Цезієвий лазер.
Схема цезієвого генератора
На рис. наведена схема цезієвого лазера, за допомогою якого вдалося одержати безперервну генерацію на переході 7,18 мк. Лампа накачування являла собою безелектродну гелієву газорозрядну трубку 4, що працює на частоті 15 МГц потужністю 800 Вт. У резонаторі застосоване диференціальне відкачування для запобігання дії парів цезія на вакуумні ущільнення, що ізолюють систему від атмосфери.
Цезій у газоподібному стані при температурі 98° К подається у об'ємний резонатор довжиною 92 см; відпрацьований цезій видаляється насосом 1. На кінцях об'ємного резонатора розташовані вікна з фтористого барію, прозорого для інфрачервоних променів. Через одне вікно 2 виходить промінь, випромінюваний квантовим генератором, через вікно 3 контролюють роботу генератора і юстирування променя.
Прилад дає випромінювання, що має надзвичайно високу когерентність (ширина смуги не більше 0,003 Гц) з шириною променя порядку 7'. Вихідна потужність дорівнює приблизно 1 мВт у кожному пучку. Використовуючи удосконалену імпульсну лампу високої потужності, можна одержати у цезієвому імпульсному генераторі вихідну потужність порядку 1 Вт.
Пошуки нових матеріалів, які могли б служити активною речовиною у квантових генераторах світла, привели до створення лазерів на рідких речовинах. Охолодження генератора у лазерів на рідинах полегшується можливістю циркуляції робочої рідини.
Головною ж особливістю лазера на рідкому тілі є можливість одержання великих потужностей випромінювання при відносно невеликій потужності підкачування. У рідких лазерах можна змінювати частоту шляхом швидкого введення у рідину іншого домішуваного матеріалу.
Іонний лазер.
Робочими речовинами в цих газових лазерах є сильно іонізовані інертні гази (Хе ксенон, Кr криптон, Аr аргон, Ne неон), а також іони Р (фосфору), S (сіри) і С1 (хлора). У іонних газових лазерах лазерні переході відбуваються між рівнями іонізованих атомів, причому ступінь іонізації може бути дуже великим.
Т. я. перш ніж порушити іонні рівні потрібно спочатку іонізувати нейтральні атоми, іонні лазери вимагають для своєї роботи пропускання черев газ дуже великих струмів щільністю до декілька тис. А/см2. Струм пропускають через газ, поміщений в тонкий (діаметром ~5 мм) довгий капіляр. Капіляр охолоджується, в для збільшення концентрації електронів в центрі капіляра створюють подовжнє магнітне поле. Таке поле стискає розряд в капілярі і не дає йому стосуватися стінок. Поле створюється або соленоїдом, або постійними магнітами.
Зважаючи на високу щільність струму для виготовлення газорозрядних трубок іонних лазерів застосовуються металокерамічні конструкції або трубки з берилієвої кераміки, що володіють високою теплопровідністю. Ккд іонних лазерів не перевищує 0,01%. В області видимого світла порівняно високою потужністю в безперервному режимі володіють аргонові лазери. Аргоновий іонний лазер генерує випромінювання з l = 0,5145 мкм (зелений промінь) потужністю до декількох десятків Вт. Він застосовується в технології обробки твердих матеріалів, при фізичних дослідженнях, в оптичних лініях зв'язку, при оптичній локації штучних супутників Землі.
Іонний лазер на суміші іонів аргону і криптону володіє здатністю перебудовуватися по довжині хвилі (зміною дзеркал) у всьому видимому діапазоні. Він випромінює потужність до 0,1 Вт на хвилях 0,4880 мкм (синій), 0,5145 мкм (зелений), 0,5682 мкм (жовтий) і 0,6471 мкм (червоний промінь).
Іонні лазери є найпотужнішими джерелами когерентного світла у видимому і ультрафіолетовому діапазонах. Такий лазер може пропалювати в металі отвори, його випромінювання можна використовувати для генерації короткохвильових оптичних гармонік). Головна трудність створення іонних лазерів - руйнування капіляра. Із-за бомбардування його стінок електронами і іонами в потужному розряді стінки капіляру виснажуються, покриваються тріщинами і капіляр руйнується.
Рис. 5. Схема лазера на аргоне: 1 — окна под углом Брюстера; 2 — катод; 3 — система охлаждения; 4 — керамический капилляр; 5 — обмотка соленоида; 6 — анод; 7 — обводной канал