Читать реферат по физике: "ГАЗОВЫЕ ЛАЗЕРЫ" Страница 6

(Назад) (Cкачать работу)

При возбуждении газовой смеси электрическим током (постоянным или переменным с частотой около 30 МГц) возникает тлеющий разряд, подобный разряду в рекламной неоновой лампе. В электрическом разряде часть атомов неона переходит с основного уровня Е­ 1 на долгоживущие возбужденные уровни Е 4 и Е 5 . Инверсия населенностей создается благодаря большей населенности этих уровней по сравнению с короткоживущим уровнем Е 3 . В чистом неоне созданию инверсии населенности мешает метастабильный уровень Е 2 , поэтому полезным оказалось введения в рабочую смесь гелия

Под действием электрического разряда часть атомов гелия ионизируется и образуется плазма, содержащая электроны с большой кинетической энергией. Эти электроны, сталкиваясь с атомами гелия, переводят их из основного состояния Е 1 на долгоживущие возбужденные уровни Е 2 и Е 3 , которые близки к уровням Е 4 и Е 5 неона. Поэтому при столкновениях возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона возникает высокая вероятность резонансной передачи возбуждения , в результате чего атомы неона оказываются на уровнях Е 4 и Е 5 , а атомы гелия возвращаются в основное состояние. Вероятность возбуждения атомов неона до уровней Е 2 и Е 3 ­­ за счет столкновений с атомами гелия мала, так как энергия этих состояний существенно отличается от энергии уровней Е 2 и Е 3 ­­ гелия. Таким образом, использование вспомогательного газа – гелия дает возможность осуществить дополнительно заселение энергетических уровней неона и получить инверсию населенностей между уровнями Е 3 и Е 4 , Е 5

Поскольку уровень Е 3 неона является короткоживущим, на переходах Е 4 Е 3 и Е 5 Е 3 , можно получить непрерывную генерацию. Переходу Е 4 Е 3 соответствует генерация в ближней инфракрасной области с длиной волны 1,153 мкм, а переходу Е 5 Е 3 – в красной области видимого спектра с длиной волны 0,6328 мкм. Каждый из уровней Е 3 , в диапазоне видимого и инфракрасного спектров гелий-неоновый лазер может содержать большое число (~130) спектральных линий. Выделение нужной спектральной линии осуществляется   подбором зеркал оптического резонатора, введением в резонатор диспергирующего или селективно поглощающего элемента, постоянного магнита. Между уровнями Е 4 и Е ­5 неона есть еще один короткоживущий уровень, переход атомов на который с уровня Е 5 позволяет получить генерацию на длине волны 3,392 мкм

В гелий-неоновом лазере рабочая газовая смесь находится в газоразрядной трубке, длина которой может достигать 0,2…1 м. Трубка изготавливается из высококачественного стекла или кварца. Мощность генерации   существенно зависит от диаметра трубки. Увеличение диаметра ведет к увеличению рабочей смеси, что способствует возрастанию мощности генерации. Однако с увеличением диаметра трубки уменьшается электронная температура плазмы, что приводит к уменьшению числа электронов, способных возбуждать атомы газов, что в конечном итоге снижает мощность генерации. Для   уменьшения потерь торцы газоразрядной трубки закрыты плоскопараллельными пластинками, которые расположены не перпендикулярно к оси трубки, а так, чтобы нормаль к этой пластинке

Похожие работы