Словарь (стр. 5 )

Лазерные среды Т. л. К 1982 ла­зерный эффект обнаружен более чем у 250 диэлектрич. кристаллов с примеся­ми. Среди них можно выделить группу т. н. оксидных лазерных кристаллов [напр., рубин Аl2O3-(Cr3+), итриево-алюминиевый гранат, активирован­ный ионами неодима: Y3Al5Ol2(Nd3+), ниобат никеля NiNbO3(Nd3+)] и группы фторидных кристаллов [LiYF4(Nd3+), LiHoF4(Nd3+) и др.]. л. излучает в диапа­зоне λ от 1 до 3 мкм. Для улучшения параметров, в частности повышения кпд, в кристалл наряду с рабочими ионами — активаторами добавляют ионы — сенсибилизаторы. Их роль сводится к поглощению энергии и пе­редаче возбуждения рабочим ионам.

Для создания малогабаритных Т. л. применяются кристаллы, в которых активные ионы входят в со­став крист. решётки (напр., пентафосфат неодима), а не вводятся в ка­честве примесей. В таких кристаллах потери энергии из-за концентрац. ту­шения уменьшены за счёт упорядочен­ного расположения активных ионов и фиксированных расстояний между ни­ми. При этом концентрация активных ионов может превышать 20%, в то вре­мя как в примесных кристаллах она не превышает 5% из-за большой вероят­ности образования близких пар, для к-рых безызлучательные потери особенно велики.

Др. типом активных веществ для Т. л. являются смешанные разупорядоченные системы (тв. растворы). При этом примесные атомы входят в состав мн. различных активац. цент­ров. В результате этого спектры пог­лощения в-ва состоят из широких по­лос, что увеличивает кпд. К смешан­ным крист. средам по св-вам примы­кают стёкла.

Режимы работы. л. работает в импульсном режиме. Если для накачки Т. л. используется лам­па с длительностью импульса Δtн~ 10-3 с, то импульс генерации длится примерно такое же время. Небольшое запаздывание начала гене­рации по сравнению с импульсом накачки обусловлено тем, что для

развития генерации необходимо пре­высить пороговое значение инверсии населённостей, после чего усиление за один «проход» рабочего объёма начи­нает превышать суммарные потери энергии в зеркалах резонатора за счёт поглощения и рассеяния света, а. также за счёт полезного излучения. Режим работы Т. л., когда длитель­ность лазерного импульса Δtл≈Δtн, наз. режимом свободной генерации. Он характеризуется тем, что импульс. генерации состоит из совокупности множества хаотич. коротких (10-6 с) пичков (пичковый режим).

Для ряда применений важно сокра­тить Δtл, т. к. при заданной энергии импульса пиковая мощность возра­стает с уменьшением его длительнос­ти. Для этого служит т. н. метод модулированной доброт­ности, основанный на включении резонатора Т. л. спец. затвором. Оптич. накачку осуществляют при закрытом затворе, накапливая энер­гию в активном веществе в виде нара­стающего количества возбуждённых ионов. Затем быстро открывают зат­вор, включая резонатор (см. Обратная связь). При этом вся запасённая в активном элементе энергия возбужде­ния (или большая её часть) высвечи­вается в виде короткого светового импульса, длительность к-рого опре­деляется скоростью открывания зат­вора или, если время открывания зат­вора достаточно мало, временем уста­новления эл.-магн. поля в резонаторе. С помощью оптич. затвора обычно получают Δtл ~10-7—10-8 с. Полная энергия импульса в режиме модулиров. добротности вследствие потерь на сверхлюминесценцию оказывается меньшей, чем в режиме свободной ге­нерации. Однако выигрыш в мощности: за счёт уменьшения Δtл достигает неск. порядков.

Ещё более короткие (пикосекундные) импульсы получают при помощи про­светляющих фильтров. В них приме­няются слабые р-ры красителей, кон­центрация к-рых подбирается так, чтобы при достижении определённой интенсивности света достиглось вы­равнивание населённости соответст­вующих энергетич. уровней (н а с ы щ е н и е), при к-ром раствор стано­вится прозрачным (см. Просветления эффект). Введение в резонатор про­светляющего фильтра предотвращает генерацию при включении накачки, но в активном веществе накаплива­ются возбуждённые ч-цы, соответствен­но растёт интенсивность спонтанного излучения. Пока эта интенсивность (с учётом усиления за один проход) меньше просветляющей, поглощение в фильтре препятствует развитию гене­рации. При достижении уровня про­светления раствор становится прозрач­ным, и генерируется серия сверхко­ротких импульсов, интервалы между

739

к-рыми определяются временем про­хождения света между зеркалами резо­натора. Длительность генерируемых импульсов имеет порядок менее 10-9 с, при энергии в неск. Дж. что соответствует мощности более 1010 Вт. Т. л. на стекле с примесью Nd гене­рируют последовательность импульсов с длительностями 10-11—10-12 с.

Энергия сверхкоротких импульсов невелика. Её можно значительно уве­личить при помощи одного или неск. Т. л., работающих в режиме усиления. При этом достигается пиковая мощ­ность 1013—1014 Вт при расходимости пучка, близкой к дифракционной.

Режим синхронизации мод можно осуществить амплитудной или фазовой модуляцией оптич. резонатора. Моду­лируются пропускание выходного зер­кала или расстояние L между зерка­лами с частотой, равной частоте межмодовых биений Ω=c/2L. Этот метод используется в Т. л. с непрерывной накачкой, излучение к-рых представ­ляет собой непрерывную последова­тельность импульсов длительностью Δt ≤1 нс, следующих друг за другом с частотой Ω.

Непрерывный режим генерации в Т. л. возможен только в активных веществах, работающих по четырёх­уровневой схеме. При этом ниж. уровнем рабочего перехода явл. не осн. уровень о1, а промежуточный уровень о2, энергия к-рого должна превосходить kT с тем, чтобы его равновесная населённость была ма­лой. Время безызлучательной ре­лаксации с этого уровня тоже должно быть малым, иначе лазерный переход о3→о2 будет насыщаться при ма­лой мощности генерации (см. рис. 4, б в ст. Лазер). Т. л. непрерывного дейст­вия осуществлены на кристалле Y2Al5O12(Nd3+), CaF2(Dy3+) и др. Мощность генерации Т. л. в непрерыв­ном режиме на кристаллах алюминиево-иттриевом гранате и на стекле с Nd достигает сотен Вт. Возможен также режим генерации импульсов с большой частотой повторения, для Y2Al5Ol2(Nd3+) до неск. кГц.

Спектр излучения Т, л. (если не принимать спец. мер) сравнительно широк, т. к. обычно реализуется многомодовый режим генерации. Вве­дением в оптич. резонатор селектирую­щих элементов удаётся получать одномодовую генерацию с узким спектром. Новые возможности для создания Т. л. с перестраиваемой частотой в широких пределах связаны с использованием в кач-ве активной среды ионных крис­таллов (напр., фторидов) со сложными центрами окраски. Это позволило расширить область генерации в ИК об­ласть до λ ~ 3,5 мкм.

л. чрезвычайно раз­нообразны. В технологии (сварка, рез­ка и т. д.) используются Т. л. на основе рубина, неодимового стекла и

Y2Al5O12(Nd3+)  с мощностью  генера­ции  от  десятков  Вт  до  неск.  кВт.

В  медицине  применяются  гл.  обр. Т. л. на неодимовом стекле с энергией излучения  1000 Дж  в  режиме  сво­бодной генерации (терапия) и Т. л. на Y2Al5Ol2(Nd3+) в непрерывном или пе­риодич. режимах (хирургия). Этот же тип Т. л. используется в оптич. лока­ции  и  связи.  Т. л.  с  Δtл~10-8—10-12 с применяются в высокоскорост­ной фотографии, а одномодовые Т. л. в  голографич.  устройствах  регистра­ции  быстропротекающих  процессов (см. Голография). л. на стекле с Nd применяются для иссле­дования  термоядерной  плазмы  (см. Управляемый  термоядерный синтез). Развитие  методов  формирования  ко­ротких  и  сверхкоротких  импульсов привело  к  открытию  нового  класса оптич. явлений, таких,  как самофоку­сировка  света,  вынужденное  рассеяние света,  параметрич.  преобразование частоты света (см. Нелинейная оптика).

Создание мощных Т. п. требует обес­печения миним. термич. деформаций активных элементов. Разработаны спец. атермальные лазерные стёкла, и используются кристаллы с большими теплопроводностью (напр., иттриево-алюминиевый гранат, александрит), фотохим. и лучевой стойкостью. Наибольшей лучевой стойкостью обла­дает Т. л. на неодимовом стекле.

•  Справочник  по  лазерам,  пер.  с англ., под ред.  , т.  1, ч.  2, М., 1978, гл. 11—15; Лазерные фосфатные стек­ла, под ред. , М., 1980.

.

ТЕКСТУРА (от лат. textura — ткань, связь, строение), преимущественная ориентация крист. зёрен в поликри­сталлах или молекул в аморфных телах, жидких кристаллах, полимерах, приводящая к анизотропии св-в мате­риалов. Т. может возникнуть в про­цессе формирования под действием упругих напряжений, тепловых воз­действий, электрич. и магн. полей и др. и при сочетании этих факторов (напр., термомеханич. и термомагн. обработки материалов). Различают осе­вые Т. с предпочтительной ориента­цией относительно одного направле­ния (ось Т.), плоские Т. с ориентацией относительно плоскости (плоскость Т.). Т. наз. полными при наличии плос­кости и выделенной оси Т. Возможно образование сложной Т. с неск. ви­дами ориентации. В Т. обычно не бывает ориентации всех элементов. Существует разброс ориентации отно­сительно выделенных осей и плоско­стей. Распределение ориентации ха­рактеризуют функцией распределения по углам, определяемым рентгеногра­фически. Распространены также оптич. методы изучения Т.

Т. образуются при массовой кри­сталлизации, эпитаксиальном нара­щивании (см. Эпитаксия), адсорбции, фазовых переходах, вакуумном и электролитич. осаждении, при кристалли­зации и деформации полимерных мате­риалов, при отливках, протяжке, про-