29. Твердотельные технологические лазеры. Конструкция, технические характеристики.

Активной средой явл. либо диэлектрический кристалл или активированное стекло. Активными центрами выступают примесные ионы- отн. к группе переходных Ме(ионы Cr, Nd). В переходных Ме есть незаполн-я хим-я оболочка. В них есть уровни с большим временем жизни. Накачка – оптическая, для нее используют криптоновые или ксеноновые лампы. Для работы в непрерывном режиме – криптоновые. Использ. криптоновый стержень Ø=1 см и длиной 10-30 см. Торцы полируются, и наносится на них слой Ме. λ=0,67 мкм.

1) Неодимовые лазеры Nd. Y₃Al₅O₁₂ – в кот. часть ионов иттрия заменена ионами неодима.

Параметры: в непрерывном режиме 500Вт; режим с модулированной добротностью мощ. до 50 МВт; η = 1-2 %.

Применение: для резки , сверления, сварки, распыления и др. Этот лазер излучает λ= 1,064 мкм.

2) Лазеры на неодимовом стекле.

Получаю стекло в котор. Добавлены атомы неодима. Ширина полосы в 30 раз шире. Эффективность накачки в 1,6 раза больше 1^го и

η>1^го. Частота импульсов f< 5 Гц это связано с тем что при накачке стекло нагревается и при частой накачке стекло трескается из-за внутренних напряжений. Е импульса = 100 кДж.

30. Газовые лазеры на углекислом газе. Конструкция, технические характеристики

Лазеры – усиление света вынужденным испусканием. Газовые лазеры активной средой яв-ся газ, или смесь газа, или смесь газа в, которых присутствует пары Ме. В газах полости поглощения узкие. В них применяются чаще всего накачка электронным ударом в газовой среде зажигается тлеющий разряд Р=1Па-10Па. При горении происходит ионизация атомов молекул газа. Эти электроны и переводят атомы и молекулы газа в возбужденное состояние . эти атомы относятся к инертным газам. При горении разряда атома гелия, при столкновении с электронами переходят в возбужденное состояние.    В газоразрядных CO₂ -лазерах инверсия населённостей также достигается возбуждением молекул электронным ударом и резонансной передачей возбуждения. Для передачи энергии возбуждения служат молекулы азота N₂, возбуждаемые, в свою очередь, электронным ударом. Обычно в условиях тлеющего разряда около 90% молекул азота переходит в возбуждённое состояние, время жизни которого очень велико. Молекулярный азот хорошо аккумулирует энергию возбуждения и легко передаёт её молекулам CO₂ в процессе неупругих соударений. Высокая инверсия населённостей достигается при добавлении в разрядную смесь Не, который, во-первых, облегчает условия возникновения разряда и, во-вторых, в силу своей высокой теплопроводности охлаждает разряд и способствует опустошению нижних лазерных уровней молекулы CO₂. Эффективное возбуждение СО₂-лазеров может быть достигнуто химическими или газодинамическими методами.  обладают большим кпд, достигающим 15—20% (возможно достижение кпд 40%).

31. Методы увеличения мощности лазеров на углекислом газе.

 Для получения больших мощностей (несколько квт) в непрерывном режиме газ прогоняют через трубку с большой скоростью и разряд происходит в сверхзвуковом потоке. Для того чтобы избежать потерь дорогостоящего Не, газовая смесь циркулирует по замкнутому контуру. Возбуждение электронным ударом производится либо в резонаторе, либо непосредственно перед поступлением смеси в резонатор. В лучших приборах практически все молекулы CO₂, влетающие в резонатор, уже возбуждены и за время пролёта через резонатор отдают энергию возбуждения в виде кванта излучения.Для повышения мощности излучения непрерывных СО2-лазеров — свыше десяти киловатт — требуется разряд иного типа, свободный от ограничений,— сильноточный несамостоятельный разряд. В таком разряде нужная концентрация свободных электронов создается внешним источником ионизации (электронный пучок, и др.), а приложенное электрическое поле создает лишь направленное движение зарядов, причем, меняя напряженность поля, можно добиться того, чтобы средняя энергия электронов стала оптимальной для возбуждения лазерных молекул. В этих условиях реализуется максимальная эффективность преобразования энергии электрического тока в энергию возбуждения активной среды и, соответственно, максимальный кпд лазера.