9. Твердотельный лазер на кристалле рубина.

Режимы работы рубиновых лазера. Наиболее распространен импульсный режим работы: лампа-вспышка выдает импульс света длительностью 10^–3 сек.

В соответствии с этим рубиновый Л. из­лучает импульс когерентного света длительностью несколько мень­шей, чем 10^–3 сек. Последнее связано с тем, что нужно некоторое время для создания инверсии населенности, после которой начина­ется генерация. Генерация будет длиться до тех пор, пока интен­сивность света лампы-вспышки не станет меньше величины, уже недостаточной для поддержания генерации.

Рубиновый стержень помещается между зеркалами З₁, и З₂. Лампы-вспышки Л₁ и Л₂, осуществляющие накачку лазера, размещаются либо вдоль рубинового стержня, либо лампа в виде спирали Л окружает стержень. Рубиновый стержень и лампы ок­ружаются отражающим кожухом для лучшего использования света ламп. Генерация света развивается в пространстве между зеркалами вдоль кристалла рубина.

Часто для повышения мощности в качестве отражателя применяется эллиптический цилиндр, в одной фокальной линии которого помещается лампа-вспыш­ка Л, а в другой – рубиновый стержень Р. Эллиптический цилиндр фокусирует свет лампы на кристалл Р. Этим достигается более эффек­тивное использование света накачки. Иногда для увеличения энергии накачки вместо одной лампы приме­няют две или четыре. В таком случае используются совмещенные эллиптические отражатели.

В некоторых конструк­циях лазеров предусматривается охлаждение кристалла проточной водой и даже жидким азотом. Для этого стержень рубина помещается в стеклянный сосуд, в котором циркулирует охлаждающая жидкость.

10. Лазерная система на молекулах аммиака.

Это первый лазер.

(Нарисовать схему). Баллон с NH₃ , колба (квадрупольный конденсатор, створка, резонатор), очистка, опять закачка в баллон. Потенциальная энергия молекул аммиака с атомом азота вверху больше, чем тех, у которых снизу – т.е. они находятся в возбуждённом состоянии (нарисовать молекулу аммиака). Через квадрупольный конденсатор пройдут возбуждённые, а невозбуждённые останутся.

(Нарисовать квадрупольный конденсатор, показать изменение энергии с расстоянием – E₂ увеличивается, а E₁ уменьшается). Нарисовать график зависимости количества молекул от расстояния.

11. Газовые и молекулярные лазеры.

Г азовый лазер – лазер, в котором активной средой является газ или смесь газов. Трубку или камеру с актив­ной газовой средой помещают в оптический резонатор, в простейшем случае содержащий два плоских зеркала, расположенных перпендикулярно продольной оси трубки (камеры). Одно из зеркал, как правило, делается полупроз­рачным. При наличии в газе инверсии населённостей свето­вая волна усиливается из-за процессов вынужденного испускания. Лазерное излучение выводится из резонатора либо через полупрозрачное зеркало, либо через края непрозрачного зеркала или через отверстие в нём.

Активная среда в газовом лазере возбуждается в газовом разряде в результате соуда­рений атомов или молекул с электронами и друг с другом. Такой способ возбуждения был использован в первом Г.л. – гелий-неоновом лазере. Атомы гелия возбуждаются электронным ударом, и часть их пере­ходит в метастабильное состояние. Энергия метастабильных уровней гелия практически совпадает с энергией некоторых уровней неона. В результате происходит избирательная передача энергии от возбуждённых атомов гелия атомам неона с возникновением инверсии населённостей.

Кроме гелий-неоновых газоразрядных лазеров большое практич. применение получили также ионные лазеры и молекулярные лазеры. Из ионных Г. л. наиболее рас­пространены аргоновые лазеры и криптоновые лазеры. В сине-зелёной области спектра (0,45—0,52 мкм) они обес­печивают мощность излучения порядка 10 Вт, а в красной (0.65—0.68 мкм) — ок. 3 Вт. Также существуют лазеры на амиаке (NH₃).