Квантовые генераторы

Источником света в таких установках служит либо мощная дуговая лампа высокого давления, либо квантовый генератор. С помощью зеркал и оптических линз свет фокусируется на свариваемом изделии в пятно диаметром от 2—3 мм до 20—50 мкм.

В качестве другого источника световой энергии при сварке применяют квантовый генератор (лазер). Генерирование световой энергии происходит в материале активного элемента в результате оптической накачки. Когда монокристалл, такой как рубин (А1203 с примесью 0,03—0,07% Сг), облучается мощной импульсной дуговой лампой, некоторая часть этой энергии абсорбируется атомами хрома в кристалле и переводит эти атомы в возбужденное состояние. Возвращаясь в основное состояние, атом испускает фятон. Эти фотоны, проходя через лазерный кристалл, в свою очередь, стимулируют другие атомы к разрядке. При этом также испускаются фотоны, имеющие ту же фазу колебаний.

(j) (j> оптический квантовый генератор (ОКГ). •4i Созданы конструкции твердотелых, газовых и полупроводниковых ОКГ. Их работа основана на принципе стимулированного генерирования светового излучения.

Выполнение этих условий позволяет создавать систему, способную генерировать когерентное световое излучение. Такая система получила название «оптический квантовый генератор» (ОКГ) или лазер.

Оптический квантовый генератор (см.

КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР - ИСТОЧНИК когерентного электромагнитного излучения (оптич. или радиодиапазона), в к-ром используется явление индуцированного излучения возбуж-дённыхатомов, молекул, ионов и т.д. Состоит из квантового усилителя и системы положит, обратной связи. В качестве рабочего в-ва (активной среды) в К.г. используют газы, жидкости, твёрдые диэлектрики и ПП кристаллы. Возбуждение активной среды осуществляется сильным элек-трич. полем, светом от внеш. источника, электронными пучками и т.д. Излучение К.г., помимо высокой монохроматичности и когерентности, обладает узкой направленностью и значит, мощностью (см. Лазер, Мазер, Молекулярный генератор). Важная особенность К.г. - чрезвычайно высокая стабильность частоты генерации, вследствие чего они используются как квантовые стандарты частоты.

tion - усиление света вынужденным излучением), оптический квантовый генератор, - источник когерентного оптич. излучения, действие к-рого основано на использовании индуцированного излучения света системой возбуждённых атомов, ионов, молекул или др. частиц в-ва (активной средой), помещённой в оптический резонатор. Под действием внеш. излучения (определённой частоты) активная среда способна совершать вынужденные квантовые

МЕРА - 1)в метрологии- средство измерений, воспроизводящее физ. величину заданного (известного) размера (напр., гиря - М. массы, квантовый генератор - М. частоты и т.д.). В соответствии с кол-вом размеров воспроизводимой физ. величины различают однозначные (напр., плоскопараллельная концевая мера длины) и многозначные (напр., штриховая мера длины со многими делениями) меры. В зависимости от назначения и точности М. могут подразделяться на образцовые и рабочие.

молекулярной массы. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР - первый квантовый генератор электромагн. излучения СВЧ, в к-ром в качестве рабочего в-ва (см. Активная среда) используется молекулярный газ (пучок молекул аммиака). Создан в 1955 рос. учёными Н.Г. Басовым и A.M. Прохоровым и независимо амер. учёным Ч. Таунсом. Характеризуется высокой стабильностью частоты (~1(Г11), монохроматичностью (10~14) и относительно малой мощностью (до 1СГ6 Вт). Применяется гл. обр. в устройствах радиоскопии в диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн (исследование молекул МНз, атомов N и Н и их ядер). МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР - газовый лазер, в к-ром генерация происходит на переходах между уровнями, энергии молекул. Активная среда в М.л. может быть получена с помощью газового разряда (газоразрядный М.л.), быстрого расширения нагретой струи газа (газодинамический М.л.) или хим. реакций (химический М.л.). Наибольшее практич. применение получили газоразрядные СС>2-лазеры и СО-лазеры (кпд до 40%). МОЛЕКУЛЯРНЫЙ НАСОС - механич. вакуумный насос, откачивающее действие к-рого осн. на увлечении молекул газа непрерывно движущимися поверхностями. М.н.- один из первых вакуумных насосов (создан в нач. 20 в.), практически вытеснен диффузионными, турбомолекуляр-ными, криогенными насосами, превосходящими их по техн. хар-кам. При быстроте действия от неск. л/с до 200 л/с предельное остаточное давление М.н. достигает 1 -10~4 Па. М.н. редко используется в качестве выходной ступени турбомолекуляр-ных насосов.

ностоикостью, относительно простои технологией изготовления крупногабаритных изделий и изделий со сложной конфигурацией. В качестве О.с. используют бесцв. или цветные неор-ганич. и органич. стёкла. Большинство оптич. стёкол - силикатные (более 30-40% SIO2 по массе), свинцово-или боросиликатные, а также многокомпонентные оксидные системы из 10-12 разл. оксидов, напр, алюмоси-ликафосфатные стёкла, содержащие А^Оз, SiC>2, P2Os. При изменении состава стёкол изменяются и их оптич. константы, гл. обр. показатель преломления по и коэфф. дисперсии света VD. В зависимости от величин этих характеристик О.с. делят на кроны (vo>50) и флинты (vD<50). Особое место среди стёкол занимают фото-хромные стёкла. Выделяют также кварцевые стёкла, уникальные по термо- и хим. стойкости, огнеупорности и др. св-вам. Стеклообразный SiOa - осн. компонент кварцевых оптич. волокон для протяжённых воло-конно-оптич. линий связи; такие во-локонно-оптич. материалы характеризуются миним. оптич. потерями на поглощение (~10~6 см~1). ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК - носитель данных в виде диска из прозрачного материала (стекла, пластмассы и т.п.) с метализиров. слоем, на к-ром сформированы микроскопич. углубления, образующие в совокупности спиральные или кольцевые дорожки с записью звука (компакт-диски), изображения (оптич. видеодиски), текстовой документации и т.д. Выпускаются (конец 1990-х гг.) О.д. диаметром до 360 мм с пост, (нестираемой) записью, предназнач. только для многократного воспроизведения (нереверсивные О.д.). На О.д. диаметром 300 мм можно записать, напр., ТВ программу продолжительностью 1,5-2 ч или создать пост, память для ЭВМ ёмкостью до 4 Гбайт. Широкое распространение получили цифровые О.д. диаметром 120 мм (компакт-диски) с продолжительностью звучания ок. 1 ч или объёмом памяти 650 Мбайт. Разрабатываются О.д., позволяющие многократно осуществлять запись - воспроизведение - стирание (реверсивные О.д.). ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР - то же, что лазер. ОПТИЧЕСКИЙ КЛИН - разновидность преломляющей трёхгранной призмы с углом при вершине не св. 10-15°. Световые лучи, проходя через O.K., отклоняются в сторону его основания на угол 6(/7- 1), где в - угол при вершине, /7 - показатель преломления материала O.K. Применяются, напр., в оптич. приборах для точного измерения углов отклонения световых лучей. Иногда термин «О.к.» употребляют в значении фотометрический клин. ОПТИЧЕСКИЙ КОНТАКТ - сближение поверхностей прозрачных тел до расстояний между ними порядка радиуса

ИРАЗЕР — оптич. -квантовый генератор, излучающий монохроматич. электромагнитные колебания (волны) в ИК области спектра. На базе И. возможно создание навигац., связных и др. устройств.

Поверхностная закалка при нагреве лазером. Лазеры — это генераторы света (квантовые генераторы оптического диапазона). В основу их работы положено усиление электромагнитных колебаний при помощи индукцированного излучения атомов (молекул). Лазерное излучение монохроматично, распространяется очень узким пучком и характеризуется чрезвычайно высокой концентрацией энергии. Для промышленных целей применяют лазеры, у которых в качестве активных тел, т. е. источников генерируемого излучения, служат: 1) твердые тела (твердотельные лазеры): рубины, иттрий-алюминиевые гранаты (ИАГ) и стекла, активированные неодимом; 2) газы (газовые лазеры): Не, Ne, Аг, СО2 и т. д. и их смеси. Наиболее часто применяют СО2-лазеры непрерывно-волнового типа мощностью 0,5—5 кВт. Применение лазеров для термической обработки основано на трансформации световой энергии в тепловую.

Голографические методы контроля. Методы основаны на интерференции световых волн. Источником световых волн являются оптические квантовые генераторы, позволяющие получать свет с определенной длиной волны (монохроматические волны) и в определенной фазе колебаний (когерентные волны). Использование лазеров (лазерных диодов) позволяет восстанавливать мнимое объемное изображение объекта в целом либо части этого объекта. Фиксируя на детекторе (фотопластинке или экранр монитора) наложенные изображения состояния объектов (например, без нагрузки и под нагрузкой), получают интерференционные картины, которые являются источником информации о наличии дефектов в объектах контроля. При этом интерференционные картины весьма чувствительны к незначительным перемещениям частей поверхности, которые появляются в области концентрации напряжений объекта контроля вследствие наличия в нем дефекта. Метод, основанный на голографический интерференции световых волн, применяется в основном для анализа напряженно-деформированного состояния сварных соединений и контроля за остаточными сварочными напряжениями.

tos) - цвет] - электромагн. излучение одной определ. частоты v. Строго М.и. не существует, т.к. всякое реальное излучение ограничено во времени и охватывает нек-рый интервал частот ДУ. Если Av/v очень мало, то излучение наз. квазимонохроматическим (т.е. обладает высокой степенью монохроматичности). Источниками излучения, очень близкого к М.и., являются т.н. спектральные лампы и квантовые генераторы. Наибольшей монохроматичностью обладает лазерное излучение (Av/v ~ ~10~13).

ФОТОТИРИСТОР (от фото... и тиристор) - тиристор, перевод к-рого из одного устойчивого состояния (с низкой проводимостью) в другое (с высокой проводимостью) осуществляется в результате воздействия на него светового потока. При освещении Ф. в ПП генерируются носители заряда обоих знаков (электроны и дырки), что приводит к увеличению тока через тиристорную структуру на величину фототока. Конструктивно Ф. представляет собой светочувствит. монокристалл с р-п-р-п- или п-р-п-р-структурой (обычно из кремния), расположенный на металлич. основании и закрытый герметичной крышкой с прозрачным для света окном. В качестве источников света для управления Ф. используются электрич. лампы накаливания, импульсные газоразрядные лампы, светоизлучат. диоды, квантовые генераторы и др. Ф. изготовляют на силу тока от неск. мА до 500 А и напряжение от неск. десятков В до неск кВ. Мощность управляющего светового излучения (при длине волны 0,9 мкм) составляет 1-100 мВт. Ф. широко применяются в разл. устройствах автоматич. управления и защиты, вычислит, техники (в фотореле, устройствах считывания с перфокарт, системах обработки данных и др.), а также в мощных высоковольтных преобразователях. ФОТОТРАНЗИСТОР (от фото... и транзистор} - транзистор (обычно биполярный), в к-ром управление коллекторным током осуществляется на основе фотоэффекта внутреннего; служит для преобразования световых

ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА — источник света, дающий одиночные или периодически повторяющиеся световые вспышки длительностью от 10 мс до 1 мкс, в спец. конструкциях — 100 — 10 не. Наиболее распространены импульсные лампы. К И. и. с. относятся также оптич. квантовые генераторы (импульсные лазеры).

МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ [от греч. monos — один и спгбгла (chromatos) — цвет]— электромагнитное излучение одной определённой частоты v. Строго М. и. не существует, т. к. всякое реальное излучение ограничено во времени и охватывает нек-рый интервал частот Av. Если Av/v очень мало, то излучение наз. квазимонохроматическим. Источниками излучения, очень близкого к М. и., являются квантовые генераторы. Для выделения квазимонохроматич. света из немонохроматического применяют монохроматоры.

Голографические методы контроля. Методы основаны на интерференции световых волн. Источником световых волн являются оптические квантовые генераторы, позволяющие получать свет с определенной длиной волны (монохроматические волны) и в определенной фазе колебаний (когерентные волны). Использование лазеров (лазерных диодов) позволяет восстанавливать мнимое объемное изображение объекта в целом либо части этого объекта. Фиксируя на детекторе (фотопластинке или экране монитора) наложенные изображения состояния объектов (например, без нагрузки и под нагрузкой), получают интерференционные картины, которые являются источником информации о наличии дефектов в объектахконтроля. При этом интерференционные картины весьма чувствительны к незначительным перемещениям частей поверхности, которые появляются в области концентрации напряжений объекта контроля вследствие наличия в нем дефекта. Метод, основанный на голографический интерференции световых волн, применяется в основном для анализа напряженно-деформированного состояния сварных соединений и контроля за остаточными сварочными напряжениями.

Источники электромагнитной (лучистой) энергии — Солнце и оптические квантовые генераторы (лазеры).

Наиболее широкое практические применение получили квантовые генераторы оптического диапазона, охватывающие участок: спектра от ультрафиолетовой до субмиллиметровой области (Я я^ л; 0,1 — 800 мкм). На рис. 12.17 показана структурная схема лазера. Он состоит из рабочего вещества, помещенного в оптический резонатор, источника накачки и часто специального охлаждающего устройства, отводящего тепло от рабочего тела.

Изменения в материале при воздействии излучения лазера с модулированной добротностью. Оптические квантовые генераторы, работающие в режиме модулированной добротности, позволяют получать излучения большой пиковой мощности, что дает возможность создавать на поверхности фокусировки плотность мощности 108—

Для получения когерентных волн созданы специальные оптические квантовые генераторы. В этих генераторах электромагнитные волны, зарождающиеся в различных местах, удаленных друг от друга на большие расстояния, когерентны между собой. Оптические квантовые генераторы обычно называют лазерами. Важным свойством лазеров является не только получение когерентного излучения, но и способность к большой концентрации световой энергии во времени и в пространстве, а также по направлению ее распространения. Излучение получается с высокой степенью монохроматичности.