Створення бази даних оптичних лазерів

Немає також підстав сумніватися, що в майбутньому вдасться створити лазери для вакуумного ультрафіолетової області спектра. Розрідженість робочого газу забезпечує оптичну однорідність середовища з низьким коефіцієнтом заломлення, що дозволяє застосовувати просту математичну теорію для опису структури мод резонатора і дає впевненість у тому, що властивості вихідного сигналу близькі до теоретичних. Хоча ККД перетворення електричної енергії в енергію вимушеного випромінювання в газовому лазері не може бути таким великим, як у напівпровідниковому лазері, проте завдяки простоті управління розрядом газовий лазер виявляється для більшості цілей найбільш зручним у роботі як один з лабораторних приладів. Що стосується великої потужності в безперервному режимі (на противагу імпульсної потужності), то природа газових лазерів дозволяє їм у цьому відношенні перевершити всі інші типи лазерів. [2]

С0 2-лазер із замкнутим об'ємом. Молекули вуглекислого газу, як і інші молекули, мають смугастий спектр, обумовлений наявністю коливальних і обертальних рівнів енергії. Використовуваний у CO 2 – лазері перехід дає випромінювання з довжиною хвилі 10, 6 мкм, тобто лежить в інфрачервоній області спектру. Користуючись коливальними рівнями, можна дещо варіювати частоту випромінювання в межах приблизно від 9, 2 до 10, 8 мкм. Енергія молекул CO 2 передається від молекул азоту N 2, які самі збуджуються електронним ударом при проходженні струму через суміш.

Збуджений стан молекули азоту N 2 є метастабільним і відстоїть від основного рівня на відстані 2318 см -1, що досить близько до енергетичного рівня (001) молекули CO 2. Зважаючи метастабільності збудженого стану N 2 при проходженні струму число збуджених атомів накопичується. При зіткненні N 2 з CO 2 відбувається резонансна передача енергії збудження від N 2 до CO 2. Внаслідок цього виникає інверсія заселення між рівнями (001), (100), (020) молекул CO 2. Зазвичай для зменшення заселеності рівня (100), який має великий час життя, що погіршує генерацію при переході на цей рівень, додають гелій. У типових умовах суміш газів в лазері складається з гелію (1330 Па), азоту (133 Па) і вуглекислого газу (133 Па).

При роботі CO 2 – лазера відбувається розпад молекул CO 2 на СВ і О, завдяки чому активне середовище послаблюється. Далі СО розпадається на С і О, а вуглець осідає на електродах і стінках трубки. Все це погіршує роботу СO 2-лазера. Щоб подолати шкідливу дію цих факторів у закриту систему додають пари води, які стимулюють реакцію СО + О ® CO 2.

Використовуються платинові електроди, матеріал яких є каталізатором для цієї реакції. Для збільшення запасу активного середовища резонатор з'єднується з додатковими ємностями, які містять CO 2, N 2, Не, які в необхідній кількості додаються в об'єм резонатора для підтримки оптимальних умов роботи лазера. Такий закритий CO 2-лазер, в змозі працювати протягом багатьох тисяч годин.

Проточний СО 2-лазер. Важливою модифікацією є проточний СО 2-лазер, в якому суміш газів CO 2, N 2, Не безперервно прокачується через резонатор. Такий лазер може генерувати безперервне когерентне випромінювання потужністю понад 50 Вт на метр довжини своєю активною середовища.

Неодимовий лазер. Назва може ввести в оману. Тілом лазера є не метал неодим, а звичайне скло з домішкою неодиму. Іони атомів неодиму безладно розподілені серед атомів кремнію та кисню. Накачування виробляються лампами-блискавками. Лампи дають випромінювання в межах довжин хвиль від 0, 5 до 0, 9 мкм. Виникає широка смуга збуджених станів. Атоми здійснюють безвипромінювальної переходи на верхній лазерний рівень. Кожен перехід дає різну енергію, яка перетворюється в коливальну енергію всього «грат» атомів. Лазерне випромінювання, тобто перехід на порожній нижній рівень, має довжину хвилі 1, 06 мкм.

Т-лазер. У багатьох практичних додатках важливу роль відіграє СO 2-лазер, в якому робоча суміш знаходиться під атмосферним тиском і збуджується поперечним електричним полем (Т-лазер). Оскільки електроди розташовані паралельно осі резонатора, для отримання більших значень напруженості електричного поля в резонаторі потрібні порівняно невеликі різниці потенціалів між електродами, що дає можливість працювати в імпульсному режимі при атмосферному тиску, коли концентрація CO 2 в резонаторі велика. Отже, вдається отримати велику потужність, що досягає зазвичай 10 МВт і більше в одному імпульсі випромінювання тривалістю менше 1 мкс. Частота повторення імпульсів у таких лазерах становить зазвичай кілька імпульсів в хвилину.

Газодинамічні лазери. Нагріта до високої температури (1000-2000 К) суміш CO 2 і N 2 при закінченні з великою швидкістю через розширюється сопло сильно охолоджується. Верхній і нижній енергетичний рiвнi при цьому термоізолююча з різною швидкістю, в результаті чого утворюється інверсна заселеність. Отже, утворивши на виході з сопла оптичний резонатор, можна за рахунок цієї інверсної заселеності генерувати лазерне випромінювання. Діючі на цьому принципі лазери