3. Твердотельные лазеры.

• Синтетический рубин: Al₂O₃ активированный хромом  = 0,69мкм.

• Стекло с добавлением неодима  = 1,068мкм

• Алюмоиттриевый гранат  = 1,06мкм (добавление неодима)

Накачка только оптическая.

F₁

F₂

Рис. 29

Рубин:

Е₄

Е₃

Рубин: Хром ~

Е₂

КПД ~ 2% Р_ген ~ 1Вт

ИАГ: неодим ~ 3%

КПД ~ 2% Р_вых ~ 10÷200Вт

 h

Е₁

4. Жидкостные лазеры.

Сочетают преимущества твердотельных и газовых, возможность высокой концентрации активных центров и высокая оптическая однородность.

Среда: водные и спиртовые растворы органических красителей (редкоземельных элементов, хелаты).

Накачка только оптическая. Активная среда прокачивается (для предотвращения перегрева и замены активного вещества). Большая ширина спектр полосы позволяет регулировать  (  10¹³Гц).

Отражающая дифракционная решетка

П.П.З.

Рис.31

5.Полупроводниковые лазеры.

Е

Зона проводимости

Е

Валентная зона

Рис. 32

Излучение возникает при рекомбинации электрона из зоны проводимости и дырки из валентной зоны. Отдаваемая энергия может быть излучена в виде фотона ΔE=hv. Инверсная населенность: число электронов в ЗП превышает число электронов в ВЗ.

Активной средой является р-н переход. Электроны заполняют состояния, примыкающие к нижнему краю ЗП, дырки – состояния, примыкающие к верхнему краю ВЗ.

GaAs -  = 0,84, CdS -  = 0,495мкм (при нормальной температуре).

PbSe -  = 8,5мкм

Р

+

n

−

Рис.33

Арсениды галлия, индия. Селениды галлия, кадмия, свинца. Антимониды галлия, индия. Фосфиды, теллуриды.

4 способа накачки:

1. Инжекция электронов и дырок через р-н-переход (токовая накачка).

2-Оптическая накачка – редко, т.к. Полупроводник имеет большой коэффициент поглощения.

3-Накачка электронным пучком. Пучок электронов с Е  20кЭв направляется на р-н переход (но не 300 кЭв).

4-Ударная ионизация. Между двумя областями – тонкий слой с высоким сопротивлением. При определенном напряжении слой пробивается и появляются лишние носители тока.

6. Режимы работы и применение лазеров.

а) Стационарный режим. Система накачки непрерывно вводит энергию. Излучение непрерывно.

б) Импульсный режим свободной генерации.

Электронный оптический затвор:

П₁

Я.П.

Я.К.

П₂

- Ячейка Поккельса: Эффект Поккельса наблюдается в кристаллах, не обладающих центром симметрии. При напряжениях порядка 10⁴10⁵В поворот плоскости поляризации на 90.

• Ячейка Керра: многие изотропные вещества при введении в постоянное электрическое поле становятся анизотропными (оптически). В основном жидкости и газы (нитробензол, хлороформ и др.) Нитробензол: d = 1мм,l = 5см, U = 1500В,  = /2.

• Эффект Фарадея: Вращение плоскости поляризации света в магнитном поле.

Время переключения до 10^-9с.

А кустооптический затвор:

Рис. 36

в) Режим гигантских импульсов

При закрытом затворе создается чрезвычайно высокая инверсная населенность. Открывается затвор, бурное высвечивание  до 10^-8сек , Р_вых до 10¹⁰Вт.

Список литературы.

1. Ишанин Г.Г. и др. Источники и приемники излучения. Учебник для ВУЗов. М: Наука, 1995.

2. Ишанин Г.Г., Мальцева Н.К., Мусяков В.Л. Источники и приёмники излучения. Пособие по решению задач. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2006 – 85 с.

3. Козелкин В.В. и др. Основы инфракрасной техники. Учебник для техникумов. М: Наука, 1990.

4. О.Ермаков. Прикладная оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004.

5. Э.Розеншер, Б.Винтер. Оптоэлектроника. М.: Техносфера, 2004 г.