Создание - инверсная заселенность
Cтраница 1
Создание инверсной заселенности в твердотельных лазерах осуществляется оптической накачкой - освещением мощными источниками света, имеющими яркие линии или полосы в области спектра поглощения излучающего тела. В газовых лазерах инверсия, как правило, образуется при определенных условиях электрического разряда. [1]
Способы создания инверсной заселенности активных частиц зависят не только от конкретной схемы уровней и свойств этих частиц, но и от свойств других компонент активной среды, называемой рабочим телом лазера. В качестве рабочих тел современных технологических лазеров с успехом используются газовые смеси, а также различные конденсированные среды: кристаллы, стекла, полупроводники и жидкости. Наибольшее распространение в лазерных системах получили оптический, газоразрядный, газодинамический и химический методы накачки. [2]
Газодинамический метод создания инверсной заселенности привлекает своей простотой. Он не требует сложных электроразрядных схем и при нагреве газа в теплообменниках, нагреваемых при сгорании топлива, может работать без использования электрической энергии. Работая при высоких давлениях газа на входе в сопло, газодинамический метод возбуждения позволяет создать мощные лазеры при разумных габаритах устройства. ССЬ-лазеры могут найти применение в термической технологии для обработки больших поверхностей. [3]
 |
Энергетическая схема трех - и четырехуровневых оптических квантовых генераторов.| Схема энергетических уровней ионов хрома в рубине. [4] |
Мощность накачки, необходимая для создания инверсной заселенности, легче всего достигается в виде света импульсных ламп-вспышек, поэтому большая часть ОКГ на твердых телах работает в импульсном режиме. [5]
Однако введение примесей не приводит к созданию инверсной заселенности ни между зонами, ни внутри них. Избыточные носители ( электроны) в зоне проводимости находятся в тепловом равновесии с дырками донорных уровней. Аналогично избыточные дырки в валентной зоне уравновешиваются электронами, находящимися на акцепторных уровнях. Особое положение имеет место в случае использования полупроводника с р - / г-переходом. [6]
 |
Трехуровневая схема в случае оптического генератора с твердым активным телом.| Четырехуровневая схема в случае лазера с твердым активным телом ( а1 - безызлучательные переходы. [7] |
Широкая зона 3 является вспомогательной и используется для создания инверсной заселенности. Конечная ширина этой зоны дает возможность использовать при возбуждении излучение с широким спектром. Возбужденные атомы быстро переходят с уровня 3 на уровень 2, причем этот переход происходит безызлучательно. При отсутствии воздействия внешнего стимулирующего излучения возбужденные атомы переходят с уровня 2 - в основное состояние спонтанно с излучением когерентного света. [8]
 |
Упрощенная схема уровней иона Аг. [9] |
Полное число уровней и процессов, участвующих в создании инверсной заселенности в ионе Аг, весьма велико. Возбуждение верхних лазерных уровней Аг происходит в газовом разряде ступенчато в результате двух столкновений атомов с электронами. [10]
Оптическая накачка является в настоящее время наиболее распространенным способом создания инверсной заселенности рабочих уровней лазера. [11]
Так же как и в случае ССЬ-лазера, в основе создания инверсной заселенности уровней атома Ne лежит высокая эффективность резонансных процессов передачи возбуждения в результате неупругих столкновений частиц между собой. [12]
Поскольку в четырехуровневой системе уровень 2 является незаселенным, то для создания инверсной заселенности такой системы требуется меньшая мощность, чем в случае трехуровневой системы. Другими словами, пороговая мощность накачки, соответствующая началу генерации в четырехуровневой системе, значительно меньше, чем в трехуровневой. [13]
В плазме газового разряда протекают различные физические процессы, определяющие механизмы создания инверсной заселенности. Так, в слабоионизированной плазме атомы и молекулы возбуждаются главным образом в результате неупругих соударений с электронами. Однако использовать подобные процессы непосредственно для создания инверсной заселенности можно далеко не всегда, так как это связано со следующими физическими обстоятельствами. При соударении атомов с электронами эффективно возбуждаются резонансные уровни, которые связаны с основным состоянием, разрешенным оптическим переходом. Как правило, это наиболее низкие возбужденные атомные состояния, поэтому они не могут служить в качестве верхнего лазерного уровня. В то же время использование в этом качестве уровней, расположенных выше резонансных, хотя и позволяет в ряде случаев получить инверсную заселенность и стационарную генерацию лазерного излучения, однако требует непропорционально высоких энергетических затрат. [14]
Знание кинетики перераспределения энергии в системе очень важно как для фотохимических процессов, так и для создания инверсной заселенности в лазерах; кроме того, процессы релаксации играют большую роль в ряде других химических и физических явлений, в том числе и в процессах, происходящих в сверхзвуковых потоках. Однако такое полное, последовательное изложение экспериментальных и теоретических аспектов проблемы, как в этой книге, дано, впервые. [15]
Страницы: 1 2 3