Розрахунок просторових та енергетичних характеристик KrF лазера - Контрольная работа

Лазер - пристрій для генерування або підсилення монохроматичного світла, створення вузького пучка світла, здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання і створювати винятково велику густину потужності випромінювання при фокусуванні (108 Вт/см? для високоенергетичних лазерів). Лазер працює за принципом, аналогічним принципові роботи мазера. Лазери використовуються для звязку (лазерний промінь може переносити набагато більше інформації, ніж радіохвилі), різання, пропалювання отворів, зварювання, спостереження за супутниками, медичних і біологічних досліджень і в хірургії.Роботи М.Г.Басова з накачування рідкого ксенону потужним електронним пучком відіграли вирішальну роль у створенні ексимерних лазерів - вперше була реалізована лазерна генерація безпосередньо на фотодисоціативному переході. Під ексиплексами у фотохімії звичайно розуміють хімічні сполуки (комплекси), які стійкі в електронно-збудженому стані і легко розпадаються (дисоціюють) в основному стані. Робочою частинкою ексимерного лазера є молекули-димери деяких благородних газів та їх галоїдів, які можуть існувати стабільно лише в збудженому стані. В основному стані благородні гази, як правило, не утворюють хімічних сполук (за винятком ХЕРГ), оскільки їх електронна оболонка заповнена. Генерація в ексимерних лазерах відбувається на фотодисоціативних переходах зі збудженого, звязаного, стану в основний.Звертаючись до механізмів збудження, зазначимо, що електричне збудження приводить, переважно, до утворення збуджених атомів та іонів Kr. Збуджений атом Kr може реагувати з молекулою F2 за такою схемою реакції: Kr F2 > (KRF)* F (2.1) Використовуючи розглянуту вище аналогію між збудженими атомами інертного газу й атомами лужних металів, можна відразу припустити, що швидкість реакції (34) буде сумірна зі швидкістю реакції між Rb (атом лужного металу, що відповідає Kr) і молекулою F2. Зазначимо, що для одночасного виконання законів збереження енергії та імпульсу рекомбінація двох іонів повинна протікати при трикратному зіткненні: F- Kr М > (KRF)* М де М - атом буферного газу (як правило, гелій). Через велику відстань взаємодії двох іонів така реакція йде з дуже великою швидкістю, якщо тиск буферного газу достатньо великий.Використання кераміки в якості конструкційного матеріалу лазерної головки KRF-лазерів дозволило авторам збільшити час життя газової суміші до 12* імпульсів при одній газовій заправці, використовуючи тільки інжекцію . Удосконалена газодинамічна система цього лазера, що забезпечує швидкість прокачування газу між електродами V до 50 м/с, робить його привабливим для створення потужних, компактних ексимерних лазерів, призначених для використання в різних технологічних процесах. В на XECL-лазері досягнута середня потужність 420 Вт при частоті проходження імпульсів 500 Гц, проте максимальна отримана середня потужність на KRF-лазері становила лише 350 Вт, т. к. при f > 400 Гц спостерігалося різке зниження енергії в імпульсі. Показано, що ріст середньої потужності в лазері спостерігається при збільшенні частоти дослідження імпульсів аж до 620 Гц - частота, при якій досягається максимальна для даного класу лазерів середня потужність випромінювання 630 Вт. (12* імпульсів), при цьому нестабільність генерації від імпульсу до імпульса становить ~ 2%.Параметри KRF лазера Розраховуємо узагальнені параметри резонатора: Рис. Визначаємо величину зміщення перетяжки від центра резонатора, для чого визначаємо спочатку параметри і u: Визначаємо мінімальний розмір каустика (розмір перетяжки) , визначивши спочатку параметр : Знаходимо розміри світлової плями на обох дзеркалах резонатора W(Z): Визначаємо діаметр газорозрядного капіляра (кювети): Розраховую спектральні характеристики резонатора: Розраховую частоту n0: Розраховую ширину спектральної лінії резонатора Dnp, враховуючи сумарні втрати BS: Розраховую відстань між сусідніми частотами резонатора Dn: Розраховую ширину спектральної лінії випромінювання лазера DNN: Розраховую допплерівську ширину лінії підсилення DND Розраховуємо число Френеля : Розраховуємо дифракційні втрати : Розрахувати втрати на дзеркалах : Розрахувати сумарні втрати : Розрахувати поріг генерації : Розрахувати густину струму потужності насичення : Розрахувати площу поперечного перерізу капіляра : Розрахувати потужність вхідного випромінювання лазера : Розрахувати ККД резонатора : Рис.У даній роботі ми розглянули ексимерний лазер KRF. Розглянули енергетичну діаграму KRF - лазера. Таким чином, у роботі показано, що при використанні компактного газодинамічного контуру (при ретельній оптимізації складу газової суміші KRF-лазера), а також виборі типу схеми збудження розряду і умов прокачки газової суміші можна досягти рекордної для даного класу лазерів середньої потужності (більше 600 Вт).

Зміст

Вступ

1. Ексимерні лазери

2. Основні параметр і характеристики KRF - лазера

3. Компактний KRF-лазер потужністю 600 Вт

4. Розрахунок просторових та енергетичних характеристик KRF лазера

Висновок

Список використаної літератури лазер ексимерний басов інверсний