6.2 Будова газового лазера показана на рис.6.1.

Будова газового лазера

Розглянемо коротко функціонування гелій-неонового лазера. Суміш газів Ne і He у відношенні 1:10 є в ньому активною речовиною. Цією сумішшю заповнена капілярна трубка 4 при р від 0,7 до 2 ГПа. На кінцях трубка розширена, і її кінці герметично закриті плоско паралельними пластинками 2, які розташовані під кутом Брюстера до вісі труби. Таке розташування пластинок забезпечує плоску поляризацію випромінювання лазера і зменшує втрати в ньому. Трубку встановлюють між двома дзеркалами 1,які утворюють активний оптичний резонанс. Ці дзеркала можуть бути вгнутими або плоскими. Для виходу випромінювання одне з дзеркал резонатора роблять частково прозорим. Збудження газу відбувається як під дією високочастотної, так і під дією постійної напруги. Для її підведення на трубу накладають або в неї впаюють електроди 3.

Енергетичні рівні лазера показано на рис. 6.2.

Енергетичні рівні лазера

Атоми гелію і неону мають близькі енергетичні рівні. Атоми гелію збуджуються при електричному розряді і переходять на метастабільний рівень2³S. Призіткнні ні вони передають свою енергію атомам неону. Атоми неону збуджуються метастабільного рівня 2S. Перехід 2S→2р дає інфрачервоне випромінювання. З рівня 2р атоми переходять на рівень 1S, що супроводжується червоним випромінюванням. З рівня 1S атоми повертаються у вихідний стан в результаті зіткнення з іншими атомами або стінками трубки.

Рівні 2S,2Р,1S є багатократні , тому випромінювання лазера здійснюється на багатьох червоних і інфрачервоних лініях. Щоб одержати випромінювання певної довжини хвилі, необхідно мати в резонаторі селективні дзеркала з високим коефіцієнтом відбиття для цієї довжини хвилі. Випромінювання, що виходить з трубки в напрямку її осі, багаторазово відбивається дзеркалами резонатора і, при проходженні через суміш газів, підсилюється. При цьому воно формується у вузький пучок , тобто є високо спрямованим. Розбіжність пучка , що виходить через частково прозоре дзеркало резонатора складає від 20″ до декількох мінут (в залежності від будови резонатора ). Кут розбіжності випромінювання можна визначити за формулою:

(6.2) де λ-довжина хвилі випромінювання;

l- довжина резонатора в мм.

Така мала розбіжність дозволяє передавальній оптичній системі спрямувати на відбивач практично все випромінювання лазера. Газовий лазер працює в безперервному режимі , тому його потужність відносно невелика і залежить від довжини трубки. При довжині трубки 25 см потужність випромінювання 2-3 мВт, а при довжині 1м потужність 25-36мВт. Потужність живлення лазера –декілька десятків Вт. Отже його ККД не перевищує 0,01%. Цей недолік компенсує висока спрямованість випромінювання. Газовий лазер не вимагає охолодження, що зручно для польових умов. Ширина випромінюваних ним ліній спектру мала (10 кГц ). У СД застосовують лазери з довжиною хвилі випромінювання 0,6328 мкм, тому що є фотоелементи, чутливі до цієї ділянки спектра , та атмосфера її мало поглинає.

Лекція 7.

Принцип дії напівпровідникових оптичних генераторів.

Напівпровідниковий лазер показано на рис 7.1:

а)енергетичні зони;

б)схематичний вигляд напівпровідникового лазера.

а). б).

рис7.1. Напівпровідниковий лазер