Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 133915
Наименование:
Курсовик Методы создания гигантского лазерного импульса
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Физика.
Добавлен: 13.12.2024.
Год: 2024.
Страниц: 34.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
К У Р С О В О Й П Р О Е К Т
Методы создания гигантского лазерного импульса
Работу выполнил Курс 4
Нукус 2024
СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1 Твердотельные лазеры 4 2 Оптическая накачка 10 3 Импульсный режим оптической накачки лазеров 22 4 Непрерывный режим оптической накачки лазеров 27 Заключение 31 Список используемых источников 33
ВВЕДЕНИЕ
Рассмотрение режимов оптической накачки лазеров связано с рассмотре- нием устройства лазера и принципа его действия. При накачке лазера, погло- щенная энергия переводит атомы рабочей среды в возбужденное состояние. Когда число атомов в возбужденном состоянии превышает количество атомов в основном состоянии, возникает инверсия населенности. В этом состоянии начинает действовать механизм вынужденного излучения и происходит излу- чение лазера или же оптическое усиление. Оптическая накачка чаще всего производится в твердотельных лазерах. Мощность накачки должна превышать порог генерации лазера. Поэтому для практики представляют большой интерес различные режимы оптической накачки лазеров. Для создания инверсной населённости среды лазера используются различные методы накачки. Накачка лазера может осуществляться как непрерывно, так и импульсно. При длительном (непрерывном) режиме вво- димая в активную среду мощность накачки ограничена перегревом актив- ной среды и связанными с ним явлениями. В режиме одиночных импульсов возможно введение в активную среду значительно большей энергии, чем за то же время в непрерывном режиме. Это обусловливает большую мощность одиночного импульса. Целью данного проекта является исследование импульсного и непре- рывного режимов оптической накачки лазеров. При этом существенно важным является решение следующих задач: - провести литературный анализ режимов оптической накачки лазеров (их конструктивных особенностей); - оценить эффективность различных режимов накачки активированных лазерных кристаллов.
1 Твердотельные лазеры
Существует много разновидностей твердотельных лазеров, поскольку де- сятки прозрачных сред используются в качестве базовых веществ для введения различных активных примесных ионов. Кристаллические базовые вещества включают окислы, гранаты, фториды и ванадаты; наиболее типичными приме- рами являются сапфир, иттрий-алюминиевый гранат, гадолиний-галлиевый гранат, иттрий-литиевый фторид и ванадат иттрия, также известный как орто- ванадат иттрия. В качестве базовых веществ широко используется также мно- жество видов стекла, включающее композиции на основе силикатов (например, плавленый кварц) и фосфатов, которые предпочтительны для приложений в импульсных лазерах высокой мощности [1]. Среди огромного множества комбинаций наиболее часто встречающиеся твердотельные лазеры – это титан-сапфировый и на кварцевом волокне. Мно- гие другие важные твердотельные лазерные среды также относятся к семей- ству диэлектриков, легированных редкоземельными ионами. Они включают оптическое волокно, легированное тулием. Самым первым твердотельным лазером и одновременно первым работа- ющим лазером в мире был излучатель на рубине, накачка которого осуществ- лялась излучением импульсной газоразрядной лампы (рисунок 1). Этот лазер был создан в 1960 году Майманом...
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты курсового проекта состоят в следующем: Проведен литературный обзор режимов накачки лазеров (их конструкци- онных особенностей). При рассмотрении твердотельных лазеров с ламповой накачкой было выявлено, что несмотря на высокий КПД (от 30 до 60 %), из общего количества излучаемой энергии не более 25–30% имеет спектральный состав, соответствующий полосам поглощения активной среды. Остальная энергия не просто теряется, а переходит в тепло, приводя к паразитному нагре- ву активного элемента и элементов конструкции лазера. Особенностями полу- проводниковых лазеров является высокий КПД (до 50 %), малая инерцион- ность (~10-9 с.), простота конструкции. Основными преимуществами волокон- ных лазеров являются высокое оптическое качество излучения и возможность встраивания в волоконные линии. Лазеры с диодной накачкой характеризуют- ся высокой эффективностью генерации и малой длиной активного элемента (~ 10-3 м.). Высокая эффективность генерации связана с тем, что излучение лазер- ных диодов спектрально согласуется с полосами поглощения активаторных ионов в генерирующем кристалле. В последнее время именно лазеры с диод- ной накачкой приобрели особую популярность как источники излучения. На основании ранее полученных экспериментальных данных было про- ведено моделирование импульсного и непрерывного режима оптической накачки с помощью лазера, активная среда которого представляет собой свето- вод с двойной оболочкой, сердцевина которого легирована ионами Yb3+. Со- гласно проведенному моделированию было получено, что при непрерывном режиме накачки квантовая эффективность на 5% выше, чем при импульсном режиме накачки. В следствие чего был сделан вывод, что наибольшую кванто- вую эффективность можно получить при непрерывной накачке лазера, так как именно в этом режиме незначительное увеличение интенсивности накачки от- носительно порогового значения приводит к резкому увеличению числа ионов
на возбужденном уровне. Таким образом была оценена эффективность различ- ных режимов накачки активированных лазерных кристаллов. Также во время практической работы была проведена подготовка опти- ческих образцов для дальнейших опытов. Подготовка заключалась в полировке алмазными пастами разной зернистости (начиная с пасты с зернистостью ал- мазного порошка в 40 микрон, и заканчивая пастой с зернистостью алмазного порошка в 2 микрона) плоскостей и граней кристаллов ниобата лития. Далее были подобраны коэффициенты ПИД режима для регулирования температуры оптических лазерных элементов. Был проведен ряд опытов с раз- личными значениями пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих, начальной температуре 25 °C и температуре уставки 40 °C. Наименьший интервал времени становления температуры уставки (380 с.) и ее наибольшая стабильность были получены при следующих значениях парамет- ров управления: пропорциональной составляющей – 50, интегральной состав- ляющей – 65, дифференциальной составляющей – 35. Материалы курсового проекта могут быть использованы при выполнении квалификационной работы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Салех Б., Тейх М. Оптика и фотоника. Принципы и применения / Б. Салех, М. Тейх. – М.: Интеллект, 2012. – Т.2. – 784 с. 2 Koechner W. Solid – State Laser Engineering / W. Koechner. – М.: Springer, 2010. – p.747. 3 Солдатов А.Н., Прокопьев В.Е., Логинов С.С. Перспективы разви- тия столкновительных лазеров на парах металлов с оптической накачкой / А.Н. Солдатов, В.Е. Прокопьев, С.С. Логинов // Физика. – 2013. – Т.56. – № 11. – С. 19–31. 4 Кравцов Н.В. Основные тенденции развития твердотельных лазе- ров с полупроводниковой накачкой / Н.В. Кравцов // Квантовая электроника. – 2001. – Т.31. – № 8. – С. 661–677. 5 Вайлер С. Дисковые лазеры для промышленности / С. Вайлер // Фотоника. – 2015. – № 3. – С. 10–13. 6 Некоторые вопросы построения твердотельных лазеров с продоль- ной диодной накачкой / В. А. Десяцков, Л. В. Десяцкова, А. В. Степанов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. – 2009. – № 4. – С. 12–23. 7 Звелто О. Принципы лазеров / О. Звелто. – М.: Лань, 2008. – 560 с. 8 Айрапетян В.С., Ушаков О.К. Физика лазеров / В.С. Айрапетян, О.К. Ушаков. – Новосибирск: СГГА, 2012. – 134 с. 9 Донцова Е.И., Каблуков С.И., Бабин С.А. Волоконный иттербие- вый лазер с перестройкой длины волны / Е.И. Донцова, С.И Каблуков, С.А. Ба- бин // Квантовая электроника. – 2013. – Т.43. – № 5. – С. 467–471. 10 Fan T.Y. Optimizing the efficiency and stored energy in quasi-three- level lasers / IEEE Journal of quantum electronics – 1992. – v.28. – №12. – p.2692– 2697. 11 Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика / В.Г. Дмитриев, Л.В. Тарасов. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 51
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
