Жидкостные лазеры

Жидкостный лазер – лазер, рабочим веществом которого является жидкость.

Жидкости объединяют в себе преимущества твердых и газообразных лазерных материалов: плотность жидкостей достаточно велика, а их оптическая однородность в больших объемах не уступает однородности газов.

Дополнительным преимуществом жидкости является возможность ее циркуляции через резонатор лазера, что позволяет поддерживать ее температуру и активность при помощи внешнего теплообменника и регенератора.

Примерами жидкостных лазеров являются лазеры на неорганических жидкостях (на основе оксихлорида фосфора, галогенидов металлов и оксихлорида селена с четыреххлористым оловом).

Активным веществом для них является неодим (Nd), растворенный в жидкости в количествах нескольких процентов.

Их дополнительное существенное преимущество по сравнению с твердотельными лазерами с Nd состоит в том, что в них спектр генерации Nd остается узким.

В 1966 г. созданы жидкостные лазеры на основе различных красителей, основное преимущество которых – возможность широкого выбора частот и создания лазера с плавной перестройкой частоты.

Приборы управления лазерным излучением

Приборы управления лазерным излучением признаны осуществлять преобразования лазерных пучков.

Их работа основана на использовании электро-, магнито- и пьезооптических эффектов в кристаллах, под которыми понимают эффекты, связанные с изменением оптических свойств вещества под воздействием внешних электрических и магнитных полей или упругих механических деформаций.

Приемники оптического излучения

Приемник оптического излучения – это оптоэлектронный прибор, предназначенный для приема и преобразования оптического излучения в какие-либо другие виды энергии.

По механизму преобразования энергии можно разбить на три вида:

– фотоэлектрические, работающие на основе внутреннего (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы) и внешнего фотоэффекта (фотоэлементы, фотоэлектронные умножители);

– тепловые, преобразующие оптическую энергию сначала в тепловую, а потом в электрическую или какую-либо иную (болометры, термоэлементы, пироэлектрические фотоприемники);

– фотохимические, преобразующие энергию излучения в энергию химических реакций.

Фоторезистором (ФР) называется приемник оптического излучения, принцип действия которого основан на эффекте фотопроводимости. Наиболее простыми по конструкции являются ФР, представляющие собой тонкий слой полупроводникового материала, нанесенный на подложку из стекла или кварца.

К числу наиболее простых и распространенных фотоприемников относятся фотодиоды (ФД), представляющие собой трехслойную структуру, в которой между слоями р- и п-типов находится тонкий слой с собственной проводимостью.

Вакуумный фотоэлемент (ФЭ) представляет собой два электрода: анод и фотокатод, помещенные внутрь баллона с прозрачным окном, в котором поддерживается вакуум 10^–6 – 10^–8 мм рт. ст.

Принцип действия фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) состоит в том, что фотоэлектроны, эмитированные катодом, могут, в свою очередь, выбить электроны из поверхности твердого тела. Это явление называется вторичной электронной эмиссией. Когда число эмитированных с поверхности электронов превосходит число упавших, появляется возможность усиления первоначального фотосигнала.

Болометр, или резистивный датчик температуры, имеет принцип действия, основанный на изменении электрического сопротивления полупроводника или металла под действием падающего на него излучения при изменении его температуры. вызванном поглощением излучения. Конструктивно болометры выполняются в виде тонких лент или пластин, поверхность которой, подвергающаяся воздействию света, зачернена.

Действие термоэлементов основано на принципе появления термо-ЭДС при нагревании электрической цепи, состоящей из двух разнородных по составу проводников или полупроводников, за счет поглощения энергии падающего потока излучения.

В основу функционирования пироэлектрических приемников излучения (ППИ) положен пироэлектрический эффект, который характеризуется проявлением поляризации при изменении температуры на гранях кристалла пироэлектрика под действием поглощенного оптического излучения. Поляризация кристалла – это пространственное разделение электрических зарядов, при котором на противоположных гранях возникают заряды противоположных знаков.