28. Ионные газовые лазеры. Схема энергетических состояний и механизм получения инверсии в ионизированном аргоне

Аргоновый лазер

Л азер на ионах аргона, как правило, больше в размерах (около 1 метра), используют охлаждение через трубки с водой. Лазер выполнен с накачкой электрическим разрядом с большой плотностью тока с целью достижения высокой степени ионизации.
Их энергетическая эффективность достаточно мала, поэтому десятки киловатт электроэнергии, требуемой для мультиваттной генерации зелёного света, нуждаются во внушительной системе охлаждения. Если использовать воздушное охлаждение для аргоновых лазеров с выходной мощностью в несколько десятков милливатт, то потребуется несколько сотен Ватт в качестве энергии накачки.
А ргоновые лазеры способны генерировать более 20 Вт выходной мощности излучения зелёный свет с длиной волны 514.5 нм и менее (457.9, 488.0 или 351 нм).
Аргоновые лазеры могут быть использованы, например, для накачки титан-сапфирового лазера и лазеров на красителях, но в настоящее время они вытеснены из этой области применений твердотельными лазерами с диодной накачкой с удвоением частоты.

Аргоновый лазер

В ионных газовых лазерах используются переходы между энергетическими уровнями ионов благородных газов (ксенон, аргон, неон, криптон), а также фосфора, серы и хрома. Типичный представитель этой группы — аргоновый лазер, который по конструкции похож на гелий-неоновый лазер. Газоразрядная трубка наполнена аргоном при давлении порядка десятков паскалей. Мощность лазеров этой группы выше, чем лазеров на атомных переходах. [c.122]

В последнее время световое давление снова привлекло внимание исследователей. Для экспериментов в этой области оказались весьма удобными некоторые свойства лазеров, а именно монохроматичность излучения и эквивалентность лазера точечному источнику света. Лазерное излучение может быть сфокусировано с высокой точностью . При использовании хороших оптических систем (см. 6.8) можно сфокусировать лазерное излучение в пятно с радиусом того же порядка величины, что и длина волны генерации. Простые оценки показывают, что если в фокусе лазерного излучения мощностью 1 Вт (такая большая мощность легко реализуется, например, в аргоновом лазере, генерирующем в зеленой области спектра) оказывается малая частица с массой 10 г, полностью отражающая излучение, то под действием светового давления она должна получить ускорение, в миллион раз превышающее ускорение свободного падения. [c.111]

При освещении кюветы сфокусированным излучением аргонового лазера хорошо наблюдается движение конвекционных потоков частиц, находящихся вне фокуса (рассмотрение действующих в таких условиях сил см. в УФН, 110, 1973). В течение нескольких секунд, а иногда и минут можно наблюдать яркое свечение рассеянного на взвешенной частице лазерного излучения (рис. 2.27). Следует заметить, что в этом эффектном опыте проявляются особенности лазерного излучения, которое можно сфокусировать в пятно диаметра л и создать условия, позволяющие освободиться от вторичных эффектов, которые при использовании тепловых источников во много раз превышают исследуемое явление. [c.112]

Одним из наиболее распространенных ионных лазеров является аргоновый лазер. Условия его возбуждения характерны для ионных лазеров, в которых верхний лазерный уровень заселяется благодаря двум последовательным столкновениям атомов аргона с электронами в электрическом разряде. При первом столкновении образуются ионы из нейтральных атомов, а при втором происходит возбуждение этих ионов, т. е. накачка представляет собой двухступенчатый процесс. Для того чтобы ионный лазер действовал эффективно, плазма газового разряда должна быть высокоионизированной. Такая плазма создается при использовании сильноточного дугового разряда. Газоразрядная трубка имеет малый диаметр (1—10 мм), что позволяет получать большие плотности тока в разряде (порядка сотен ампер на 1 см ).