2. Газовий лазер на суміші He-Ne.

У квантових генераторах світла на газових сумішах використовується тліючий електричний розряд. Найбільш поширеною є суміш гелію і неону. У цій суміші можна забезпечити ефект генерації світла на кількох довжинах хвиль у інфрачервоній ділянці спектра.

Перший квантовий генератор на гелії і неоні був запропонований у США Алі Джаваном у 1959 р. Він являв собою трубку з газовою сумішшю гелію (під тиском 1 мм рт. ст.) і неону (під тиском 0,1 мм рт. ст.). На кінцях трубка мала плоскопаралельні напівпрозорі дзеркала.

За допомогою звичайного генератора, який генерує коливання з частотою 30 МГц, у газовій суміші створюється електричний розряд, який призводить до збудження атомів гелію з основного рівня на рівень 2³S ( рис. 26).

Збуджені атоми гелію стикаються з атомами неону і, передавши їм свою енергію, повертаються у основний стан.

Стикаючись з атомами гелію, атоми неону пе­реходять головним чином на рівень 2S, а не на 2Р і 1S. У результаті інверсії населеності рівнів 2S і 2Р відбувається індуковане випромінювання.

Рівень 2S складається з чотирьох, а рівень 2Р — з де­сяти підрівнів, тому можливі 30 переходів з підрівнів 2S на підрівні 2Р, які лежать у інфрачервоній області спектра. Проте, тільки 5 переходів відбуваються при індукованому випромінюванні.

Схема газового лазера на суміші неону і гелію показана на рис. 27, а на рис. 28 наведено зовнішній вигляд газового квантового генератора.

В результаті газового розряду атоми неону безперервно переходять на відповідний рівень збудження, що необхідно для квантової генерації безперервного променя. Промінь нагромаджує інтенсивність і набуває потрібної когерентності у процесі багаторазового відбивання від обох кінців трубки.

На кінцях трубки всередині системи розташовані плоскі дзеркала, які (можна настроювати паралельно з точністю до кількох кутових секунд. Сильфони на краях системи, на яких закріпле­ні дзеркала, служать для юстирування дзеркал. Дзеркала сферичної форми дозволяють значно легше настроювати систему і забезпечують більшу ефективність в одержанні когерентного випромінювання, ніж плоскі. Перестроювання положення дзеркал у межах кількох кутових хвилин не приводить до помітної зміни вихідної потужності. Величина повної зміни кута дзеркал між точками, що відповідають зменшенню потужності вдвічі порівняно з максимальною, становить близько половини градуса. Максимальний коефіцієнт відбивання дзеркал для випромінювання, що генерує, досягав 99%.

В описаному газовому лазері використовувалась на­повнена сумішшю неону і гелію трубка довжиною 1 м з внутрішнім діаметром 1,5 см. Як джерело підкачування застосовувався високочастотний генератор з частотою 30 МГц і потужністю 50 Вт. Газовий лазер давав вихідну потужність близько 15 мВт.

Рис. 27. Схема газового лазера на суміші Ge і Ne гелію: 1,4 — відбивальні торцеві пластини; 2— болт для встановлення кута нахилу пластини; 3— газова суміш; 5—генератор радіочастоти.

Рис. 38. Зовнішній вигляд газового квантового генератора