27. Накачування за допомогою газового розряду та сортуванням частинок.

Накачування за допомогою газового розряду. Застосовується в газорозрядних лазерах, де збудження активних атомів і молекул здійснюється за рахунок непружних зіткненні, таких, що приводять до обміну енергією частинок (вільних електронів, атомів, молекул, іонів) в хмарі газового розряду.

Сортування частинок. Використовується в пучкових мазерах. Молекули робочої речовини, що знаходяться в термодинамічній рівновазі в основному і збудженому станах просторово розділяють так, щоб в робочий об'єм потрапляли тільки збуджені молекули. Незбуджені молекули виводяться з робочого пучка. Таке розділення можливе унаслідок того, що деякі молекули, що знаходяться в основному і збудженому станах, по-різному реагують із зовнішніми електричним і магнітним полями.

28. Інжекція неосновних носіїв заряду через р-n перехід, Збудження частинками високих енергій.

Інжекція неосновних носіїв заряду через р-п перехід. Застосовується в напівпровідникових інжекційних лазерах і дозволяє безпосередньо, без проміжних процесів, перетворювати електричну енергію джерела в когерентне електромагнітне випромінювання лазера. Характерні процеси дифузії і дрейфу носіїв заряду в напівпровідникових гомо- і гетеро- р-n переходах, зміщених в прямому напрямі.

Збудження частинками високих енергій (наприклад прискореними електронами). Використовується в напівпровідникових лазерах з електронною накачкою. Пучок заздалегідь прискорених електронів (β-частинок) прямує на робочу мішень з активної речовини, викликаючи збудження і іонізацію активних центрів.

29. Дворівнева система інверсної населеності.

30. Чотирьохрівнева система інверсної населеності.

31. Трирівнева система інверсної населеності.

32. Загальні моменти, що стосуються заселеності енергетичних рівнів.

Слід зазначити деякі моменти стосовні як до трьохрівневих схем так і до чотирьохрівневих.

1. Для виключення термічного заселення необхідно, щоб енергетичні відстані між рівнями Е4-Е3 і E2-E1 були більші kT, але не дуже великими, бо тоді більша частина енергії накачки витрачатиметься безкорисно.

2. При оптичному накачуванні, коли джерело накачування випромінює в широкій області спектру, необхідно, щоб верхній рівень Е2 (або система рівнів) був достатньо широким. Це потрібно для повного використання випромінювання накачки.

3. Для виключення самопоглинання, що приводить до переходів Е1→Е2 і E3→E4 бажано, щоб процеси релаксації здійснювалися за рахунок неоптичних (безвипромінюючих) переходів.

4. Час життя на верхньому лазерному рівні Е3 повинен визначатися випромінювальними процесами, а вірогідність безвипромінюючих переходів з цього рівня повинна бути мінімальною.

33. Що таке резонатор, частоти резонатора, моди?

Резонатором називають коливальну систему, в якій можливе накопичення енергії акустичних, механічних або електромагнітних коливань. Простим електромагнітним резонатором, вживаним в радіодіапазоні до частот декілька десятків мегагерц, є коливальний контур. В НВЧ-радіодіапазоні при частотах близько 10⁹-10¹¹ Гц (λ≈0,3 - 30 см) застосовують об'ємний резонатор - коливальну систему, що представляє собою порожниною з провідними стінками, всередині якої можуть збуджуватися електромагнітні коливання. У об'ємному резонаторі можуть збуджуватися коливання тільки певних довжин хвиль і певної структури, створюючі стоячу хвилю. Частоти цих коливань називаються резонансними або власними частотами резонатора, а коливання - власними коливаннями резонатора або модами.

Мода - це власний тип коливань резонатора. Мода резонатора є стаціонарною конфігурацією електромагнітного поля.