коэ / коэ экз / КОЭ презентации и какая-то теория / KOE-05_-_Lazery
.pdf
1
Газовые
лазеры
2 
Газовые лазеры
3 |
|
|
|
|
Газовые разряды в лазерах |
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
Несамостоятельный разряд - ионизация производится |
|
||||||
|
|
внешним воздействием |
|
|||||
|
Импульсный разряд - время нарастания (спада) импульса |
|
||||||
|
|
тока меньше характерного времени заселения |
|
|||||
|
|
|
иначе – квазистационарный разряд |
|
||||
|
|
|
инверсия населенности либо на фронте, либо на спаде импульса |
|
||||
|
|
|
|
|
тока |
|
|
|
|
Стационарный разряд |
|
|
|||||
|
|
|
|
дуговой |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
большие плотности тока до 1 кА/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
высокая эффективная температура газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
яркий шнур разряда |
|
|
|
|
|
|
|
|
высокая степень ионизации |
|
|
|
|
|
|
тлеющий |
|
|||
|
|
|
|
|
|
небольшие плотности тока порядка 10–5...10–1 А/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
низкая температура газа, примерно равная |
|
|
|
|
|
|
|
температуре окружающей среды |
|
||
|
|
|
|
|
|
слабая степень ионизации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Распределения частиц в газе |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
Электронная и ионная температура разные |
|||||
|
|
|
|
В газовом разряде заряженные частицы ускоряются |
||
|
|
|
|
Повышение средней температуры в результате упругих |
||
|
|
|
|
|
|
столкновений и перераспределения энергии |
Электроны легче, подвижней и сильно отличаются по массе от атомов
Ионы – наоборот Те >> Ти ≥ T
На Те влияет давление ↓, энергия ионизации ↑,
напряжение ↑ и диаметр трубки ↓
5 |
|
|
|
|
Процессы возбуждения |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e A e A * |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Прямое электронное возбуждение |
||||||||||
e A* e A * * |
|||||||||||
|
Ступенчатое электронное возбуждение: |
||||||||||
|
Ионизация электронным ударом: |
e A 2e A |
|||||||||
|
Девозбуждение и деионизация |
|
A * e A e |
||||||||
|
|
|
|
|
A e A E |
|
|
A * * e A * e |
|||
|
Резонансная передача возбуждения |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
A * B B * A E |
|
E |
EA* EB* |
kT |
||
|
Ионизация с перезарядкой |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
A B A ( B ) * E |
|||||
|
Ионизация Пеннинга |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
A * B A B e |
A * B A ( B ) * e |
|||||
|
Химические реакции |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
A BC |
AB * C |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
Вспомогательный газ и селективная передача
Энергии возбужденных состояний должны совпадать
отличие не более чем на kT
Состояние 1 было бы низшим возбужденным состоянием атома А
Между 1 и 0 нет разрешенных состояний
Время жизни атома А в возбужденном состоянии велико
уровень – метастабильный
больше среднего времени между столкновениями частиц рабочего и вспомогательного газа.
Система уровней рабочего газа В - четырехуровневая (в крайнем случае – трехуровневая)
7 |
|
Гелий-неоновый лазер |
||||||||
|
|
|||||||||
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ne+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21S |
|
|
|
|
3S |
(2p55s) |
|
||
|
|
|
|
|
2 |
|
||||
|
0 |
Передача |
3,39 мкм |
3P |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
5 |
||||
|
23S |
|
возбуждения |
2S |
(2p54p) |
|||||
|
1 |
|
|
2 |
|
2P |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2p53p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2p5 |
|
|
|
|
|
|
Электронный |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
удар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
(2p53s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диффузия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к стенкам |
|
|
1S |
0 |
|
|
|
1S |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
(1s2) |
|
|
|
(1s22s22p6) |
|
|
|
|
|
|
He |
|
|
|
Ne |
|
8
Лазер и интерференционное зеркало
9 
Гелий-неоновый лазер
10 
Гелий-неоновый лазер