Айхлер Ю., Айхлер Г.-И. Лазеры. Исполнение, управление, применение (2008) (1095903), страница 86
Текст из файла (страница 86)
3Он З 3Оо З 3Ом З 3Ои З 3Ои З. 30п зю 3О' 1О' 1О' 3О 1О' 1О' 3О' 3О Юм 1Ои 0.05 0,5 5 50 5. 10' 5 30' 5 10' 5.10' 5 30' 5 10' 5 30' 5 30' 5 30' 5 30и 5.10и 5 10п 5Ю 5 10и 5 10и 5 1О'* 1О' 1О' 3О 3О' 3О 3О 3Ои 3Оа 3О* 3Оп 3О' 1О 1О' 1М 3О 3О 3О' 3Ои Ии Юо 3Оо 3О" ии 1Оо 3Ои 10о 3Ои 10 з 3О Юн (412 Г *24.Б р г ре таблица 24.3. Примеры классификации лазерных защитных очков Р1 1060 Ь 7 Р 680-700 1, 8 ! — режим генерации лазера' 2 — длина волны (нм) 3 — степень защиты 4 — возможный знак изготовителя 5 — возможный контрольный знак таблииа 24.4.
Классификация лазерных юстировочных очков по данным ВЧО В2 (ЧВО 93) 24.3. Классы лазеров и потенциал опасности В зависимости от потенциальной опасности лазеры делятся на классы 1, !М, 2М, ЗК, 3В и 4. Класс 1 Доступное лазерное излучение опасности не представляет.
(Этот класс иден- тнчен старому классу лазеров 1). Лазерное излучение не опасно, пока не используются оптические инстру- менты. При этом речь часто идет о лазерах или светодиодах с расходящимися лучами, но сюда относятся и системы с коллимнрованными лучами большого поперечного сечения.
Класс !М Этот класс определен только в видимой области спектра (400 — 700 нм). Лазеры данного класса при облучении до 0,25 сек. (рефлекторное смыкание век) не опасны. (Этот класс идентичен старому классу 2). Предельная мощ- ность для лазеров непрерывной генерации находится на уровне 1 мВт. Класс 2 Этот класс определен только в видимой области спектра, и лазеры данного класса при облучении до 0,25 сек. (рефлекторное смыкание век) не опасны, если не используются оптические инструменты. Класс 2М ' ГЗ вЂ” непрерывный лазер, ! — импульсный лазер, К вЂ” лазер с модуляцией добротности, М вЂ” лазер с синхронизованными модами.
Прн проведении разного рода юстировочных операций работать приходится с видимым излучением. С учетом этого предлагаются специальные очки для юстировки лазеров, которые, однако, не способны обеспечить полноценную защиту (см. нормы ЕН 208). Пределы мошности и соответствующая классификация приведены в таблице 24.4. В видимой области спектра выходные значения (прн времени облучения до 0 25 сек ) в 5 раз выше, чем у лазера класса 2 (5 мВт у лазера непрерывной генерации). В невидимой области выходные значения при времени облучения до 100 се к, в 5 раз выше, чем у лазера класса ! . Класс ЗК Доступное лазерное излучение опасно для глаз, а в особых случаях и для кожи.
(Данный класс идентичен старому классу ЗВ, причем некоторые старые лазеры класса ЗВ могут быть отнесены к классам 1М или 2М). Для непрерывных лазеров с длинами волн выше 315 нм верхний предел мошности составляет 0,5 Вт. Класс ЗВ Лазерное излучение опасно для глаз и кожи. Опасность может представлять и диффузно рассеянное излучение. Излучение лазеров данного класса способ- но вызвать пожары и взрывы. Непрерывные лазеры мощностью выше 0,5 Вт (длины волн более 315 нм) относятся к классу 4. Класс 4 Символ М в классах 1М и 2М есть сокращение от англ.
гпа8п(Всат!оп (усиление). У класса ЗК буква К взята от англ. ге1аха1юп (ослабление), В заключение следует отметить, что отнесение лазера к тому или иному классу определяется не только длиной волны, но и временем, в течение которого осуШествляется излучение. Более подробную характеристику классов лазеров см. в нормах ДИН ЕН 60825 — 1. 24.4. Правила техники безопасности Правила техники безопасности «Лазерное излучение ЧВСг 93» содержат ряд рекомендаций, основные из которых заключаются в следующем: ° Перед началом эксплуатации лазерных устройств классов ЗВ и 4 должен быть назначен ответственный за технику безопасности.
° Дзлжны быть четко определены опасные зоны лазерного излучения. При работе с лазерами классов ЗВ и 4 подступы к таким зонам должны быть обозначены предупредительными табличками или сигнальными лампами, а сами зоны соответствующим образом ограждены. ° 'гвходиться в зоне лазерного излучения разрешается только в специальных загцитных очках. ° Лица, находящиеся в зоне лазерного излучения, должны быть проинструктированы касательно правил поведения и соответствующих мер защиты. ° Дзлжны быть приняты необходимо меры по предотвращению пожара или взрыва в результате лазерного излучения. РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Глава 1 1.1. (а) Для интенсивности при «= О, ! метра действительно: 1= Р/А = Р/(4лг') = 8 Вт/м' и для «= 1 м: /=8 1О 'Вт/м'.
(б) Интенсивность гелий-неонового лазера составляет при Р'= ! мВт: Р=Р/А'=Р/(л~Р/4)=2600 Вт/м'. 1.2. (а) Мощность вырюкена через число фотонов за время й/л Р = «/л//г. Отсюда: 1т«г=Р/у=3,2 1О "фогонов/сек. (б) С 1 = 063 мкм, Ь = бб 10г и Дж и с = 3 10' м/с получаем: Ь/= Ьс/Х = 3, ! 10 " Дж = 1,9 э В 1.3.
(а) Частота равна:/=с/) = 5 1Ог и Гц= 500 ТГц и (б)/ 6 10н Гц — 600 ТГц 1.4. Энергия составляет для СО,-лазера: 1(/=сХ=1,9 10 "Дж=0,12эВ и для аргонового лазера: /!/=3,8 1О "Дж=2,1 эВ. 1.5. Энергии состояний составляют; (рис. 1.6) Е = ' эВ при л=1,2,3,4... п2 В результате получаем: Е, = — 13,6 эВ, Е,= — 3,4 эВ, Е,= — 1,5 эВ, Е4= — 0,85 эВ и Е =ОэВ. Отсюда следует при 1 эВ = 1,6 1Ог и Дж и л = 6,62 10«и Дж с: ) и = Ьс/(Е, — Е) = 122 нм и Хн= 656 нм. г,,г 4Д 1.6.
Энергия колебательного уровня выражена через: Е = (т + и) 1(7'= (г+ и) О 3 эВ при г= О, 1, 2,... На эти состояния накладываются вращательные уровни: Е,=УГУ+ 1) БсВ,=3(Хч-!) 2 5 10'4эВ при У=О, 1,2,... С данными значениями можно составить схему врашательно-колебательных уровней. 1.7.
1,58. 10" ионов Сг на см'. с 1.8. Из Е =яУ'= Ь вЂ” и Е=1,2 эВ=!,9.10 "Дж следует как критическая длина вол- Х ны ) ='лс/Е=1 мкм (Ь=б,62 10 4Дж.с и с=З 10' м/с). Выше этой длины волны Я прозрачен. 1.9. Рассмотрим полупроводниковый кубический кристалл с длиной ребра Е Электроны проводимости имеют там дискретные длины волн Е/и, Е/л Е/ле причем л, ля и есть целые числа. ОтносяШиеся сюда волновые векторы составляют: к 2к 2я 2к к„= — я„,я = — и и й = я Х Тем самым в пространстве импульсов определяются ячейки объемом (2я/Е) ', Элемент объема в пространстве импульсов выражается через сферу с радиусом )г и толщиной Ы, то есть; 4к)гЧ)г.
Число электронных состояний в этом элементе объема составляет: Ю=4к(гЧЙ/(2яА) '=4я)г'Н7г/(2к) ', причем 1'=Е'. Таким образом, плотность состояний будет: р((г) =Ж/гг()г= и )г'/я'. По принципу исключения Паули это надо умножить на 2: р(к) =7ги/я'. Величина 1г волнового 82 „2 вектора может быть пересчитана в энергию Š— Е,= Тогда имеет силу: р (Е) = р(lс) 6Ц6Е. с 1.10. Для Е > Е и Т-э 0 будет (Š— Е)((г Т вЂ” ь и, следовательно~(Е) — э 1.
1 1.11.ДляЕ=Оимеем: 1(Е)= <1.ДляЕ=Ебудет:(ТЕ)=и.Для Е ехр( Е /К7')+1 ' ~ ' г *' г — > имеем:7'( ) — э О. Схему см. рис. 1.15. 1.12. Для Е» Е„и Е» 1г 7: ((Е) =ехр (-Е/)г7). Глава 2 2.1 (а) Для коэффициента усиления действительно: Р,„„З Вт С= — '"" = — =3. Р,„1 Вт (б) Зависимость между С и я выглядит таким образом: С= е'", откуда следует при х = 5 см: 7лС =0,22 см '.
х ~414 Р д 2.2. Коэффициент усиления составляет: б=е"' "=1,82. Приближенно полагаем: 6= ! +8х=1,6. 2.3. Для малых показателей примерно получается: б= е" = 1 4- 8!. Отсюда следует: 8= 0,! м '. Дифференциальное усиление составляет 10 % на метр. 2.4. Для естественного времени жизни действительно (т, = 12 нс, т, = 20 нс): лТ= 1 + 1=2! Мгц. 1 ('1 1') 2я|,т, Эта величина ничтожно мала ~о сравнению с доплеровским уширением 2!4/; = 1,5 ГГц и столкновительным уширен нем ф; = 100 М Гц. 2.5.
Для уширения имеет силу: 2/' !2)гТ/п2 2 !2)гТ/п2 1,4 1О' Гц С Л2 Рд Л2 (4(=138.10 "Дж/К л2=л2РА=166 10 " 20 2кг=3 3 !О-"кг Х=О 63 мкм). Эти величины почти равны. 2.6. Для центральной частоты действительно: /=с/)д = 5 10'4 Гц. Тогда область излучения выражена через; (5,10д4+0 4 1Од4) Гц — 5, 104 Гц+ 8% Для диапазона длин волн приближенно имеет силу; )д=0,60 мкм+ 8%=(0,60+ 0,05) мкм. 2.7. Во вторую колонку таблицы плотность мощности 1 внесена согласно следующему уравнению: Выходная интенсивность составляет / „= /(1 — А). Результаты представлены в третьей колонке.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
