Положение изменяется, если в разрядную трубку ввести гелий. Гелий обладает двумя долгоживущими (метастабильными) состояниями E2, E3, показанными на левой части рис. 6; эти состояния возбуждаются при столкновениях с электронами и ввиду большой длительности их существования, концентрация метастабильных атомов гелия в разряде очень велика. Энергии E3,E2 метастабильных состояний гелия очень близки к энергиям E3,E2 неона, что благоприятно для передачи энергии возбуждения от гелия к неону при их столкновениях. Эти процессы символизируются горизонтальными пунктирными стрелками. В результате концентрация атомов неона, находящихся на уровнях E3, E2, резко увеличивается, и возникает инверсная заселенность уровней E3 и E1, а разность заселенностей уровней E2 и E1 увеличивается в несколько раз. Таким образом, добавление гелия к неону (5:1 - 10:1) весьма существенно для генерации в гелий-неоновом газовом лазере.
РУБИНОВЫЙ ЛАЗЕР.
Первый квантовый генератор света был создан в 1961 г. Мейманом (США) на рубине. Рубин - кристалл, основой которого является корунд, т.е. кристалл окиси алюминия - Аl2O3. В нем небольшая часть атомов алюминия ( ~0,05%) замещена ионами хрома. Эти ионы и играют основную роль в работе квантового генератора. Упрощенная система энергетических уровней иона хрома на рис.7. В этой системе рабочим переходом, приводящим к излучению, является переход 2 ® 1.
|
Рис. 7. |
Надо отметить, что для получения инверсии недостаточно использовать только 2 уровня энергии атомной системы, излучательные переходы между которыми определяют генерацию. Для создания инверсной заселенности этих уровней необходимо воспользоваться и другими, вспомогательными. При этом различают трех- и четырех- уровневые системы. Рубиновый ОКГ относится к 3-х уровневым системам. Рассмотрим принцип создания инверсии в этом случае. За счет внешнего источника излучения подходящей частоты (импульсной газоразрядной лампы) ионы хрома переводятся в энергетическое состояние E3. Их время жизни в этом состоянии много меньше времени жизни на уровне E2, и они относительно быстро, безизлучательным путем, отдав излишек энергии кристаллической решетке, переходят в состояние E2, накапливаясь там. Так создается инверсия населённости, приводящая к выполнению основного условия, необходимого для возникновения усиления (n2>n1). Затравочный квант спонтанного излучения вызывает последующую генерацию. Коэффициент полезного действия (КПД) рубинового лазера не высок и составляет проценты.
МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР НА ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА
(CO2-ЛАЗЕР).
СО2-лазер принадлежит к числу ОКГ на разрядных газовых активных средах, возбуждаемых электрическим разрядом (за счет энергии электронов). СО2-лазер позволяет получить высокую мощность генерации и непрерывном режиме (до 10 кВт) и характеризуется относительно высоким КПД (до 40%). Активная среда СО2-лазера - газовая смесь, состоящая, главным образом, из двуокиси углерода и азота. Источник излучения - молекулы СО2, излучающие на переходах между колебательными уровнями основного электронного состояния. Азот играет роль буферного газа, молекулы которого, легко возбуждаясь, резонансно передают энергию возбуждения молекулам СО2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
