши при цьому квант світла. Світлові хвилі, випромінювані нагрітими тілами, формуються саме в результаті таких спонтанних переходів атомів і молекул. Спонтанне випромінювання різних атомів некогерентне. Однак, крім спонтанного випромінювання, існують випромінювальні акти ін. роду. Щоб створити лазер або оптичний квантовий генератор – джерело когерентного світла необхідно:

  1. робоча речовина з інверсною заселеністю. Тільки тоді можна одержати підсилення світла за рахунок вимушених переходів.

  2. робочу речовину слід помістити між дзеркалами, які здійснюють зворотний зв'язок.

  3. посилення дає робоча речовина, а отже, число збуджених атомів або молекул у робочій речовині повинне бути більше від певного порогового значення, що залежить від коефіцієнта відбиття напівпрозорого дзеркала.

6. Види лазерів

Рубіновий лазер працює в імпульсному режимі. Існують також лазери неперервної дії. У газових лазерах цього типу робочою речовиною є, газ. Атоми робочої речовини збуджуються електричним розрядом. Застосовуються й напівпровідникові лазери безперервної дії. Вони створені вперше в нашій країні. У них енергія для випромінювання запозичиться від електричного струму. Створені дуже потужні газодинамічні лазери неперервної дії на сотні кіловатів. У цих лазерах "перенаселеність" верхніх енергетичних рівнів створюється при розширенні й адіабатному охолодженні надзвукових газових потоків, нагрітих до декількох тисяч Кельвін.

7. Застосування лазерів

Великі можливості відкриваються перед лазерною технікою в біології й медицині. Лазерний промінь застосовується не тільки в хірургії (наприклад, при операціях на сітківці ока) як скальпель, але й у терапії. Інтенсивно розвиваються методи лазерної локації й зв'язку. Локація Місяця за допомогою рубінових лазерів і спеціальних кутових відбивачів, доставлених на Місяць, дозволила збільшити точність виміру відстаней Земля - Місяць до декількох см. Отримано обнадійливі результати в спрямованому стимулюванні хімічних реакцій. За допомогою лазерів можна вибірково збуджувати одне із власних коливань молекули. Виявилося, що при цьому молекули здатні вступати в реакції, які не можна або важко стимулювати звичайним нагріванням.За допомогою лазерної техніки інтенсивно розробляються оптичні методи обробки передачі й зберігання інформації, методи голографічного запису інформації, кольорове проекційне телебачення.

Використані джерела

  1. Лазер. Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. http://uk.wikipedia.org/wiki/Лазер

  2. Siegman A.E.: Lasers. University Science Books, 1986

  3. William T. Silfvast: Laser Fundamentals. Cambridge University Press, 2004

  4. Svelto O.: Principles of Laser. Springer, 2004

  5. Verdeyen J.T.: Laser Electronics, Prentice Hall, 1995

  6. Webb C.E.: Handbook of Laser Technology and Applications, Institute of Physics Publishing, 2004

  7. Звелто О.: Принципы лазеров. Москва, Мир, 1990

  8. Мала гірнича енциклопедія: В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: "Донбас", 2004. ISBN 966-7804-14-3

  9. www.z-laser.com/zlaser_de/allgemein/lasergeschichte

  10. M. Bertolotti: The History of the Lasers, Institute of Physics Publishing, 1999

Додаток

Історія винаходу лазерів

1916

• А. Ейнштейн представляє концепт вимушеного випромінювання

1920

• Й. Франк і Ф. Райхе підтвердили існування метастабільних станів в збудженому стані

1927

• П. Дірак створює квантову теорію вимушеного випромінювання

1928

• Р. Ладенбург і Е. Копферман дослідили від'ємну дисперсію світла в газовому розряді (в неоні)

1940

• В.А. Фабрикант дослідив від'ємне поглинання світла

1947

• В. Ламб і Р. Резерфорд вперше демонструють стимульовану емісію

1950

• К.М. Пурселл і Р.Ф. Паунд отримали стимульовану емісію в флюориді літію при швидкому переключенні магнітного поля (інвертований спін)

1951

• В.А. Фабрикант, М.М. Вудинський, Ф.А Бутаєва провели експерименти по підсиленню електромагнітного випромінювання в газах

• Ч. Таунс дослідив можливості створення генератора субміліметрового діапазону• Ц.С. ван Гііл, Г.Г. Гопкінс і Н.С. Капані виготовили перше оптичне волокно

1952

• Дж. Вебер розробив теорію мікрохвильових резонаторів, шумів і чутливості підсилювачів

1953

• Дж. фон Нейман розробив теорію фотонного підсилення

1954

• Н.Г. Басов , О.М. Прохоров; Ч. Таунс, В. Гордон; Дж. Цайгер, К. Шимода, Т.Ванг створили незалежно один від одного перший мазер на молекулах аміаку

• Н.С. Капані ввів термін „волоконна оптика"

1956

• Н. Бломберг розробив теорію трирівневого твердотільного лазера

1958

• Л. Шавлов і Ч. Таунс проводять розрахунки мазерів для видимого і інфрачервоного діапазонів

1959

• Ґ. Ґоулд вводить термін „ЛАЗЕР" і подає креслення оптичного мазера в америкаське патентне бюро

• Н.Г.Басок робить теоретичне обґрунтування напівпровідникового лазера

1960

• Т. Мейман створив перший генератор електромагнітного віпромінювання на кристалі рубіну (Cr3+:Al2O3) (λ = 690 нм)

• А. Джаван, В. Беннет і Д.Еріот побудували гелій-неоновий лазер (λ = 1,15 мкм)• П. Сорокін і М. Стевенсон отримали стимульовану емісію на U3+:CaF2-кристалі (λ = 2,5 мкм і λ = 2,6 мкм)• Ф.Ґ. Гоутерманс запропонував ексимери як лазерне середовище

1961

• А.Ґ. Фокс і Т.Лі; Ґ.Д. Бойд і Дж.П. Ґордон створили теорію оптичних резонаторів з сферичними дзеркалами

• П.П. Сорокін і М.Дж. Стевенсон, В. Кайзер та інші отримали стимульовану емісію на Sm2+:CaF2-кристалі (λ = 708 нм)• E. Шнітцер отримав стимульовану емісію на Nd3+:склі (λ = 1,062 мкм)• Д. Полані створив хімічний лазер на екзотермічних газових реакціях• Р.В. Геллварт запропонував генерацію потужних лазерних імпульсів з допомогою модуляції добробності• П.А. Франкен отримав генерацію другої гармоніки (подвоєння частоти) в рубіновому лазері з допомогою кристалу кварцу

1962

• Д. Уайт і Дж. Ріджен створили He-Ne лазер з довжиною хвилі 632,8 нм

• Р.Холл та інші; Н.Г. Басов та інші винайшли напівпровідникові лазери на арсеніді галію (λ = 840 нм, λ = 710 нм)• Д. Кляйнман і П. Кіслюк побудували перший рефлектор Фабрі-Перо для селекції мод в лазерному резонаторі• Н. Бломберґен та інші висунули теорію поширення хвиль в нелінійних середовищах (подвоєння частоти, параметричні процеси, стимульований ефект Рамана, багатофононна іонізація та інші)

1963

• Л. Джонсон та інші представили перші перестроювані лазери на перехідних металах, наприклад Ni2+:MgF2(λ = 1,62 мкм ...1,8 мкм )

• Ф. Ділл, В. Говард та інші отримали неперервну стимульовану еміссію в GaAs діодах при температурі від 2 K до 77 K (λ = 840 нм)• Н.Г. Басов і А.Н. Ораєвський висловили ідею теплового накачування• Г. Херд створив перший азотний лазер• Г. Кроемер, Ж.І. Алферов і Р.Ф. Казарінов запропонували подвійні гетероструктури для лазерних діодів• Р. Нойман запропонував збуджувати твердотільні середовища за допомогою лазерних діодів• M. Коупланд застосував GaAs діод як оптичний підсилювач

1964

• Дж. Ґойзік та інші отримали стимульовану емісію на 1,064 мкм в Nd:YAG-лазері (Nd3+:Y3Al5O12)

• К. Пател побудував перші лазери на CO2-газі• Л. Харгроу, Р.Рорк і М. Поллак отримали синхронізацію мод в He-Ne лазері з тривалістю пічка 600 пс• В. Бріджес реалізував аргон-іонний лазер (λ = 488 нм, λ = 514 нм), ксеноновий і криптоновий лазер• Г. Ґеббі створив 337-мкм-HCN-лазер, перший ефективний субмілліметровий лазер• Р. Кайес і Т. Квіст побудували перший твердотільний лазер з накачкою лазерними діодами (U3+:CaF2-кристал збуджувався GaAs-діодами) з робочою температурою 4,2 K• П. Кафалас, Б. Соффер і П. Сверокін реалізували пасивну модуляцію добротності з допомогою насиченого абсорбера

1965

• Дж. Каспер і Дж. Піментал винайшли хімічний лазер на HCl, імпульсний з оптичним ініціюванням (λ = 3,5 мкм)

• Б.Фрітц і Е. Менке створили перший лазер на центрах забарвлення на KCl:Li/Fa-кристалі (λ = 2,7 мкм)• Дж. Жордмейн і Р. Міллер створили перший параметричний осцилятор на LiNbO3-кристалі

1966

• В.К. Конюхов, О.М. Прохоров; Р. Кантровітц та інші реалізували перший газодинамічний CO2-лазер

• П.П. Сорокін і Дж. Р. Ланкард побудували перший імпульсний лазер на барвниках з накачкою лазером на рубіні (λ = 756 нм)• В. Сільфаст, Ґ. Фовлс реалізовують перший лазер на парах металів Zn/Cd-лазер• В.Т. Волтер побудував перший лазер на парах міді (λ = 510,6 нм і λ = 578,2 нм)

1967

• Ф.К. Кнойбюль та інші реалізували хвилепровідний газовий лазер на HCN-молекулах (λ = 337 мкм)

• Т.Ф. Дойтч, К.Л. Компа і Ґ С. Піментель побудували перший фтороводневий (HF) лазер

1968

• Ж.І. Алферов та інші створили напівпровідниковий лазер на подвійній гетероструктурі з генерацією в імпульсному режимі

• M. Росс реалізував перший Nd:YAG-лазер з накачкою лазерними діодами• В.Т. Волтер побудував перший лазер на парах золота (λ = 637,8 нм)

1969

• В.Б. Тіфанні та інші побудували перший кіловатний CO2-лазер

• Т.А. Кул і Р.Р. Тефенс відкрили чисто хімічний лазер на HCl неперервної дії

1970

• O. Петерсон на інші отримали неперервне випромінювання на родаміні 6G

• Н.Г. Басов та інші побудували перший ексимерний лазер на Xe*2• T. Чанг і T. Бріджес побудували 496-мкм -CH3F-лазер• Ж. Алферов та інші побудували перші лазерні діоди на подвійних гетероструктурах з неперервною генерацією при кімнатній температурі• І. Хаяші, М. Паніш на інші побудували лазерні діоди з неперервною генерацією при кімнатній температурі• Л. Есакі та Р. Тсу отримали перші квантові хвилеві структури

1971

• Г. Когельник і С. Шанк винайшли лазер на барвниках з розподіленим зворотнім звязком (Distributed Feedback)

1973

• M. Накамура і А .Ярів створили перший DFB напівпровідниковий лазер

1974

• Г. Маровський використав кільцевий резонатор для запобігання „spatial hole burning"-ефекту

• А.І. Гудзенко і С.І. Яковенко запропонували реактор-лазер

1975

• T. Генш, А. Шавлов, Д. Вінеланд і Г. Демельт запропонували охолодження атомних променів за допомогою лазерів

1976

• Дж. Гсіех побудував неперервні InGaAsP-лазерні діоди (λ = 1,25 мкм)

1977

• Дж. Мадейс та інші свторюють перший лазер на вільних електронах

1978

• Дж. Валлінґ побудував твердотільний лазер на александриті (BeAl2O4:Cr3+) з неперервною перебудовою в діапазоні 710 – 820 нм

• В. Мак Дермотт, Н. Пчелкин та інші створили чисто хімічний лазер на електронних переходах в йоді (λ = 1,315 мкм)

1979

• Е. Аффолтер і Ф. Кнойбюль побудували газовий лазер з розподіленим зворотнім звязком (DFB)

• Х. Сода та інші створили перші поверхнево-емітуючі лазерні діоди (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)

1980

• Л. Молленауер, Р. Стоулен, Дж. Ґордон вперше спостерігали солітони в оптичних волокнах

• Ц. Бор отримав короткі імпульси за допомогою лазера на барвниках

1981

• Ф. Кояма та інші побудували GaInAsP/InP-лазерні діоди з розподіленим рефлектором Бреґґа (Distributed Bragg Reflector)

1982

• П. Моултон побудував перший Ti:сапфір-лазер (Ti3+:Al2O3) з перебудовою хвиль між 670 нм і 1079 нм

1983

• Л. Молленауер, Р. Стоулен побудував перший лазер на солітонах

1985

• Д. Меттьюс та інші відкрили рентгенівський лазер з 15 нм випромінюванням

• Т. Кейн і Р. Бейр створили монолітний кільцевий YAG-лазер з діодною накачкою

1987

• Д. Пейн відкрив ербієвий підсилювач з робочою довжиною хвилі 1,55 мкм (Erbium Doped Fiber Amplifier )

1988

• С. Пейн та інші побудували перший Cr:LiCaF-лазер з перебудовою довжини хвилі в діапазоні 720 нм і 840 нм

1989

• С. Пейн та інші побудували перший Cr:LiCaF-лазер з перебудовою довжини хвилі в діапазоні 780 нм і 920 нм

1991

• М. Гаазе та інші отримали короткочасну генерацію з голубо-зеленого лазерного діода на базі селеніду цинку

1992

• Ґ.Ґріін, Ґ. Ляйзінґ та інші створили перший органічний полімерний світлодіод з голубим випромінюванням

1994

• K. Ан та інші відкрили перший лазер на одному атомі (λ = 791 нм)

1995

• М. Андерсон та інші; К. Дейвіс та інші вперше спостерігають конденсат Бозе-Ейнштейна в атомарних газах

1996

• С. Накамура створив перші ефективні голубі лазерні діоди на базі нітриду галію

• Р. Френд побудував полімерний лазер з оптичною накачкою

1999

• В. Кеттерлє та інші; К. Моцума та інші відкрили перший атомний лазер – когерентне підсилення матеріальних хвиль при проходженні атомного резевруару

Loading...

 
 

Цікаве