Мощные СО — лазеры

Мощные СО — лазеры. В настоящее время наиболее мощным из газовых лазеров является лазер на смеси углекислого газа С02 и азота N2. С02-лазер генерирует инфракрасный свет с длиной волны X — 10 600 А0 (10,6 мкм). Мы не будем рассматривать довольно сложную схему уровней и процессов, приводящих к инверсии. Отметим только одно принципиальное обстоятельство. До сих пор в качестве механизмов излучения (спонтанного или вынужденного) и поглощения мы рассматривали электронные переходы, т. е. переход атомного электрона из одного дискретного состояния в другое, или, на «полуклассическом» (квазиклассическом) языке, переход электрона с одной фиксированной орбиты на другую. Энергии квантов, соответствующих электронным переходам, как правило, порядка 1 эВ (1 эВ = = 1,6 • 10~12эрг = 1,6 • 10~19Дж) и более, а длина волны Х< 10 000 А0. В то же время в случае молекулы, состоящей из двух или более атомов, энергия последней связана не только с состоянием («положением») электронов каждого из атомов, но и с колебаниями атомов молекулы относительно некоторого положения равновесия. Колебательная энергия также может принимать только дискретный ряд значений, или, как говорят, квантуется. Следовательно, помимо электронных излучательных переходов возможны в случае молекулярных газов и колебательные переходы с испусканием или поглощением соответствующих квантов. Энергии «колебательных» фотонов примерно на порядок меньше энергии фотонов, испускаемых при электронных переходах, и соответствуют инфракрасной области спектра. Генерация С02-лазера происходит на переходе между двумя колебательными состояниями молекулы углекислого газа. Нетрудно понять, что энергия когерентного излучения возрастает с ростом числа излучающих атомов или молекул в единице объема активной среды. Применительно к газовым лазерам это означает, что для поднятия уровня генерируемой энергии следует повышать давление газовой смеси. Необходимо увеличивать соответственно и энергию накачки. В середине 70-х гг. в СССР и США были созданы СО 2-лазеры высокого давления (десятки атмосфер), получившие название электроионизационных лазеров. Существенное повышение давления активной среды потребовало принципиального усложнения системы накачки. В электроионизационных оптических генераторах возбуждение молекул газа осуществляется в два этапа. На первой стадии рабочий объем лазера облучается мощным электронным пучком от специального ускорителя электронов. Лазер это очень сложно, но и печать пластиковых карт тоже интересная технология. Узнавайка об этом подробнее на www.a1card.ru.
Высокоэнергичные электроны пучка (~200 кеv, 1 kev=103 эВ), пронизывая активную среду и сталкиваясь на своем пути с молекулами газа, ионизируют последние, т. е. порождают вторичные электроны равномерно по всему объему. Такая предварительная ионизация создает условия для последующего зажигания разряда в плотной газовой среде также равномерно по всему объему. В отсутствие электронного пучка или какого-либо другого предварительного ионизующего воздействия (например, проникающего излучения квантов высоких энергий), т. е. с помощью только высоковольтного разряда, невозможно возбуждение молекул и создание инверсии в газе высокого давления. Создание электроионизационных лазеров открыло принципиально новый путь получения когерентного излучения с большой энергией.

Сверхзвуковой СО лазер. 1987

Сверхзвуковой СО лазер. 1987

Навигация

Предыдущая статья: ←

Следующая статья:

Оставить свой комментарий

Пожалуйста, зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Поиск
Поделись интересным!
Рубрики
Яндекс.Метрика

Посетите наши страницы в социальных сетях!

ВКонтакте.      Facebook.      Google Plus.      Twitter.      YouTube.      Одноклассники.      RSS.
Вверх
© 2017    Копирование материалов сайта разрешено только при наличии активной ссылки   //    Войти