3.5. Газовые оптические
квантовые генераторы
Газовыми называются
генераторы, в которых активная среда находится в газовой фазе. В газовых средах
инверсия возникает на возбужденных состояниях изолированных атомов, ионов или
молекул. В этих условиях взаимодействие между частицами среды минимально,
поэтому линии спонтанного излучения очень узки (10-3-10-2А).
Ширина линии генерации газового ОКГ минимальна среди всех видов ОКГ, она
достигает 1 Гц.
Газовая среда обладает
гораздо большей оптической однородностью, поэтому в газовых ОКГ можно получить
наименьший угол расхождения пучка.
3.5.1. Особенности устройства
газовых ОКГ
Механическое наполнение
газового ОКГ. Зеркала крепятся в специальных головках,
механизм которых позволяет юстировать резонатор с необходимой точностью.
Возможны два варианта расположения зеркал относительно кюветы: внутри и вне ее.
Вне кюветы конструктивно и технологически удобнее по следующим причинам:
юстировка проще, отпадает необходимая герметизация, больший срок службы,
отсутствует соединение стекло-металл, сохраняется диэлектрическое покрытие зеркал,
упрощается замена кюветы. Но при этом появляются потери на торцах газовой
кюветы, которые при нормальном падении лучей составляют 10-13%. Такие потери
снижают добротность резонатора и делают невозможной генерацию на большинстве
переходов в газовых средах. В использовании угла Брюстера (окна на торцах
кюветы) заключается идея уменьшения потерь на торцах. Но уменьшение потерь не
сводится до нуля, кроме того, имеются потери на поглощение в материале (2% на 1
см для стекла, 0,2% на 1 см для кварца).
Классификация
газовых разрядов, используемых в ОКГ. В газовых ОКГ
накачка среды осуществляется в плазме газового разряда. Газовым разрядом
называется совокупность процессов, связанных с прохождением электрического тока
через газовую среду, расположенную между электродами. При возникновении разряда
в межэлектродном пространстве образуется особая среда – газоразрядная плазма,
которая характеризуется высокой концентрацией заряженных и возбужденных частиц.
Для импульсного
разряда существенен интервал между импульсами тока. Этот период больше
характерного времени рассеяния рабочих состояний в плазме. В противном случае
рабочие состояния активных частиц не успевают довозбудиться за период
отсутствия тока. Плотность тока в импульсе 103 А/см2.
Стационарный разряд делится на тлеющий и дуговой. Плотность тока для тлеющего
разряда 
. В технике ОКГ используются две
разновидности тлеющего разряда: разряд постоянного тока
В разряде
постоянного тока через плазму протекает ток, не меняющийся во времени.
Электроды располагаются внутри трубки. К ним приводится постоянное напряжение
1-2 кВ.
Высокочастотный
разряд отличается тем, что в этом случае через плазму течет высокочастотный
(10-50 МГц) ток.
Элементарные
процессы в плазме. Разряд имеет три характерные области:
прикатодную, промежуточную
