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

[c.290]

Современный аргоновый лазер генерирует в непре- [c.290]

Активная среда Teg. Условия возбуждения оптическая накачка аргоновым лазером с длиной волны 476,5нм [c.908]

Наиболее распространенным источником накачки лазеров на красителях в непрерывном режиме является аргоновый лазер, мощность излучения которого составляет несколько ватт на линиях в синей и зеленой областях спектра. Излучение аргонового лазера фокусируется в область с размерами 10—20 мкм для превышения порога генерации. Для устранения термооптических иска- [c.956]

ДЯ. = — Xj. Метод позволяет получать топограмму за одну экспозицию при использовании, например, ионного аргонового лазера, излучающего две длины волны, отличающиеся на ДЯ-= 0,0115 мкм. (с центром около Я, = 0,48 мкм). При этом d = 0,01 мм. [c.79]

Типичным представителем этого типа ОКГ является аргоновый лазер (рис. 25). Давление аргона в трубке обычно составляет десятые доли мм рт. ст. При увеличении давления газа концентрация электронов возрастает, а электронная температура уменьшается. Это приводит к достижению некоторого оптимального давления, при котором энергия и мощность генерации максимальны. Питание трубки осуществляется от источника постоянного напряжения, однако возможно использование и высокочастотного разряда. При возрастании тока разряда увеличивается концентрация заряженных частиц, поэтому мощность генерации сильно увеличивается. Вначале, после достижения порога генерации, имеет место очень быстрый рост выходной мощности. Затем, по мере возрастания тока, увеличение мощности замедляется и стремится к насыщению. Насыщение возникает вследствие все возрастающего поглощения фотонов на переходе между нижним рабочим и основным ионным состояниями, что приводит к возрастанию заселенности нижнего рабочего уровня. Однако практически величина тока, идущего через газоразрядную трубку, ограничивается величиной нагрузки, которую может выдержать капилляр (рис. 26). [c.42]
Луч аргонового лазера во многом схож с лучом красного Не—Ме-лазера. Угол расходимости луча приблизительно тот же самый, проявляется такое же влияние поперечных мод. Коэффициент полезного действия аргонового лазера, как и вообще ионных лазеров, весьма мал — 0,01—0,1%. [c.43]

В последнее время мощность аргоновых лазеров была значительно повышена путем увеличения диаметра разрядной трубки и использования накаленного катода. Оказалось возможным получение удельной мощности излучения порядка 1 Вт/см на длинах волн 0,4880 и 0,5145 мкм при к. п. д., равном 0,13%. Мощность лазеров на аргоне, таким образом, была доведена до 150—500 Вт в непрерывном режиме [128]. При таких мощностях открываются новые возможности применения аргоновых ОКГ в науке и технике. [c.43]

Интерференционный характер записи голограммы требует высокой когерентности излучения источника и стабильности установки во время экспонирования относительные перемещения отдельных ее элементов не должны превосходить четверти длины световой волны. Поэтому обычно голографические установки располагаются на массивных амортизированных металлических или гранитных плитах. В качестве источников излучения используются преимущественно непрерывные гелиево-неоновые и аргоновые лазеры, обладающие достаточно высокой пространственной и временной когерентностью. Из-за больших углов схождения интерферирующих пучков для записи голограмм приходится ис-использовать фотоматериалы, обладающие высокой (более 1000 лин/мм) разрешающей способностью и, следовательно, малой чувствительностью [107]. Недостаточно высокая мощность применяемых лазеров и малая чувствительность фотоматериалов накладывают ограничения на размеры исследуемых объектов, которые Б настоящее время, как правило, не превосходят 1x1 м . [c.212]

Можно предположить, что аргоновые лазеры и лазеры на основе иттриево-алюминиевого граната найдут широкое применение в технологических процессах средней энергоемкости, а мощные СОз-лазеры займут особое положение. Установки на их основе вытеснят традиционное оборудование для резки, сварки, сверления отверстий, термообработки материалов и изделий в области тяжелого машиностроения. Здесь СО,-лазеры будут вне конкуренции. Простота управления интенсивностью лазерного излучения в сочетании с использованием современных средств программного управления позволит использовать лазерные установки в автоматизированных системах. [c.322]

Получение генерации возможно не только при переходах между уровнями нейтральных атомов, но и ионов. В настоящее время получена генерация на переходах между уровнями ионов более 30 химических элементов. Наибольшее распространение среди ионных лазеров получил аргоновый лазер, использующий переходы между электронными состояниями иона Аг+, отвечающие видимой области спектра (X, 0,455...0,515 мкм). [c.160]

Полное число уровней и процессов, участвующих в создании инверсной заселенности в ионе Аг+, весьма велико. Поэтому рассмотрим принцип работы аргонового лазера с помощью упрощенной схемы (рис. 4.18), уровни Зр 4р и 3p 4s которой включают в себя все уровни кон-фигураций 4р и 4s. Возбуждение верхних лазерных уровней Аг происходит в газовом разряде ступенчато в результате двух столкновений атомов с электронами. Первое столкновение ионизирует атом, второе — возбуждает его [c.160]

Упрощенная схема участвующих в генерации уровней энергии в аргоновом лазере приведена на рис. 6.11. Основное состояние иона Аг+ получается путем удаления одного из шести 3/О-электронов внешней оболочки аргона. Возбужденные состояния 4s и 4р возникают, когда один из оставшихся Зр -электронов забрасывается на уровни соответственно 4s и 4р. С учетом взаимодействия с остальными Зр-электронами оба уровня 4s и 4р, обозначенные на рис. 6.11 как простые уровни, на самом деле состоят из нескольких уровней (соответственно 9 и 2). Возбуждение верхнего лазерного 4р-уровня происходит посредством двухступенчатого процесса, включающего в себя столкновения с двумя различными электронами. При первом столкновении аргон ионизируется, т. е. переходит в основное состояние иона Аг+. Находящийся в основном состоянии ион Аг+ испытывает второе столкновение с электроном, что может привести к следующим трем различным процессам 1) непосредственное возбуждение иона Аг+ на 4р-уровень (процесс а на рис. 6.11) 2) возбуждение в более высоко лежащие состояния с последующими каскадными излучательными переходами на уровень 4р (процесс Ь на рис. 6.11) 3) возбуждение на метаста- [c.354]

Из сказанного выше следует, что генерацию в аргоновом лазере следует ожидать на переходе 4p->4s. Так как оба уровня 4s и 4р на самом деле состоят из многих подуровней, аргоновый лазер может генерировать на многих линиях, среди которых наиболее интенсивными являются зеленая (А, = 514,5 нм) и синяя (А, = 488 нм). Из измерений спектра спонтанного излучения было найдено, что доплеровская ширина линии AvJ, например зеленого перехода, составляет около 3500 МГц. Это означает, что температура ионов, определяемая в соответствии с выражением (2.78), равна Т 3000 К. Иными словами, ионы являются очень горячими благодаря их ускорению в электрическом поле разряда. Относительно широкая доплеровская ширина линии также приводит к тому, что в режиме синхронизации мод в аргоновом лазере наблюдаются сравнительно короткие импульсы ( 150 пс см. табл. 5.1). [c.355]

На рис. 6.12 приведена схема устройства современного мощного ( 1 Вт) аргонового лазера. Заметим, что как плазменный ток, так и лазерный пучок ограничиваются металлическими (вольфрамовыми) дисками, помещенными в керамическую (ВеО) трубку большего диаметра. Использование такой теплопроводной и изолирующей металлокерамической комбинации необходимо для того, чтобы обеспечить хорошую теплопроводность трубки и в то же время ослабить проблемы, связанные с эрозией вследствие высокой температуры ионов. Диаметр центральных отверстий в дисках делается небольшим ( 2 мм), [c.356]

Промышленностью изготавливаются аргоновые лазеры с водяным охлаждением мощностью 1—20 Вт, генерирующие на синем и зеленом переходах одновременно или только на одной линии при использовании конфигурации рис. 5.4, а. Также выпускаются маломощные (<1 Вт) аргоновые лазеры с воздушным охлаждением. В обоих случаях выходная мощность над порогом резко увеличивается с ростом плотности тока ( Я), так как в аргоновом лазере, в противоположность тому, что происходит в Не—Не-лазере, нет процессов, приводящих к насыщению инверсии. Однако КПД лазера очень мал (< 10- ), поскольку мала квантовая эффективность ( 7,5 % см. рис. 6.11) и возбуждение электронным ударом происходит на множестве уровней, которые не связаны эффективным образом с верхним лазерным уровнем. Аргоновые лазеры широко используются для накачки непрерывных лазеров на красителях, для множества научных применений (взаимодействие излучения с веществом), в лазерных принтерах, в лазерной хирургии и в техническом оснащении развлекательных программ.