15. Гелий-неоновый лазер

Рабочее вещество – атомы неона (Ne). Используется электрическая накачка: через газоразрядную трубку идет поток электронов; при столкновении быстрых электронов с атомами неона последние возбуждаются и их электроны переходят на верхние энергетические уровни. Однако для атомов неона прямая накачка электронным ударом оказалась недостаточно эффективной. Чтобы ускорить передачу энергии, к неону добавлен гелий (He).

Схема накачки показана на рисунке слева В результате столкновений с электронами атомы гелия переходят с основного уровня на уровень 2S. Эти возбуждённые атомы гелия сталкиваются с атомами неона и отдают им запасенную энергию. В результате атомы неона переходят с основного уровня на уровень , который близко расположен к уровню 2S гелия. В резуль-тате на уровне неона создается значительная насе-лённость. В то же время, уровень населен мало, поскольку он быстро очи-щается благодаря спон-танным переходам на нижележащие уровни. На переходе возни-кает инверсная населенность. Переход атома неона с верхнего уровня на ниж-ний уровень приводит к лазерному излучению с длиной волны мкм, что соответствует красному свету.

15. Лазер на парах меди

Отличительной чертой лазера на самоограниченных переходах (на парах металлов) является метастабильный нижний лазерный уровень.

Обычно такая ситуация возникает в случае нейтральных или ионизованых паров металлов.

Лазеры на самоограниченных переходах фундаментально работают исключительно в импульсном режиме, причем длительность импульса определяется заполнением нижнего лазерного уровня, а интервал между импульсами – временем его релаксации.

Л азер на парах меди:

Квантовая схема лазера на парах меди реализована по инверсной трехуровневой схеме. Обращает на себя внимание высокий квантовый КПД, достигающий 70 процентов.

Нижние лазерные уровни 2D3/2 и 2D5/2 являются метастабильными, освобождение которых просходит достаточно медленно, как следствие:

Лазер на парах меди является лазером на самоограниченных переходах, позволяющих ему работать только в импульсном режиме.

П осле заполнения нижних лазерных уровней инверсная населенность пропадает и происходит срыв генерации

15. Ионные лазеры (на примере аргонового)

Ионные лазеры обладают более энргетическими переходами, поскольку электрон, совершает лазерные переходы не в поле заряда е, а в поле заряда N*e, где N-степень ионизации.

Выделяют лазеры на ионах благородных газов и лазеры на ионизованых парах металлов.

Схема уровней иона аргона. Наиболее значимы линии на 448 и 514.5 нм.

22)Энергетические уровни и конфигурация колебаний молекулы со2.

М олекула может вращаться вокруг центра масс и колебаться различными способами. Обеим формам движения присущи дополнительные уровни энергии. Переходам между колебательными и вращательными уровнями соответствуют в общем случае меньшие по сравнению с электронными уровни разности энергии. Спектральные линии такого излучения обычно лежат в инфракрасной области и даже в диапазоне микроволн. Известно много лазеров, активной средой в которых являются молекулярные газы и их смеси.

Молекулярный лазер на СО2 до сих пор остается одним из самых распространенных среди газовых лазеров и особенно широко используется в лазерных технологиях. Этот лазер работает на вынужденных переходах между колебательными уровнями молекулы углекислого газа.

Использование активной среды на основе чистого СО2 не позволяет получить хорошие лазерные характеристики. Это связано с невысокой эффективностью процессов возбуждения и поддержанием инверсии населенностей между уровнями E5, E4, E3 молекулы СО2

Резкий рост показателей СО2лазера был достигнут введением в состав смеси N2 и Не. Молекула N2 имеет колебательный энергетический уровень = 1, почти точно совпадающий с уровнем E5 (001) молекулы СО2.

Добавка гелия или паров воды улучшает освобождение нижнего лазерного уровня.

Типы СО2 лазеров:

- Отпаянные лазеры.

- Лазеры с медленной продольной прокачкой

- Лазеры с быстрой продольной прокачкой?

- Лазеры с поперечной прокачкой.

- Лазеры атмосферного давления с поперечным возбуждением

- СЛЭБ-лазеры.