Создание - инверсная заселенность
Cтраница 3
 |
Схема химического лазера на HF. [31] |
Аналогичное возбуждение продуктов реакции имеет место и при реакциях замещения, протекающих с участием галогенидов и дейтерия. Согласно литературным данным от 50 до 70 % выделяемой при этих реакциях энергии расходуется на заселение верхних колебательных уровней образующихся галоидоводородов. Механизм создания инверсной заселенности при этом аналогичен механизму, реализуемому в СО-лазере. Длина волны генерации для большинства галоидоводородов лежит в ИК-области спектра ( см. рис. 1.1) и составляет для молекул HF - 2 7 мкм, НС1 - 3 7, НВг - 4 2 и DF - 4 3 мкм. [32]
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. [33]
Газовые лазеры являются наиболее представительным классом лазеров. Как следует из названия, рабочим телом газовых лазеров является газовая среда. В зависимости от конкретной схемы уровней и способов создания инверсной заселенности в активных частицах она может состоять из одной или нескольких атомарных или молекулярных компонент. Число ионов и нейтральных атомов и молекул, на которых получена генерация, уже превысило 100 и продолжает расти. Диапазон длин волн, в котором могут работать различные газовые лазеры, простирается от вакуумного ультрафиолета до инфракрасного, по существу субмиллиметрового диапазона спектра. [34]
Вообще говоря, для лазерной накачки в МОС могут быть использованы как полосы поглощения, присущие органической части молекулы, так и переходы внутри электронной оболочки металла. Основным необходимым требованием к спектру поглощения МОС остается отсутствие полос поглощения в области линий эмиссии металла. В противном случае не удается получить коэффициент усиления, достаточный для создания инверсной заселенности рабочих уровней и для получения лазерного эффекта. [35]
Рабочее вещество лазера помещают в резонатор и включают систему накачки. Под действием внешнего возбуждения создается инверсная населенность уровней, а коэффициент поглощения в некотором спектральном интервале становится меньше нуля. В процессе возбуждения еще до создания инверсной заселенности рабочее вещество начинает люминесцировать. [36]
Наиболее распространенными являются неон-гелиевые лазеры. С помощью внешних электродов и высокочастотного генератора в трубке, содержащей смесь гелия ( р - 102 Па) и неона ( p - 10 Па), возбуждается газовый разряд. В плазме газового разряда атомы гелия и неона возбуждаются при неупругих столкновениях с электронами. Вероятности возбуждения атома на различные уровни неодинаковы. В некоторые состояния атом переходит с большей вероятностью. Если большим оказывается и время их жизни в этих состояниях, то такие состояния можно использовать в качестве верхних рабочих уровней для создания инверсной заселенности. [37]
Страницы: 1 2 3