Расчет полупроводникового лазера

5.6 Средства индивидуальной защиты

Конструкция защитных очков  должна соответствовать требованиям  ГОСТ 12.4.013-75 и ГОСТ 12.4.003-74. Светофильтры защитных очков должны обеспечивать снижение интенсивности облучения  глаз до безопасной величины. Необходимо на светофильтрах или оправе очков  указывать их спектральную характеристику и оптическую плотность. При работе лазера должны использоваться только такие средства защиты работающих, на которые имеется нормативно-техническая документация.

6.7 Контроль за состоянием производственной среды

Для дозиметрического контроля лазерного излучения применяются  переносные измерители, определяющие мощность непрерывного и энергию импульсного излучения. Измерение излучения проводится в пространстве, где возможно облучение глаз и кожи работающего в процессе выполнения производственных и лечебных операций. При этом следует учитывать условия работы лазеров и вид выполняемых технологических или медицинских операций. Для получения энергетической характеристики лазерного излучения измерения проводят в ряде точек рабочей зоны (на уровне глаз и рук работающих и в местах пребывания людей). Изменяя положения детектора измерительного прибора относительно источника излучения, находят максимальную величину излучения. Измерения интенсивности лазерного излучения и других сопутствующих факторов на рабочих местах рекомендуется проводить при вводе в эксплуатацию лазеров, изменении технологии и при проведении текущего санитарно-гигиенического контроля. Уровень шума измеряется по ГОСТ 20445-75 и оценивается по ГОСТ 12.1.003-76. Анализ воздушной среды рабочей зоны на содержание вредных веществ проводится по ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-76.

 

 

 

 

 

6 Расчет основных показателей СО₂ лазера

Основными параметрами характеризующие  СО2 лазера, является выделяемая энергия  излучения Еn, длительности импульса генерации и возможная частота повторения импульсов излучения fn. Средняя мощность излучения в импульсе при этом составит:

.

Энергия импульса лазерного  излучения определяется возможными удельными энерговкладами, объемом  активной среды и плотностью газа и определяется по формуле:

Рассчитаем эти величины:

Учитывая, что  .

 

 

Также произведем расчет  КПД тлеющего разряда:

Учитывая, что h=0.05 , p=5 , r=12 см , E=200 Дж , u=4000 В ,v=0.1 м3, k=0.5.

 

Поскольку свободные электроны  в плазме имеют ограниченное время  жизни, для поддержания квазистационарной  концентрации электронов требуется  определенная частота повторения импульсов. Основными процессами, приводящими  к гибели свободных электронов в  условиях непрерывного CO2-лазера, являются электрон-ионная рекомбинация и образование  отрицательных ионов. Времена жизни, определяемые этими процессами, лежат  в пределах от 10 до 100 мкс, а частоты повторения импульсов – от 10 до 100 кГц.

Критический угол разъюстировки  зеркал резонатора определяется зависимостью:

 

Где                           -число зон Френеля;

                 - безразмерная величина, определяемая конфигурацией резонатора;

p-расстояние от торца  кювета до зеркала, причем                        .

Критический угол разъюстировки зеркал резонатора для параметров резонатора                      , l=80 см,            составит:

.

Расстояние между двумя соседними  резонансными пиками резонансной кривой                           Мгц, при L=R=100 см.

Ширина спектральной линии  излучения лазера 

определяется также по эмпирической зависимости  и выражается в мегагерцах                                мГц

Ширина доплеровски уширенной  спектральной линии:

МГц.

Расходимость излучения  основной моды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение 

В данном курсовом проекте  представлены теоретические сведения о газовых лазерах. В ходе выполнения проекта были описаны физические основы газовых лазеров:

- был изучен принцип работы квантового генератора;

- были изучены устройство и принцип работы СО2-лазера;

- были рассмотрены виды  газовых разрядов, используемые  в лазерах на углекислом газе;

- были рассмотрены виды  резонаторов используемых в высокомощных  газовых лазерах;

- были сравнены устойчивые и неустойчивые виды резонаторов.

-была изучена документация  по техники безопасности при  работе с лазерами

Также были проведены расчеты параметров высокомощного СО2-лазера:

- выделяемая энергия излучения ;

- средняя мощность излучения в импульсе();

- КПД тлеющего разряда();

- критический угол разъюстировки зеркал резонатора( );

- расстояние между двумя соседними резонансными пиками резонансной - кривой (                мГц);

- ширина спектральной линии излучения лазера (               мГц);

- ширина доплеровски уширенной спектральной линии                            ы(              вв       ы мГц);

- расходимость излучения  основной моды (                 ) .

В ходе проектирование была достигнута цель данного проекта  и решены поставленные перед нами задачи.

 

 

 

Список источников

 

1. "Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров"  № 2392-81.
2. Методические рекомендации "Гигиена труда при работе с лазерами".
3. ГОСТ 24713-81 "Методы измерений параметров лазерного излучения. Классификация".
4. ГОСТ 24714-81 "Лазеры. Методы измерения параметров излучения. Общие положения".
5. ГОСТ 12.1.040-83 "Лазерная безопасность. Общие положения";
6. ГОСТ 12.1.031-81 "Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения".
7. А.А. Веденов «Физика электроразрядных СО₂-лазеров», – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 122 с.
8. В. Бруннер «Справочник по лазерной технике: пер. с нем.» – М.: Энергоатомиздат, 1991. - 544с.
9. Ю. В. Байбородин. «Основы лазерной техники.» К.: Головное издательство, 1988. – 383 с.
10. Б. Р. Белостоцкий «Основы лазерной техники.» М.: Советское радио, 1972.
11. Ю.С. Протасов, С.Н. Чувашев «Физическая электроника газоразрядных устройств»
12. Федоров Б. Ф. «Лазеры. Основы устройства и применение.» – М.: ДОСААФ, 1988.- 190 с.
13. Федоров Б. Ф. «Оптические квантовые генераторы.» – М.: Энергия, 1966 – 88 с.
14. Хьюстис Д.Л. и др. «Газовые лазеры», 1989
15. Н.А. Яценко «Газовые лазеры с высокочастотным возбуждением»