4. Перестройка длины волны генерации

Ar(-Kr) лазеры за счёт большого количества неселективно заселяемых (ступенчатым электронным возбуждением - см. 2.2) ВРУ (порядка 10¹) могут с большим или меньшим успехом генерировать десятки различных (но строго фиксированных, т.к. ν_ij=(E_i^** -E_j^*)/h) длин волн. Хотя эффект конкуренции переходов (аналогично «красному» и ИК излучению в He-Ne лазера) наиболее заметен только на общих ВРУ, для получения спектрально чистого излучения производители часто оснащают Ar (и Kr) лазеры хроматическим резонатором. Последний использует, как правило, призму Литтрова в качестве «глухого» зеркала, поворот которой (червячной передачей или микрометрическим винтом) обеспечивает точную юстировку резонатора только для одной длины волны - за счет автоколимационного хода лучей. Естественно, что передняя (обращенная к разряду) грань призмы Литтрова скошена под углом Брюстера (для уменьшения потерь на отражение (для «средней» длины волны генерируемого излучения).

В наиболее дешёвых малогабаритных конструкциях перестройка хроматического резонатора осуществляется вручную, а в лазерах средней и, особенно, повышенной мощности этот процесс может производиться автоматизировано.

Как следует из табл. 1 (и других, более полных таблиц спектральных линий - см. табл.2) воспроизводимость генерируемых длин волн (независимо от точности юстировки призмы Литтрова) лучше 1 пм, в силу чего они могут эффективно использоваться как многочисленные реперы в видимой (A_r⁺, K_r⁺ лазеры), УФ (0,27-0,36 мкм для A_r⁺⁺ лазера) и ближней ИК (K_r⁺ лазер) областях для калибровки спектральных приборов и, главное, контроля «линейности» их шкалы. Это существенно лучше (но гораздо дороже), чем использованием стандартных спектральных ламп – по крайней мере, все измерения выполняются с одной установки (отсутствуют погрешности юстировки при смене ламп), а относительная ширина линии Δν/ν₀ ≈ 4·10⁹Гц/3·10¹⁴Гц ≈ 10^-5 соответствует условию квазимонохроматичности не только призменных монохроматоров, но и приборов с дифракционными решётками.

В случае необходимости частота A_r⁺ лазера может быть стабилизирована (по крайней мере - на линии 514,6734662 нм) с помощью внутренней нелинейно поглощающей ячейки с парами I₂¹²⁷ с точностью не хуже 1,3*10^-9.

Практическая часть: устройство лазера 35 KAP 431-230 фирмы «Melles Griot», технические характеристики которого приведены в таблице ниже:

Гарантированные характеристики выходной мощности
488 nm 514 nm 568 nm 647 nm	20 mW 10 mW 20 mW 20 mW
Характеристики пучка
Длина волны Выходная мощность Активный газ Мода M2<1.2 Длина когерентности Диаметр пучка (1/e2) Расходимость (1/e2) (мрад) Поляризация Стабильность мощности Изменение расходимости	476–676nm 4–20mW Argon/Krypton TEM00 <1.2 ~10 cm 0.70  ± 5%mm 1.1  ± 5% Линейная (вертикальная ± 5°) >250:1 ±0.5% за 2 часа <30 мкрад/°C

Схема и внешний вид лазера показаны на рис. 4 и 5 соответственно.

Рис.4

Рис.5