
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Энергетические уровни
- •Поглощение
- •Спонтанное излучение
- •Вынужденное излучение
- •Вероятности поглощения и вынужденного излучения
- •Разрешенные и запрещенные переходы
- •Сечение поглощения. Коэффициенты поглощения и усиления. Эффект насыщения. Инверсия населенности
- •Усиленное спонтанное излучение
- •ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЛАЗЕРА
- •Усиление и генерация электромагнитного излучения
- •Четырехуровневый лазер
- •Трехуровневый лазер
- •Способы возбуждения активных сред
- •Оптическая накачка
- •Электрическая накачка
- •Оптические резонаторы
- •Модовая структура излучения лазера
- •Плоскопараллельный резонатор (резонатор Фабри – Перо)
- •Сферический резонатор
- •Кольцевые резонаторы
- •Эффективность преобразования энергии накачки в лазерных резонаторах
- •СВОЙСТВА ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
- •Спектральная ширина (модовая структура) лазерного излучения
- •Монохроматичность
- •Пространственная и временная когерентность
- •Расходимость
- •Выходная мощность и яркость
- •РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЛАЗЕРА
- •Непрерывный режим работы лазера
- •Нестационарный режим работы лазера
- •Методы модуляции добротности
- •Активные модуляторы
- •Пассивные модуляторы
- •Синхронизация мод
- •ТИПЫ ЛАЗЕРОВ
- •Твердотельные лазеры
- •Рубиновый лазер
- •Неодимовые лазеры
- •Другие типы твердотельных лазеров
- •Газовые лазеры
- •Гелий-неоновый лазер
- •Аргоновый лазер
- •СО2-лазер
- •Другие газовые и жидкостные лазеры
- •Полупроводниковые лазеры
- •Лазеры на свободных электронах
- •Рентгеновские лазеры
- •5.6. Основные технические параметры лазеров
- •ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
- •Общие сведения
- •Генерация второй гармоники
- •Оптический параметрический генератор
- •ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ
- •Применение лазеров в науке и технике
- •Применение лазеров в физике и химии
- •Лазерный управляемый термоядерный синтез
- •Применение в голографии
- •Применение в обработке и записи информации
- •Применение в оптической связи
- •Применение в биологии и медицине
- •Применение в промышленной технологии
- •Лазерная сварка
- •Лазерная резка
- •Лазерное сверление
- •Термообработка
- •Применение для измерения и контроля
- •Применение в военных целях
- •Приложение 1
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
вдоль обрабатываемой поверхности. Время воздействия 10–7 –10 –4 с.
7.7. Применение для измерения и контроля
Высокая направленность излучения лазера позволяет использовать их в качестве идеального инструмента для прямой эталонной линии при установке и выравнивании деталей в самолетостроении, гражданском строительстве. Для этих целей применяют обычно Не-Ne-лазер низкой мощности ~1 мВт. Достигаемая на практике точность установки 5 мкм на расстоянии 5 м, до 25 мкм на расстоянии около 15 м.
Лазеры широко используют для измерения расстояний с помощью интерферометрических методов. В качестве источника света применяется стабилизированный по частоте Не-Ne-лазер. Этот метод позволяет измерять расстояния с относительной погрешностью л/2.
Телеметрический метод с амплитудной модуляцией применяется для измерения больших расстояний. В этом случае лазерный пучок модулируется по амплитуде и расстояние определяется по разности фаз между испущенным и отраженным пучком. Относительная погрешность здесь также составляет 10–6 (1 мм на 1 км расстояния). Расстояние от Земли до Луны измерено с точностью до 20 см.
Высокая степень монохроматичности позволяет использовать лазеры для измерения скорости как жидкостей, так и твердых тел с помощью доплеровской спектроскопии. Текущая жидкость или движущееся тело освещается лазером, а рассеянное излучение, частота которого сдвигается вследствие эффекта Доплера, регистрируется с помощью детектора биения между рассеянным и исходным световыми пучками. При этом сдвиг частоты всегда пропорционален скорости. Преимущество данного метода состоит в том, что он является бесконтактным и не вносит никаких искажений в измерения и исследование высокой монохроматичности лазера, обладает высокой точностью измерения скоростей в широком диапазоне.
Угловые скорости измеряются с помощью лазерного гироскопа, в котором используется лазер с кольцевым резонатором. Генерация в таком лазере развивается на двух бегущих волнах как по часовой стрелке, так и против нее. При вращении кольцевого резонатора за время, за которое свет проходит полный круг, зеркала резонатора поворачиваются на очень
122