Створення бази даних оптичних лазерів

При опроміненні рубіна білим світлом блакитна й зелена частини спектра поглинаються, а червона відбивається. У рубіновому лазері використовується оптична накачка ксеноновим лампою, яка дає спалахи світла великої інтенсивності при проходженні через неї імпульсу струму, що нагріває газ до декількох тисяч Кельвін. Безперервна накачування неможлива, тому що лампа при настільки високій температурі не витримує безперервного режиму роботи. Що виникає випромінювання близько за своїми характеристиками до випромінювання абсолютно чорного тіла. Випромінювання поглинається іонами Cr +, перехідними в результаті цього на енергетичні рівні в області смуг поглинання. Однак з цих рівнів іони Сr +3 дуже швидко в результаті безвипромінювальної переходу переходять на рівні Е 1, Е 1 '. При цьому надлишок енергії передається решітці, тобто перетворюється в енергію коливань решітки або, іншими словами, в енергію фотонів. Рівні Е 1, Е 1 ' метастабільних. Час життя на рівні Е 1 одно 4, 3 мс. У процесі імпульсу нагнітання на рівнях Е 1, Е 1 ' накопичуються збуджені атоми, що створюють значну інверсну заселеність щодо рівня Е 0 (це рівень збудженому атомів).

Кристал рубіна вирощується у вигляді круглого циліндра. Для лазера зазвичай використовують кристали розміром: довжина L = 5 см, діаметр d = 1 см. Ксеноновий лампа і кристал рубіна містяться в еліптичну порожнину з добре відбиває внутрішньою поверхнею. Щоб забезпечити попадання на рубін всього випромінювання ксенонової лампи, кристал рубіна і лампа, що має також форму круглого циліндра, поміщаються в фокуси еліптичного перетину порожнини паралельно її створює. Завдяки цьому на рубін направляється випромінювання з густиною, практично рівною щільності випромінювання на джерелі накачування.

Один з кінців рубінового кристала зрізаний так, що від граней зрізу забезпечується повне відображення і повернення променя назад. Такий зріз замінює одне з дзеркал лазера. Другий кінець рубінового кристала зрізаний під кутом Брюстера. Він забезпечує вихід із кристала рубіна без відображення променя з відповідною лінійною поляризацією. Друге дзеркало резонатора ставиться на шляху цього променя. Таким чином, випромінювання рубінового лазера лінійно поляризоване.

Гелій-неоновий лазер. Активною середовищем є газоподібна суміш гелію й неону. Генерація здійснюється за рахунок переходів між енергетичними рівнями неону, а гелій грає роль посередника, через який енергія передається атомам неону для створення інверсної заселеності.

Неон, в принципі, може генерувати лазерне вивчення в результаті більше 130 різних переходів. Однак найбільш інтенсивними є лінії з довжиною хвилі 632, 8 нм, 1, 15 і 3, 39 мкм. Хвиля 632, 8 нм знаходиться у видимій частині спектру, а хвилі 1, 15 і 3, 39 мкм – в інфрачервоній.

При пропущенні струму через гелій-неонове суміш газів електронним ударом атоми гелію збуджуються до станів 2 березня S та 2 2 S, які є метастабільними, оскільки перехід в основний стан з них заборонений квантово-механічними правилами відбору. При проходженні струму атоми накопичуються на цих рівнях. Коли збуджений атом гелію зіштовхується з збудженого атома неону, енергія збудження переходить до останнього. Цей перехід здійснюється дуже ефективно завдяки хорошому збігу енергії відповідних рівнів. Внаслідок цього на рівнях 3S й 2S неону утвориться інверсна заселеність щодо рівнів 2P і 3P, що приводить до можливості генерації лазерного випромінювання. Лазер може оперувати в безперервному режимі. Випромінювання гелій-неонового лазера лінійно поляризоване. Зазвичай тиск гелію в камері становить 332 Па, а неону – 66 Па. Постійна напруга на трубці близько 4 кВ. Одне з дзеркал має коефіцієнт відбиття порядку 0, 999, а друге, через яке виходить лазерне випромінювання, – близько 0, 990. В якості дзеркал використовують багатошарові діелектрики, оскільки більш низькі коефіцієнти відображення не забезпечують досягнення порогу генерації.

Газові лазери. Вони являють собою, мабуть, найбільш широко використовується в даний час тип лазерів і, можливо, в цьому відношенні вони перевершують навіть рубінові лазери. Газовим лазерам також присвячена більша частина виконаних досліджень. Серед різних типів газових лазерів завжди можна знайти такий, який буде задовольняти майже будь-якому вимогу, висунутій до лазеру, за винятком дуже великої потужності у видимій області спектра в імпульсному режимі. Великі потужності необхідні для багатьох експериментів при вивченні нелінійних оптичних властивостей матеріалів. В даний час великі потужності в газових лазерах не отримані з тієї простої причини, що щільність атомів у них недостатньо велика. Проте майже для всіх інших цілей можна знайти конкретний тип газового лазера, який буде перевершувати як твердотільні лазери з оптичним накачуванням, так і напівпровідникові лазери. Багато зусиль було спрямовано на те, щоб ці лазери могли конкурувати з газовими лазерами, і в ряді випадків був досягнутий певний успіх, проте він завжди опинявся на межі можливостей, у той час як газові лазери не виявляють жодних ознак зменшення популярності.

Особливості газових лазерів часто обумовлені тим, що вони, як правило,